ecomento.de: Why TWIKE continues to rely on three wheels

ecomento.de, 09.09.2022

TWIKE is preparing to launch another three-wheeled electric vehicle. The crowdfunding threshold for what is currently the sportiest and most powerful model has recently been exceeded. In a recent article, the manufacturers explain why they are sticking with three wheels instead of four for the fifth and subsequent generations of the vehicle.

The first TWIKE was built by students at ETH Zurich. Their vision was a lightweight, covered bicycle for two people plus luggage for urban areas. They designed an aerodynamic recumbent bicycle with side-by-side seats and opted for the “delta” arrangement that still exists today: one wheel at the front and two at the rear. This ensures stability and at the same time allows a higher payload on the rear axle without critically shifting the center of gravity.

“One of the main reasons why we are sticking with the three-wheel concept for the TWIKE 5 has to do with the vehicle’s registration,” explain the developers. The registration process for three-wheelers is significantly less expensive than for four-wheeled cars. This makes it economically viable even in small series production.

In addition, the registration for the L5e vehicle class is not limited in terms of performance, meaning that the TWIKE 5 can be launched on the market with a top speed of 190 km/h. In the US, three-wheelers are also classified as “motorcycles” if they meet certain motorcycle criteria. The associated

Das erste TWIKE wurde von Studenten der ETH Zürich gebaut. Ihre Vision war ein leichtes, überdachtes Fahrrad für zwei Personen plus Gepäck für den urbanen Raum. Sie konzipierten ein aerodynamisches Liegerad mit nebeneinander liegenden Sitzen und entschieden sich für die noch heute bestehende „Delta“-Anordnung: Vorne ein Rad, hinten zwei. Das sorgt für Stabilität und erlaubt gleichzeitig ein höhere Zuladung auf der Hinterachse ohne kritisch den Massenschwerpunkt zu verschieben.

„Ein wesentlicher Grund, warum wir bei dem TWIKE 5 am Dreirad-Konzept festhalten, hängt mit der Zulassung des Fahrzeugs zusammen“, erklären die Entwickler. Zulassungsverfahren für Dreiräder seien deutlich weniger kostenintensiv als für vierrädrige Pkw. Das ermögliche Wirtschaftlichkeit bereits in der Kleinserie.

Hinzu komme, dass die Zulassung für die Fahrzeugklasse L5e nicht leistungslimitiert sei, so könne man das TWIKE 5 mit 190 km/h Höchstgeschwindigkeit auf den Markt bringen. In den USA würden Dreiräder außerdem bei Einhaltung gewisser Motorrad-Kriterien in die Fahrzeugklasse eines „motorcycle“ eingestuft. Die damit verbundenen niedrigeren Zulassungsanforderungen seien mit Blick auf eine mögliche Expansion in den US-Markt ein weiterer Grund, am Dreirad festzuhalten.

Vor allem gebe es aber gute technische Argumente, betonen die TWIKE-Macher. Um ein leistungsfähiges und zugleich reichweitenstarkes E-Fahrzeug zu bauen, sei die Einsparung von Gewicht von enormer Bedeutung. Denn je mehr Gewicht ein Fahrzeug aufweise, desto mehr Energie werde zur Fortbewegung benötigt. Da das TWIKE sich nur auf drei Räder abstützt, reduzierten sich die sonst höheren Anforderungen an Torsionssteifigkeit um die Fahrzeuglängsachse. Das allein berge ein gewisses Leichtbaupotenzial, durch Einsparung weiterer Komponenten habe man weiter Gewicht reduzieren können.

„Das Delta-Dreirad behält dabei mit seinen zwei Rädern auf der Hinterachse die von einem Pkw gewohnte Führungssicherheit selbst bei kritischen Fahrbahnoberflächen“, betonen die Entwickler. Zugleich verändere die Zuladung von Gepäck die Fahrstabilität eines Delta-Dreirades kaum. Nicht zuletzt erreiche man mit einem niedrig liegenden Massenschwerpunkt und der Entwicklung einer sturzaktiven Hinterachse die Kurvenagilität eines modernen Sportwagens.

Over 500 kilometers per charge

The TWIKE 5’s electric drive should enable a range of over 500 kilometers. Despite its high performance and top speed, consumption is said to be less than 7 kWh/100 km, making the vehicle three times as efficient as similarly fast passenger cars.

As a “human-power hybrid”, the TWIKE 5 has an electric motor, but can also be powered by an integrated pedal system. The latter has an integrated generator that enables energy to be generated for a longer range. The TWIKE 5’s 3-in-1 electric drive is a combination of synchronous electric motor, transmission and integrated inverter developed by supplier Vitesco Technologies for large-scale production. According to the TWIKE engineers, it offers large reserves in terms of power, torque, thermal capacity and service life, as it would otherwise drive cars weighing more than twice as much.

Bidirectional charging technology

The TWIKE 5 is controlled via two side steering levers. According to TWIKE, this solution offers plenty of space when getting into the vehicle and allows for easy operation with both hands or, optionally, with just one hand. The controls frequently needed while driving are ergonomically optimized and integrated into the handles of the “side sticks.”

Another highlight of the TWIKE 5 is its charging technology. The 18 kWh or optional 36 kWh drive battery can be charged in one hour using a regular AC household socket or a DC fast charging station. The on-board AC charger is bidirectional and has a power output of 11 kW. A second charger for AC charging power of up to 22 kW can be installed on request. The bidirectional design allows power to be drawn from sockets integrated into the vehicle with a power output of up to 11 kW. The TWIKE 5 can thus serve as a mobile generator and is prepared for grid-connected energy services.

Als weiterer Höhepunkt des TWIKE 5 wird dessen Ladetechnologie genannt. Das Laden der entweder 18 kWh oder optional 36 kWh großen Fahrbatterie kann über eine reguläre AC-Haushaltssteckdose oder an einer Schnelllade-DC-Säule innerhalb einer Stunde erfolgen. Das bordeigene AC-Ladegerät arbeitet bidirektional und hat eine Leistung von 11 kW. Auf Wunsch wird ein zweites Ladegerät für eine AC-Ladeleistung von bis 22 kW verbaut. Die Bidirektionalität erlaubt die Stromentnahme über im Fahrzeug integrierte Steckdosen mit einer Leistung von bis 11 kW. Das TWIKE 5 kann so als mobiler Generator dienen und ist vorbereitet für netzgekoppelte Energiedienstleistungen.