Immer wieder werde ich gefragt, ob es denn nicht möglich ist mit den von uns angebotenen Tuningkits für die Yamaha und Bosch E-Bikes die Leistung des Antriebsmotors anzuheben oder die Unterstützungskennlinien den eigenen Wünschen entsprechend anzupassen. Um dir ein Gefühl zu geben, was hier möglich ist und was nicht will ich deshalb hier das grundlegende Funktionsprinzip von Tuningmodulen für Yamaha und Bosch-Antriebssysteme erläutern.
Geschwindigkeitssensor
Bei den aktuellen Bosch und Yamaha-Antriebssystemen handelt es sich um sogenannte Mittelmoteren. Der Antrieb ist hier direkt am Tretlager des Rads, also etwa in der Mitte des Fahrrads angeordnet. Die Begrenzung der Geschwindigkeit wird hier über einen separaten Sensor am Hinterrad realisiert. Dieser Sensor ist der Schlüssel für alle verfügbaren Tuningmodule für diese Antriebe. Nabenmotoren besitzen übrigens diesen Sensor nicht, da der Antriebsmotor ja direkt ohne weitere Übersetzung das Hinter- oder Vorderrad antreibt und somit die gefahrene Geschwindigkeit direkt vom Motor selbst erfasst werden kann. Nabenmotoren sind deshalb auch häufig wesentlich schwieriger oder gar nicht zu tunen.
Der Sensor ist übrigens ein relativ primitives elektromechanisches Bauteil. Er beinhaltet lediglich einen Reed-Kontakt, einen Schalter der durch einen Magneten betätigt wird. Dieser sitzt an einer Speiche des Hinterrads und betätigt bei jeder Radumdrehung einmal kurz den Kontakt. Die Funktionsweise ist übrigens identisch zu einen Sensor von einem normalen Radcomputer.
Durch die gesetzlichen Vorgaben in Deutschland wird mithilfe dieses Sensors bei Pedelecs von der Motorsteuerung ab etwa 25km/h, bei S-Pedelcs ab 45km/h die Motorunterstützung begrenzt und schließlich komplett deaktiviert.
Da dieser Sensor das Einfallstor für viele Tuningmaßnahmen ist, gibt es seitens der Antriebssystemhersteller Bestrebungen eine Manipulation dieses Signals zu verhindern.
Bosch Manipulationserkennung
Bosch hat in 2019 eine sogenannte Manipulationserkennung eingeführt, die per Softwareupdate beim Händler auch bei älteren Bikes installiert wird. Das Sensorsignal wird dabei von der Motorsteuerung auf Plausibilität geprüft. Hierbei werden im Motor verfügbare Sensorwerte für die Plausibilisierung der Geschwindigkeit verwendet. Beispielsweise kann aus dem Signal vom Geschwindigkeitssensor die Beschleunigung des Bikes berechnet werden und dieser Wert mit den Messwerten der im Motor verbauten Beschleunigungssensoren verglichen werden. Deutliche Abweichungen deuten dann auf eine Manipulation hin. Eine Manipulation führt allerdings nicht sofort zu einem Fehler, sondern wird vom Motor für einige Zeit toleriert. Unseren Erfahrungen nach tritt dann bei einfachen Tuningmethoden, wie dem unten beschriebenen 1€-Tuning nach etwa 200 bis 1000km der Fehlercode 504 auf. Der Fehler führt dazu, dass die Motorleistung für 90 Fahrminuten deutlich gedrosselt wird. Der Motor unterstützt dann kaum noch. Zudem wird im Motor ein Fehlereintrag gespeichert. Damit kann der Fehler auch später beim einem Werkstattbesuch nachvollzogen werden. Um den Fehler zu verhindern ist es daher wichtig, dass das Geschwindigkeitssignal möglichst gut mit der tatsächlichen Geschwindigkeit korreliert.
