Vridmoment med flera frågetecken

Ska elcykeln ha kraft och acceleration så är det vridmoment som gäller. Men dyker man på djupet i detta ämne, så visar det sig vara rätt  komplicerat. Bland annat då det saknas en mätstandard för vridmoment på elcyklarna.

Vi hör snacket, åtminstone vi elcyklister som vill ha ordentlig koll på prestanda och teknik. Mycket vridmoment ska det vara, säger alla.

Och visst stämmer det, elcyklar med bra acceleration och ork i tunga backar, har motorer med betydligt högre vridmoment.

Främst är på elcyklar med mittmotor, som faktorn vridmoment brukar anges. Måttenheten är Newtonmeter (Nm)

 De enklaste motorsystemen har 40 Nm i vrid, medan toppmodellerna för lastcyklar och e-mtb brukar ange ett värde av 75-80 Nm. Men det finns elcykelsystem med ännu mer vrid, det högsta värdet vi stött på bland elcyklar (alltså lagliga för 25 km/tim) är Haibikes Flyon-system med hela 120 Nm.

Vad är då vridmoment? Vanligen beskrivs det som ett mått på en krafts förmåga att vrida ett objekt kring en viss axel. Det kan också beskrivas som den hävstångsverkan som kraften ger upphov till. Vridmomentet beror av kraften som verkar på hävarmen och hävarmens längd. 

Så långt verkar det enkelt. Men när vi börjar gräva ned oss i ämnet finner vi en del märkligheter. 

Vi kan ju konstatera att i princip alla elcykelmotorer har en angiven effekt på 250 Watt. Ändå kan det alltså skilja rejält i vridmoment mellan olika motorsystem, och även prestanda. För det är verkligen skillnad mellan motorsystem med 40 Nm och de som har 75 Nm. Det senare har verkligen drag så det räcker och blir över, i jämförelse klenare motorsystemen.

Något vi också noterat är att olika mittmotorer med samma angivna vridmoment uppför sig väldigt olika. Vi har kunnat jämföra olika mittmotorer, där det ena känns lite orkeslöst, medan det andra är riktigt piggt och rappt. Trots att det angivna vridmomentet i Newtonmeter är det samma.

Bluffar den ena motorleverantören? Eller är det så att vridmomentet kommer vid olika varvtal i motorn? Eller mäter man vrid på olika sätt? Om nu har cykel- och motortillverkarna har olika mätmetoder, kan man förstås undra varför? Är motorsystemen så klena att man helst inte vill redovisa vridmoment transparent och jämförbart?

Förvirrande

Än mer förvirrande blir det om vi gör utblickar mot bilarnas värld, oavsett om det gäller elbilar eller fossildrivna.

Det märkliga är att vridmoment även på effektstinna bilar inte tycks vara så mycket högre än på elcyklar. 

Inte ens de värsta elbilarna med många 100 kilowatt motoreffekt har mer än kanske 1000 Nm i vridmoment. Då är det bilar som på några få sekunder tar ett språng upp till 100 km/tim.

På bensin- och diesebilar av prestandatyp brukar det maximala vridmomentet anges i intervallet 250-500 Nm.

Hur hänger detta ihop? En elcykel med en liten 250 Wattsmotor kan ge 75 Nm, men brutala muskelbilar med endast har kanske tio gånger mer vrid. Det verkar ju inte riktigt rimligt. Med tanke på bilens tyngd och prestanda borde det snarare röra sig om 100-tals gånger mer vrid.

Alla dessa frågetecken kräver att vi gräver vidare. Svaren bör finnas inom cykelindustrin.

Vi kontaktar bland annat Shimano som har motorserien Steps, och Cycleurope som har motorsystemet E-going. Och vi får en del svar som skingrar dimman en del. Men inte helt.

Från Shimano får vi ett svar från det europeiska kontoret i Holland: Svaret hänvisar till säkerhetsstandarden EN 15194 för elcyklar, och berättar att vridmoment inte ingår i detta test. Och enligt Shimano så har alla tillverkare sin egen metod för att mäta vridmoment.

Upp till 500 Watt

Av svaret framgår att 250 Watt angiven motoreffekt inte gäller toppeffekt, utan den kontinuerliga effekten. Shimanos mittmotorer kan ge upp till 500 Watt, men då endast som toppeffekt en kort stund, uppger Shimano. Ett sådant effektuttag ska vara förenligt med elcykel-reglerna i EN 15194.

Och ett liknande svar får vi från Martin Silberg vid Cycleurope:

-Enligt EN15194 ska inte motorn utveckla mer än 250 Watt kontinuerlig effekt. Men motorn får utveckla mer, en toppeffekt, under en kort period vid acceleration. Den kan i teorin vara hur hög som helst, men normalt har de en max toppeffekt på drygt två gånger kontinuerlig effekt, alltså 500-600 Watt. Hur kraftig toppeffekten är avgörs av mjukvaran, utväxlingen och hur stor kraft (Ampere) batteriet kan leverera.

Även Martin Silberg uppger att det saknas en gemensam branschstandard för vridmoment.

När det sedan kommer till olika motortyper, navmotorer eller mittmotorer, kommer en komplikation som gör dem svåra att jämföra. De har så olika konstruktion att deras vrid inte kan mätas likadant.

-Man kan heller inte jämföra navmotorer och mittmotorer. För navmotorer mäter man vrid på hjulets axel medan man för mittmotor mäter den på vevaxeln. Det blir därför ofta högre siffror på mittmotorer beroende på utväxlingen i motorn, uppger Martin Silberg.

Mittmotorn starkare

Mittmotorn upplevs oftare som mycket starkare. Martin Silberg förklarar:

-Navmotorn kan ju inte ändra sitt vrid eftersom det sitter i motorns axel. Eftersom navmotorn inte har någon momentsensor kommer den inte heller känna av vilken kraft du hjälper till med. Därför trampar man ofta med låg kadens med navmotor och upplever att den är slö i backar.

Utväxlingen har alltså betydelse för det maximala vridmomentet, hur det upplevs. Detta resonemang gäller mittmotorer som levererar kraften via en växel i bakhjulet.

-Har man en kraftig utväxling (”lätt växel”) kommer vridmomentet bli högt en mycket kort stund men när hastigheten går upp kommer motorns effekt avta snabbt. Har man istället en mindre utväxling (”lite tyngre växel”) vill vridmomentet bli lägre men samtidigt känslan i motorn mer kraftig över längre tid i accelerationen.

Svårt att jämföra

Slutsatsen blir att det blir väldigt svårt att rättvist jämföra olika leverantörers motorsystem utifrån angivna siffror för vridmoment. Dock kan vi anta att en enskild motorleverantör har samma mätmetod för sina olika motorer, så dessa kan jämföras rättvist.

Någon klar förklaring till de märkliga relationerna i vridmoment mellan elcykel och bilmotor får vi inte. Men uppenbarligen handlar det om att man har olika mätmetoder.

-En faktor varför det är konstig relation skulle kunna vara att bilbranschen har en standard mekanisk mätning, alltså i motorn. En sådan standard finns inte för elektriska motorer typ de som sitter i en elcykel. Man mäter vridmomentet utifrån den elektriska kraften som batteri/kontrollbox levererar och utväxlingen mellan vevaxel och drivhjulet i motorn.