News

Motors and drivetrains

The two most common types of hub motors used in electric bicycles are brushed and brushless. There are many possible types of electric motorized bicycles with several technologies available, varying in cost and complexity; direct-drive and geared motor units are both used. An electric power-assist system may be added to almost any pedal cycle using chain drive, belt drive, hub motors or friction drive.

BLDC hub motors are a common modern design with the motor built into the wheel hub itself and the stator fixed solidly to the axle and the magnets attached to and rotating with the wheel. The bicycle wheel hub is the motor. The power levels of motors used are influenced by available legal categories and are often, but not always limited to under 750 watts.

Another type of electric assist motor, often referred to as the mid-drive system, is increasing in popularity. With this system, the electric motor is not built into the wheel but is usually mounted near (often under) the bottom bracket shell. In more typical configurations, a cog or wheel on the motor drives a belt or chain that engages with a pulley or sprocket fixed to one of the arms of the bicycle's crankset. Thus the propulsion is provided at the pedals rather than at the wheel, being eventually applied to the wheel via the bicycle's standard drive train.

Batteries

E-bikes use rechargeable batteries,electric motors and some form of control. Battery systems in use include sealed lead-acid(SLA), nickel-cadmium(NiCad),nickel-metal hydride (NiMH) or lithium-ion polymer(Li-ion). Batteries vary according to the voltage, total charge capacity (amp hours), weight, the number of charging cycles before performance degrades, and ability to handle over-voltage charging conditions. The energy costs of operating e-bikes are small, but there can be considerable battery replacement costs. The lifespan of a battery pack varies depends on the type of usage. Shallow discharge/recharge cycles will help extend the overall battery life.
Range is a key consideration with e-bikes, and is affected by factors such as motor efficiency, battery capacity, efficiency of the driving electronics, aerodynamics, hills and weight of the bike and rider.Some manufacturers have the option of using regenerative braking, the motor acts as a generator to slow the bike down prior to the brake pads engaging.This is useful for extending the range and the life of brake pads and wheel rims. There are also experiments using fuel cells. Some experiments have also been undertaken with super capacitors to supplement or replace batteries for cars and some SUVS. E-bikes developed in Switzerland in the late 1980s for the Tour de Sol solar vehicle race came with solar chargind stations but these were later fixed on roofs and connected so as to feed into the electric mains.The bicycles were then charged from the mains, as is common today.

Controllers

There are two distinct types of controllers designed to match either a brushed motor or brushless motor. Brushless motors are becoming more common as the cost of controllers continues to decrease. 

Controllers for brushless motors: Ebikes require high initial torque and therefore models that use brushless motors typically have Hall sensor commutation for speed and angle measurement. An electronic controller provides assistance as a function of the sensor inputs, the vehicle speed and the required force. The controllers generally allow input by means of Hall Effect twist grip, closed-loop speed control for precise speed regulation, protection logic for over-voltage, over-current and thermal protection. Bikes with a pedal assist function typically have a disc on the crank shaft featuring a ring of magnets coupled with a Hall sensor giving rise to a series of pulses, the frequency of which is proportional to pedaling speed. The controller uses pulse width modulation to regulate the power to the motor. Sometimes support is provided for regenerative braking but infrequent braking and the low mass of bicycles limits recovered energy. 
Controllers for brushed motors: Brushed motors are also used in e-bikes but are becoming less common due to their intrinsic lower efficiency. Controllers for brushed motors however are much simpler and cheaper due to the fact they don't require hall sensor feedback and are typically designed to be open-loop controllers. Some controllers can handle multiple voltages.