Softwaretuning
Prinzipiell gäbe es schon die Möglichkeit durch Anpassen von Parametern in der Motorsteuerung die Abregelung zu verändern. Einerseits könnte man ja in der Motorsteuerung einen kleineren Radumfang hinterlegen, was dazu führen würde, dass sich die gemessene Geschwindigkeit reduziert und dadurch tatsächlich mit einer höheren Geschwindigkeit gefahren werden kann. Auch wäre es naheliegend einfach das Limit von 25 bzw. 45km/h auf einen höheren Wert einzustellen. Bei allen aktuellen Bosch Antriebssystemen (Active Line, Active Line Plus, Performance Line CX) ist die Möglichkeit vorhanden den Radumfang zu ändern. Wenn Du solch einen Antrieb hast kannst Du den Radamfung am Kiox, Intuvia oder Nyon-Display um +/-5% einfach selbst ändern. Beim Purion-Display kann das leider nur der Händler. Allerdings wirst Du feststellen, dass die Änderung keinerlei Einfluss auf die Motorunterstützung hat. Es ändern sich lediglich die Anzeigewerte für die zurückgelegte Strecke und Geschwindigkeit. Stellst Du beispielsweise einen um 5% kleinerer Radumfang ein, wird dir im Display anstelle 25 km/h nur noch 23,8 km/h angezeigt. Wenn der Motor vorher bei 25km/h dicht gemacht hat wirst Du feststellen, dass er dies jetzt bereits bei 23,8 km/h macht. Der einstellbare Radumfang dient also bei den Bosch-Systemen nur dazu die Anzeigewerte zu justieren. An der tatsächlichen Unterstützung ändert sich nichts. Bei den Yamaha Antriebssystemen (PW, PW-X, PW-SE) gibt es für den Endkunden erst gar keine Möglichkeit den Radumfang anzupassen. Natürlich muss aber der für die Abregelung verantwortliche Radumfang neben der Abregelgrenze 25 / 45km/h irgendwo in der Motorsteuerung hinterlegt sein. Zumindest bis dato ist aber nicht bekannt wie und ob diese Werte bei den Bosch und Yamaha Antriebssystemen überhaupt geändert werden können. Auch Händler können diese Werte nicht ändern. Das heißt aber nicht, dass ein solches Verändern der Parameter überhaupt nicht möglich ist. Für viele andere Antriebssysteme, z.B. BionX, Heinzmann, Shimano E8000, aber auch die älteren Bosch Classic gibt es sehr wohl eine solche Möglichkeit. Meistens wird hierfür ein spezielles Gerät verwendet, welches nur einmalig ans Bike angeschlossen werden muss und dann die Änderung einzelner Parameter erlaubt.
Hardwaretuning
Alle verfügbaren Tunings für die diese Antriebe realisieren die Aufhebung oder Verschiebung des Geschwindigkeitslimits daher über eine Anpassung des Geschwindigkeitssensorsignals. Da hierfür immer eine zusätzliche Elektronik nötig ist, bezeichne ich dies als Hardwaretuning.
