2 Wheel Regenerative

In this post, I want to examine the state of the art for braking the worlds’ most popular electric vehicles, 2 wheelers. I would like to compare the technical options for 2 and 4 (or more) wheelers, and review some of the lessons learned from 4 wheelers. Finally, we can speculate as to what comes next for electric bikes and braking.

East beats West

The overall market size for motorcycles lags a little behind cars (60 Million vs. 65 Million units in 2019), but what is more prominent is the regional variations. China was the largest car market (21M), with USA (17M) and EU (16M) close behind, followed by Japan (4.3M), India (3M) and Brazil (2.6M). India is the dominant bike market (18.5M), closely followed by China (16.5M), followed by Indonesia (6.5M), Vietnam (3.2M) and the Philippines (1.8M). The EU posted 1.6M units, the USA is 11th on the list (<0.7M). So while car markets are broadly similar across both hemispheres, bike markets are dominated by Asian countries. So the market forces and legislative instruments effecting motorbike requirements are going to be those of India and China, not Europe and America.

Fig. 1: Traffic Jam in Saigon, Vietnam. Image used under CC licence

The Indian backdrop is interesting for a number of reasons. Firstly, motorcycles provide primary transport for the majority of people, either as private 2 wheelers or shared mobility 3 wheelers. 2 wheelers represent almost 80% of total vehicles, whereas cars (both economy and premium) represent less than 15% (source). And even for those owners of cars, motorcycles still represent the fastest urban transport, being able to navigate through traffic far faster than any other method, and so remain a primary commuter option. So for India, getting 2 wheelers electric is the significant challenge.

Next is the political ambition. In the past 4 years, India has declared that by 2030, 100% of new vehicles would be electric. This was quickly followed up with a revised 30% quota by 2030. The target for 3 wheelers and 2 wheelers stands at 100% by 2023 and 2026 respectively. There is still a live debate as to whether this applies to low-power bikes (<125cc) only or all bikes, and whether its phased in for large cities or nationally. As discussed when looking at clean urban air, India has a pressing need to reduce urban air pollution, being home to 6 of the 10 most polluted cities on the planet. The overall direction of travel is clear, and all suggested timelines foresee significant developments in the next few years. But unlike electrification of cars, this change will happen from the lowest price points, upwards.

Taj Mahal scrolling pollution tracker
Fig. 2: Air Quality Information is provided to Taj Mahal visitors. Image used under CC licence.

China has had significant political intervention in the motorcycle market, which has lead to a huge boon in electric two wheelers, and a significant decline in ICE equivalents. First was a ban on motorcycles from cities, which were largely replaced by low powered electric assist bicycles, and a growing variety of electric scooters and motorcycles. The second is a determined effort to support EV production and adoption through a number of fiscal subsidies. As a result, the overall market shrunk, and shifted focus to cheap urban scooters and e-Bikes.

Keep it Simple, Sidecar

It has been said that regen on bikes isn’t worth the trip, there isn’t enough energy to recover, or the systems would be too heavy or expensive to justify the costs. The usual argument goes that aerodynamic loads are higher on bikes (drag is higher, but frontal area much lower than a car, longer discussion here), so recovering momentum isn’t worth it (weight dominates at lower speeds and increases linearly, and aero dominates at higher speeds, and increases exponentially, so there is no hard and fast rule here). And while some of this might be true for a pedal-assist electric bike, it’s certainly not the case as we move up the food chain. And in a world where battery range is both a limiting factor and a competitive advantage, squeezing every last mWh out of the battery is beneficial. As with cars, if the battery is the most expensive component on the bike, its also the most expensive way of increasing the bike’s range. And just like with a car, the cheapest and lightest way to increase the battery size by up to 30% is to refill it on the go.

Regenerative deceleration

The most basic solution for automatic brake energy recovery simply creates negative torque when the throttle is released. Two big advantages of this strategy are that a reasonable amount of regen scenarios can be covered, and very little engineering needs to be done to software or hardware. For a little bit more sophistication, its even possible to put some dead stroke into the pedal or lever mechanism, and engage the eMotor torque a little further. Again, no major change to brake hardware, no messy control logic or brake blending. Cheap, Cheerful, Effective, Efficient.

If we consider how an electric motor generates torque in a braking event, we can describe three distinct phases; a power-limited phase (the left hand portion of the graph, where decreasing RPM is matched with increasing torque), a torque-limited phase (the flat-lined peak of the curve, where the motor is delivering maximum torque) and a torque drop-off phase (where slowing RPM or velocity will lead to a torque drop off).

Fig. 3: Torque blend of a regen brake event

With reference to our cheap and cheerful throttle-off strategy above, there are a number of issues with following the maximum eMotor torque profile above. First, if there is strong throttle-off regen coupled with low grip, the tyre can lose traction, with no obvious recovery available to the rider. Second, if we don’t manipulate friction brakes, the deceleration performance is non-linear, and difficult to control. Last, if we have a sudden drop-out of eMotor, then the rider must attempt to compensate, but may not have sufficient actuation capacity. While the possibility of a full power failure of the eMotor may be remote, thermal performance restrictions of inverters and battery packs are relatively common, especially in aggressive riding. And of course, its possible the battery is relatively full, so low levels of charge can be accepted. So a cheap and cheerful strategy must aim for a constant torque level from the eMotor, to give the rider a predictable performance and acceptable safety. But this means a lot of free watt-hours left on the shelf.

To get an idea of where to draw the line for better brake energy recovery, we can have a look at how hard a bike brakes. In cars, data collections suggest that 95% of braking is within 0.3g, and 99% of braking is within 0.4g. This informs a lot of regenerative system layout, where 0.4g regen is considered state-of-the-art for 4 wheelers. For motorcycles, it is easy to imagine that the same traffic conditions apply, as they move generally in the same traffic patterns. But several studies of cars vs. bikes show that motorcycles tend to travel about 10% faster than cars on the same road (studies from New ZealandBelgium and Serbia) , and therefore must brake harder for the same traffic restrictions. For regenerative braking, then, this suggests that the distributions for deceleration are a little higher, and so a greater proportion of energy is available at higher deceleration rates.

2 wheels good, 4 wheels better

For 4 wheelers, to achieve this higher level of regenerative braking, it is necessary to manipulate the hydraulics, so that the changing levels of eMotor torque can be blended with a suitable level of friction braking. This also means a beefier actuation system, so that the hydraulic pressure can be quickly deployed if eMotor torque drops away. For the majority of the last decade, this beefier brake system meant higher unit costs, albeit justified by the battery savings. But innovation in control systems meant that boost, regeneration and modulation could be accomplished in one new component (so-called 1-Box system), and this lead to an overall cost decrease, as the function increase. So much so, that 1-Box systems are fitted to ICE cars, to save unit cost. While battery prices have fallen dramatically in the same timeframe, it’s hard to resist a system that costs less, weighs less and delivers more.

BMW K100
Fig. 4 : BMW K100, the birth of 2 Wheeler ABS. Image used under CC licence.

For large bikes, where ABS systems are already required, this presents an interesting parallel. If we take a moment to consider the adoption of ABS on both platforms, while cars had a couple of decades head start (the 1988 BMW K100 is credited with bringing ABS to 2 wheels), but the technology is widely deployed in both sectors now. System complexity has risen on both fronts over the years, as hardware integration has led to smaller and lighter packages. The regenerative technology requirements are very similar and the major Tier 1 suppliers are already offering solutions for cars that can scale to bikes. And considering that large electric bikes now come with battery packs twice as big as PHEV cars, it seems difficult to imagine that increased regen won’t be a significant trend here, as the sector develops. 