1€-Tuning
Vielleicht hast Du auch schon davon gehört den Radsensor einfach an das Pedal zu montieren, was häufig auch als 1€-Tuning bezeichnet wird. Man macht sich hierbei zunutze, dass bei höheren Geschwindigkeiten die Übersetzung von Kurbel zu Hinterrad immer größer als 1 ist. Das Hinterrad dreht also schneller als die Kurbel. Im größten Gang liegt das Übersetzungsverhältnis etwa im Bereich 3 bis 4. Montiert man den Sensor also auf Höhe der Kurbel, so dass dieser die Kurbelumdrehungen anstelle der Radumdrehungen erfasst, errechnet die Motorsteuerung daraus eine geringere Geschwindigkeit. Es gibt durchaus positive Erfahrungen zu dieser Art des Tunings. Allerdings wird auch von Problemen berichtet. Von den frühen Softwareversionen von Bosch wurde dieses „Pedaltuning“ als sogenannter 1:1-Fehler mit dem Fehlercode 503 erkannt. Da die Motorsteuerung auch die Pedaldrehzahl messen kann, musste sie den Messwert nur mit der gemessenen Raddrehzahl vergleichen um zu erkennen, dass hier etwas nicht stimmt. Allerdings gibt es diesen Fehler in neueren Softwareversionen nicht mehr. Das liegt wohl daran, dass es auch durchaus vorkommen kann, dass sich das Rad mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Pedal dreht. Und zwar in sehr kleinen Gängen. Hier kann es je nach Zähnezahl am Kettenblatt und der Kassette tatsächlich zu einer 1:1 Übersetzung kommen. Gerade wenn jemand die Übersetzung auf seine Bedürfnisse angepasst hat, kam es häufig zu diesem berüchtigtem Problem und für Bosch wohl zu vielen Reklamationen. Auch wenn dieser Fehler mit neueren Softwareständen nicht mehr auftritt, hat das 1€-Tuning noch andere Konsequenzen. So ändert sich die Motorcharakteristik deutlich, da Fahrzustände nicht mehr korrekt erkannt werden können. Pedaliert man beispielsweise kurz nicht mehr, ist die Motorsteuerung immer der Meinung das Rad steht. Beim Antreten wird der Motor daher versuchen mit derselben Charakteristik anzulaufen als würde das Rad stehen. Also auch, wenn man bereits fährt. Das Verhalten des Motors wird dadurch etwas ruppiger. Und natürlich zeigt das Display am Rad bezüglich Geschwindigkeit und Wegstrecke nur noch falsche Werte an.
Bei den Bosch-Antrieben mit Manipulationserkennung wird das 1€-Tuning nach einiger Fahrzeit erkannt und es kommt zum berüchtigten Fehler 504.
Aufsteckbare Tuningmodule
Eine sehr ausgeklügelte Methode das Sensorsignal zu manipulieren sind auf den Geschwindigkeitssensor aufsteckbare Tuningmodule. Hier wird der Magnete auf der Speiche etwas verschoben, so dass der originale Sensor den Magneten gar nicht mehr erkennt. Stattdessen wird der Magnet so positioniert, dass er von dem auf den Drehzahlsensor aufgesteckten Tuningmodul erkannt wird. Das Modul schaltet dann den Original-Sensor durch einen integrierten Elektromagneten. Solche Tuningmodule gibt es von verschiedenen Herstellern und für fast alle Mittelmotor-Antriebssysteme. Die Module beinhalten einen Controller, der über eine integrierte Batterie versorgt wird. Bis zu einer gewissen Geschwindigkeit, meistens im Bereich 15-20 km/h werden die eingehenden Impulse vom Magneten an der Speiche einfach unverändert an den Originalsensor weitergereicht. Das Rad verhält sich also bei niedrigen Geschwindigkeiten genauso als wäre kein Tuningmodul verbaut. Dadurch gibt es hier auch die Probleme mit der veränderten Motor-Charakteristik wie beim 1€-Tuning nicht. Wenn dann bei höherer Geschwindigkeit das Tuning eingreift, wird von diesen Modulen häufig nur noch jeder zweite oder nur noch einer von drei Impulsen des Radsensors an die Motorsteuerung weitergeleitet. Dadurch wird dann auch nur noch die halbe oder ein Drittel der Geschwindigkeit im Display angezeigt. Entsprechend ist natürlich dann auch die gemessene Wegstrecke zu gering. Ob Dich das stört musst du natürlich selbst beurteilen. Unschön ist aber natürlich, dass diese Tuningmodule im angebauten Zustand problemlos erkannt werden können.