But what for the large market for small electric bikes? Battery sizes are significantly smaller in these bikes, and Lead Acid is still used at the bottom end of the market. We need to differentiate between brake systems installed. The cheapest bikes employ the simplest setups, typically a rear hub motor, combined with cable-actuated drums front and rear, and often lead acid batteries. Next will be hydraulic set-ups with a Combined Brake System, where one actuation lever will actuate both wheels. And finally, some bikes in this sector include an ABS system. Starting with the easier situation, the ABS systems mentioned above will easily find home in this sector of the market, once unit cost becomes close to competitive with existing systems. 

For bikes with CBS systems, it’s a slightly higher hill to climb. There is no parallel to regen systems on 4-wheelers to bridge the innovation gap, and smaller installed batteries means a smaller regen budget to pay for more complex components (once they become widely available). So this leaves some space for a more simplified system, which could be delivered for a unit price close to an existing CBS system. In this arena, manipulating the hydraulics via mechanical rather than mechatronic means is most likely to achieve the cost and functionality targets, and could bring a unique solution to the problem, rather than supplant something from cars. Innovation in this sector has a fairly large audience already, and as battery ranges increase, the economic imperative for better efficiency here will grow.

Fig. 5: A simple electric 2-wheeler

In the arena of simplified cable pull brakes, while the technical challenges for brake actuation are not insurmountable, the cost benefits are more likely to preclude significant uptake here. Range and efficiency are still important here but purchase price is the dominant factor, so simple solutions with minimum calibration will be the order of the day.

Looking towards the coming years, it would seem clear that trends in battery pricing and energy density will see electric bikes in all price categories increasing range. And given what we know of the main motorbike markets, it is difficult to predict that EVs won’t take an increasing share over the next decade. It would seem obvious that the competitive advantages of efficient electric powertrains for 4 wheels will be as compelling on 2 wheels, and so an increase in the contribution from brake energy recovery.

93 thoughts on “2 Wheel Regenerative”

  1. Just discovered the perfect place to buy FC 24 Coins! Lightning-fast delivery, unbeatable prices, a user-friendly interface, and 24/7 support make it a top choice.

  2. Our dating platform is the best tool to connect with interesting people who are searching for fun.
    The mobile platform allows you to meet like-minded people from anywhere, at any time.
    Sign up for our online community today and start your journey to discovering the perfect match with Adult Flirt Finder.

  3. Flirt Finder Dating Site is where digital love stories come to life. Establish an authentic profile and connect with compatible matches in a user-friendly environment.
    Your online dating adventure begins right here with Flirt Finder Dating. Sign up today, connect with like-minded individuals, and discover the possibilities of digital romance.

  4. Прогон сайта с использованием программы “Хрумер” – это способ автоматизированного продвижения ресурса в поисковых системах. Этот софт позволяет оптимизировать сайт с точки зрения SEO, повышая его видимость и рейтинг в выдаче поисковых систем.

    Хрумер способен выполнять множество задач, таких как автоматическое размещение комментариев, создание форумных постов, а также генерацию большого количества обратных ссылок. Эти методы могут привести к быстрому увеличению посещаемости сайта, однако их надо использовать осторожно, так как неправильное применение может привести к санкциям со стороны поисковых систем.

    Прогон сайта “Хрумером” требует навыков и знаний в области SEO. Важно помнить, что качество контента и органичность ссылок играют важную роль в ранжировании. Применение Хрумера должно быть частью комплексной стратегии продвижения, а не единственным методом.

    Важно также следить за изменениями в алгоритмах поисковых систем, чтобы адаптировать свою стратегию к новым требованиям. В итоге, прогон сайта “Хрумером” может быть полезным инструментом для SEO, но его использование должно быть осмотрительным и в соответствии с лучшими практиками.

  5. Incredible articles and awesome design. Are you curious about understanding Account Viewers? If the answer is yes, then I suggest you take a look at this article. Account Viewers have become a source of fascination in the realm of social media and online platforms. The term Account Viewer is commonly connected with various online tools and websites. To find out more, visit the article.