Fest verbaute Tuningmodule
Fest verbaute Tuningmodule dagegen sind von außen meist unsichtbar, da sie entweder unter den Plastikabdeckungen des Motors oder in den Rahmenrohren verschwinden. Gerade diese Module unterscheiden sich deutlich im Funktionsumfang als auch beim Einbau. Manche Module werden sogar in Einzelteilen als Bausatz geliefert und müssen erst noch zusammen gelötet werden. Auch gibt es sogenannte „Dongles“ bei denen nur die Verkabelung und eine Buchse fest verbaut werden. Das eigentliche Tuning wird dann einfach eingesteckt. Solltest Du dich für ein fest eingebautes Tuning entscheiden lohnt ein genauer Vergleich der technischen Eigenschaften. Gerade uns sind viele Kunden bekannt, die bereits mehrere Module kauften, weil sie entweder mit der Bedienung oder Funktionalität nicht zufrieden waren oder auch mit dem Einbau überfordert waren. Da wir aber selbst Module herstellen und vertreiben, werden wir hier aber keine Vergleichstabellen liefern.
Es gibt einige einfache Tuningmodule für Festeinbau am Markt, die lediglich das Raddrehzahlsensorsignal verändern und daher im wesentlichen einen ähnlichen Funktionsumfang aufweisen wie die aufsteckbaren Module. Natürlich sind diese Module dann nach dem Einbau unsichtbar. Zu erkennen sind solche Module meist schon anhand eines Blicks auf die Produktabbildung. Diese Module haben in der Regel nämlich nur zwei Steckverbinder. Einer davon wird beim Einbau mit dem Raddrehzahlsensor verbunden und der andere dann mit dem entsprechenden Eingang der Motorsteuerung. Prinzipbedingt haben diese Module den Nachteil, dass keine korrekten Werte im Display angezeigt werden können.
Anders die Module mit korrekten Anzeigewerten. Diese besitzen dann 4 Steckverbinder, da einerseits wie bei den vorgenannten Ausführungen das Sensorsignal an die Motorsteuerung angepasst wird, gleichzeitig aber auch die Datenkommunikation vom Motor zum Display. Diese Module haben dann auch Routinen ähnlich einem Fahrradcomputer implementiert und messen selbst Geschwindigkeit, zurückgelegte Wegstrecke, Maximalgeschwindigkeit usw. Durch Austausch einzelner Datenpakete, die von der Motorsteuerung an das Display gesendet werden ist es dadurch möglich, dass diese Werte korrekt anzeigt werden. Alle VOLspeed-Module passen die Daten zum Display an, so dass hier weitestgehend korrekte Werte angezeigt werden. Teilweise ist aber eine Anpassung der Werte nicht möglich, da diese vom Display selbst berechnet werden.
Der Datenverkehr zwischen Motorsteuerung und Display beinhaltet aber wiederum Informationen die durch das Tuningmodul genutzt werden. Dadurch können z.B. die Tastendrücke an der Bedieneinheit ausgewertet werden. Dadurch ist es möglich, dass Einstellungen der Tuningbox über diese Tasten getätigt werden und gleichzeitig die zugehörigen Einstellwerte am Display angezeigt werden. Auch das Ein- und Ausschalten des Tuning-Moduls wird damit realisiert. Bei allen VOLspeed-Modulen kann das Geschwindigkeitslimit über die Bedieneinheit eingestellt werden und das Modul ein- und ausgeschaltet werden. Bei den Yamaha-Tuningmodulen zusätzlich der Radumfang. Dies ist auch ein wesentlicher Unterschied zu anderen Modulen die entweder gar keine Einstellungen zulassen oder die hierfür eine USB- oder Bluetooth-Verbindung zum Tuning-Modul verwenden und daher ein Smartphone oder Notebook und eine App für die Einstellungen benötigt wird.
Die km/h-genaue Einstellung der Abregelung bei den VOLspeed-Modulen sorgt dafür, dass Du wie häufig gewünscht das Limit nur leicht, beispielsweise auf 32km/h anheben kannst. Durch die nach wie vor vorhandene, nur verschobene Abregelung kannst Du die eigene Leistung am Speedlimit also noch immer genau dosieren und sportlicher, also mit mehr Eigenleistung fahren ohne ständig die Unterstützungsstufen wechseln zu müssen. Belohnt wirst Du dabei mit einer höheren Reichweite. Da die Verstellung über die Bedientasten am Bike erfolgt kannst Du das Limit auch problemlos unterwegs vornehmen, da Du hier kein Smartphone oder Notebook benötigst.
Aus eigener Erfahrung und auch aus vielen Forenbeiträgen weiß ich, wie störend für viele das plötzliche Abregeln des Antriebsmotors bei 25km/h ist. Dieses Verhalten wird auch als „Wand-Effekt“ bezeichnet, da es sich so anfühlt als würde man plötzlich gegen eine Wand anfahren. Viele wünschen sich, dass das E-Bike auch oberhalb von 25km/h noch mit geringer Leistung unterstützt um ein an ein normales Rad angelehntes Fahrgefühl zu erhalten. Neben dem Aussetzen der Motorunterstützung wird dabei auch der spürbare Tretwiderstand einiger Antriebseinheiten als störend empfunden. Alle VOLspeed-Module besitzen daher einen zuschaltbaren Dynamikmodus der diesen Effekt deutlich reduziert. Spürbar wird das vor allem in den höheren Unterstützungsstufen. Gerade da ist ja der Effekt besonders ausgeprägt, da am Geschwindigkeitslimit die vorher hohe Unterstützung plötzlich wegbricht. Um zu verstehen wie das funktioniert, muss man wissen, dass die Unterstützung eigentlich gar nicht so plötzlich ab einer bestimmten Geschwindigkeit aussetzt sondern über ein Band von 2-3km/h eine Begrenzung stattfindet. Setzt beispielsweise bei einem Rad die Unterstützung bei 27km/h komplett aus, findet bereits ab 24-25km/h eine Begrenzung der Leistung statt. Allerdings wird dieses schmale Band von 2-3km/h noch als sehr störend empfunden. Vergrößert man dieses Band auf den doppelten Bereich wird die Unterstützung am Limit deutlich sanfter ausgeschlichen und der Wand-Effekt reduziert. Genau das wird durch den Dynamikmodus der VOLspeed-Module erreicht. Dieser Modus lässt sich unabhängig von der eingestellten Abregelgeschwindigkeit aktivieren. Es ist also auch möglich, dass bei Unterstützung erst ab 32km/h langsam reduziert wird.
Fazit
Realisiert wird das Tuning bei allen neueren Bosch-Bikes mit Active-Line, Active-Line-Plus, Performance-Line oder Performance-Line CX, aber auch bei Yamaha-Bikes mit PW, PW-SE oder PW-X immer durch Anpassung des Geschwindigkeitssensorsignals. So lässt sich je nach Tuningmodul auch das Fahrverhalten deutlich verändern. Gleichzeitig sollte aber auch klar geworden sein, dass sich dadurch die Maximalleistung des Antriebs nicht anheben lässt. Und deshalb ist es dann schlussendlich auch so, dass man zwar mit einem Tuning-Modul das Limit der Abregelung beliebig anheben kann, was aber nicht zwangsläufig dazu führt, dass man diese Geschwindigkeit auch erreicht. Man kann mit einem Pedelec durchaus noch 40km/h problemlos erreichen. Darüber hinaus muss bei vielen Bikes aber zusätzlich die Übersetzung angepasst werden, damit man höhere Geschwindigkeiten noch mit annehmbarer Trittfrequenz fahren kann. Aber selbst dann wirst Du feststellen, dass hier die 250W maximale Dauerleistung des Pedelec-Antriebs eine weitere Limitierung darstellt und trotz Tuning einfach nicht viel mehr geht. Um auch das Leistungslimit von 250W aufzuheben stehen zumindest aktuell keine kommerziellen Produkte zur Verfügung.
Ich hoffe, hier einen halbwegs verständlichen Einblick über die Funktionsweise von Tuningmodulen geben zu können und würde mich natürlich über einen Besuch in unserem Shop www.volspeed.de freuen.
Unsere Module werden übrigens in Deutschland hergestellt. Jedes Modul wird zudem vor der Auslieferung auf Funktionsfähigkeit geprüft. Sollte doch mal etwas nicht klappen stehen wir telefonisch und per Mail für Fragen zur Verfügung.