  6. Добро пожаловать в, вашего надежного партнера в мире ufc. Мы с гордостью подарим вам шанс взять на себя контроль над вашими ставками и увеличить свои шансы на выигрыш. Наши профессиональные аналитики и эксперты следят за событиями в мире спорта, чтобы обеспечить вас актуальными и надежными советами.
    Почему выбирать нас:
    Качественные аналитические прогнозы: Наши аналитики усердно трудятся, чтобы предоставлять вам предсказания на все популярные виды спорта. Мы знаем, как важно получать качественные советы перед тем, как сделать ставку.

    Множество вариантов: Мы предлагаем ставки на разнообразные виды спорта, включая футбол, баскетбол, ракетку, бейсбол и многое другое. Вы можете отбирать из многочисленных событий и погружаться в страсть на свой вкус.

    Бесплатные прогнозы: Мы верим, что каждый должен иметь доступ к качественным прогнозам. Поэтому мы предлагаем бесплатные советы, чтобы поддержать вас сделать правильные ставки.

    Простота и удобство: Наш веб-сайт и мобильное приложение разработаны с учетом вашего удовольствия. Сделайте ставку всего в несколько кликов.

    Как начать:
    Создайте аккаунт: Создайте свой аккаунт в и получите доступ к всем нашим сервисам.

    Получайте прогнозы: Подписывайтесь на бесплатные советы и получайте актуальные предсказания от наших экспертов.

    Сделайте ставку: После того как вы получили полезный совет, сделайте ставку на вашу любимую команду или событие и получайте удовольствие от игры.

    Вознаграждение за успех: Вместе с, вы имеете возможность к вашей победе. Попробуйте нашу помощь уже сегодня и переживайте в мир ставок на спорт во всей его красе!

  7. Добро пожаловать в, вашего надежного партнера в мире ставки на спорт. Мы с гордостью подарим вам возможность взять на себя контроль над вашими ставками и повысить свои шансы на выигрыш. Наши опытные эксперты и специалисты следят за событиями в мире спорта, чтобы поддержать вас свежими и надежными советами.
    Почему выбирать нас:
    Экспертные прогнозы: Наши аналитики усердно трудятся, чтобы предоставлять вам прогнозы на разнообразные виды спорта. Мы знаем, как важно получать полезные советы перед тем, как сделать ставку.

    Множество вариантов: Мы предлагаем ставки на различные виды спорта, включая футбол, баскет, теннис, мяч и многое другое. Вы можете выбирать из многочисленных событий и наслаждаться страсть на свой вкус.

    Бесплатные прогнозы: Мы верим, что каждый должен иметь доступ к качественным прогнозам. Поэтому мы предлагаем бесплатные предсказания, чтобы помочь вам сделать правильные ставки.

    Легкость и комфорт: Наш сайт и приложение для мобильных устройств разработаны с учетом вашего комфорта. Сделайте ставку всего в несколько кликов.

    Как начать:
    Создайте аккаунт: Создайте свой аккаунт в нашем ресурсе и получите доступ к всем нашим сервисам.

    Получайте предсказания: Подписывайтесь на бесплатные советы и получайте свежие советы от наших экспертов.

    Сделайте ставку: После того как вы получили полезный совет, сделайте ставку на команду по душе или событие и получайте удовольствие от игры.

    Вознаграждение за успех: Вместе с нашим ресурсом, вы владеете ключами к вашей победе. Попробуйте нашу помощь уже сегодня и переживайте в мир ставок на спорт во всей его красе!

  8. Thanks for sharing this useful information. Do you want to know about an Instagram caption? If yes, then here’s an article for you. Instagram captions are short, descriptive text or phrases that accompany a photo or video shared on the social media platform Instagram. For more details about Instagram caption, visit the article.

  9. Стяжка – существенный шаг в строительстве. Стяжка пола способствует получить ровное основание для дальнейших работ.

    Специалисты выполняют стяжка пола москва с оглядкой на всех требований и нормативов. Стяжка пола осуществляется с применением современных материалов, которые гарантируют надежность и долговечность.

    Устройство пола способствует подготовить идеальное основание для любых видов отделки. В русской столице стяжку пола выполняют профессионалы.

  10. Автоматизированное нанесение штукатурки — новаторский подход выполнения отделки стен.
    Он заключается в применении устройств для штукатурки, как обычно, произведенных в Германии, благодаря которым раствор подготавливается и наносится на стену автоматически и под давлением.
    Штукатурка механизированная оштукатуривание стен С подтвержденной гарантией До 32 процентов выгоднее обычной, Можно клеить обои без шпаклевки от кампании
    В результате, усовершенствуется адгезия с поверхностью, а сроки выполнения работ снижается в 5–6 раза, в по сравнению с традиционным методом. За счет автоматизации и упрощения рабочего процесса цена штукатурки стен за квадратный метр выходит дешевле, чем в случае традиционного способа.
    Для машинной штукатурки используются специализированные смеси, стоимость которых ниже чем при ручной отделке примерно на 30 процентов. При определенных навыках специалистов, а кроме того при соблюдении всех технологических принципов, поверхность, покрытая штукатуркой становится совершенно ровной (СНиП 3.04.01–87 «Высококачественная штукатурка») и глянцевой, поэтому, дальнейшая отделка шпатлевкой не не обязательна, что предоставляет дополнительные средства для заказчика.

  11. Команда «Каспий», основанная саратовским музыкантом Валодей Астапчиком, уже успела запомниться выступлениями на фестивалях и попасть в список восходящих звезд iTunes с дебютным EP «Расстояния»

    звукорежиссура каспий

  12. Частично сухая стяжка – строительная операция проектирования пола. Строительство полутвёрдой стяжки дает возможность получить ровное покрытие для финишной отделки.
    стяжка пола полусухая Мы сделаем супер ровную стяжку пола. 7 лет опыта работы От 500 рублей за квадратный метр
    Техническое обслуживание полусухой стяжки подразумевает постоянный контроль и устранение недостатков с использованием специализированных инструментов.

    Технические средства для полутвёрдой стяжки даёт возможность провести строительство с выдающейся точностью. Частично сухая стяжка пола является отличным решением для создания надежного фундамента для последующих процедур.

  13. Абузоустойчивый VPS
    Виртуальные серверы VPS/VDS: Путь к Успешному Бизнесу

    В мире современных технологий и онлайн-бизнеса важно иметь надежную инфраструктуру для развития проектов и обеспечения безопасности данных. В этой статье мы рассмотрим, почему виртуальные серверы VPS/VDS, предлагаемые по стартовой цене всего 13 рублей, являются ключом к успеху в современном бизнесе

    Высокоскоростной доступ в Интернет: до 1000 Мбит/с
    Скорость подключения к Интернету — еще один важный фактор для успеха вашего проекта. Наши VPS/VDS-серверы, адаптированные как под Windows, так и под Linux, обеспечивают доступ в Интернет со скоростью до 1000 Мбит/с, что гарантирует быструю загрузку веб-страниц и высокую производительность онлайн-приложений на обеих операционных системах.

    Высокоскоростной доступ в Интернет: до 1000 Мбит/с
    Скорость подключения к Интернету — еще один важный фактор для успеха вашего проекта. Наши VPS/VDS-серверы, адаптированные как под Windows, так и под Linux, обеспечивают доступ в Интернет со скоростью до 1000 Мбит/с, что гарантирует быструю загрузку веб-страниц и высокую производительность онлайн-приложений на обеих операционных системах.

  16. 1хбет — востребованная букмекерская контора. Создавайте аккаунт на платформе и воспользуйтесь акциями. Сыграйте на свой фаворит. Оцените высокие коэффициенты.
    1хбет зеркало на сегодня

  17. Девушки легкого поведения из Москвы готовы подарить вам незабываемые моменты. Эксклюзивное объявление: мне 18 лет, и я готова подарить тебе невероятный минет в машине. Ощути магию настоящего наслаждения! недорогие проститутки. Опытные дамы удовольствия ждут вашего звонка. Узнайте, что такое настоящее удовлетворение в компании соблазнительниц из столицы.

Leave a Comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *