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KR20180093317A - 전기 자전거 및 그 제어방법 - Google Patents

전기 자전거 및 그 제어방법 Download PDF

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KR20180093317A
KR20180093317A KR1020170019225A KR20170019225A KR20180093317A KR 20180093317 A KR20180093317 A KR 20180093317A KR 1020170019225 A KR1020170019225 A KR 1020170019225A KR 20170019225 A KR20170019225 A KR 20170019225A KR 20180093317 A KR20180093317 A KR 20180093317A
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electric bicycle
battery
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Abstract

전기 자전거 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거는 체인 없는 전기 자전거에 있어서, 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기와, 발전기에 의해 발생된 전압을 저장하는 배터리와, 전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 배터리로부터 전력을 공급받아 장착된 차륜에 회전력을 제공하는 모터와, 페달의 속도를 감지하는 페달속도감지부와, 모터를 구동시키는 모터구동부 및 페달속도감지부를 통해 감지된 페달속도에 따라 모터를 구동시키고, 모터를 구동하는 동안 페달에 가해진 페달 토크를 근거로 모터에 공급되는 전류를 조절하는 전자제어유닛을 포함한다.

Description

전기 자전거 및 그 제어방법{ELECTRIC BICYCLE AND CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 전기 자전거 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 페달과 바퀴를 연결하는 체인이 없는 전기 자전거 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전기 자전거는 휠을 회전시키는 모터와 이 모터에 전원을 공급하는 배터리를 포함한다. 전기 자전거는 이 모터에 의해 휠을 회전시키는 방식으로 전기 자전거를 주행시킨다. 이때, 배터리의 충전은 페달과 연결된 발전기를 페달을 회전시키는 동작에 의해 작동시킴으로써 이루어진다.
자전거는 기본적으로 두발로 페달을 밟아서 움직이는 것이 기본이고, 페달을 밟아서 돌리는 사람의 힘을 휠에 전달하는 것이 바로 체인이다.
이와 같은 체인은 그 구조가 복잡하고, 자전거의 점유면적이 크며, 바퀴에서 이탈하거나 탑승자의 옷자락이 체인에 끼이거나 오염되는 등의 문제가 있다.
최근에는 이러한 문제를 감안하여 체인이 없는 전기 자전거가 개발되어 사용되고 있다.
이러한 체인 없는 전기 자전거는 페달을 돌리면 휠에 장착된 모터가 돌아가면서 앞으로 나간다. 즉, 체인 없는 전기 자전거는 페달을 회전시키는 페달속도에 따라 휠 속도를 제어한다.
기존에는 페달속도에 따라 휠 속도를 제어하기 때문에 페달속도만 동일하면 페달에 걸리는 토크가 변경되더라도 자전거의 속도 변화가 없다. 즉, 페달속도는 동일하지만 페달에 토크가 많이 걸려 운전자가 상대적으로 많은 힘으로 페달을 밟아야 하는 상황에서도 자전거의 속도의 변화가 없다.
이로 인해, 기존방식은 운전자에게 체인이 없는 전기 자전거에 체인이 있는 것과 같은 가속감을 주지 못할 수 있다.
미국공개특허공보 US 7,156,780(2007.01.02.공개)
본 발명의 실시예는 운전자에게 전기 자전거에 체인이 있는 것과 같은 가속감을 줄 수 있도록 페달에 걸리는 토크를 이용하여 전기 자전거의 속도를 가변시키는 전기 자전거 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 체인 없는 전기 자전거에 있어서, 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기; 상기 발전기에 의해 발생된 전압을 저장하는 배터리; 전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 장착된 차륜에 회전력을 제공하는 모터; 상기 페달의 속도를 감지하는 페달속도감지부; 상기 모터를 구동시키는 모터구동부; 및 상기 페달속도감지부를 통해 감지된 페달속도에 따라 상기 모터를 구동시키고, 상기 모터를 구동하는 동안 상기 페달에 가해진 페달 토크를 근거로 상기 모터에 공급되는 전류를 조절하는 전자제어유닛을 포함하는 전기 자전거가 제공될 수 있다.
또한, 상기 배터리에 충전되는 배터리전압을 감지하는 배터리전압감지부와, 상기 발전기에서 발생된 발전전류를 감지하는 발전전류감지부를 포함하고, 상기 전자제어유닛은 상기 페달속도감지부를 통해 감지된 페달속도, 상기 배터리전압감지부를 통해 감지된 배터리전압 및 상기 발전전류감지부를 통해 감지된 발전전류를 근거로 하여 상기 페달에 가해진 페달 토크를 추정할 수 있다.
또한, 상기 페달에 가해진 페달 토크를 감지하는 페달토크감지부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 전자제어유닛은 상기 모터구동부를 통해 상기 감지된 페달속도에 대응하는 모터전류를 상기 모터에 공급하고, 상기 페달에 가해진 페달 토크가 미리 설정된 페달 토크보다 크면 상기 모터에 공급되는 전류를 증가시킬 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기와, 상기 발전기에 의해 발생된 전압을 저장하는 배터리와, 전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 장착된 차륜에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 체인 없는 전기 자전거의 제어방법에 있어서, 상기 페달의 속도를 감지하고, 상기 감지된 페달속도에 따라 상기 모터를 구동시키고, 상기 모터를 구동하는 동안 상기 페달에 가해진 페달 토크를 근거로 상기 모터에 공급되는 전류를 변경하는 전기 자전거의 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 배터리에 충전되는 배터리전압을 감지하고, 상기 발전기에서 발생된 발전전류를 감지하고, 상기 감지된 페달속도, 배터리전압 및 발전전류를 근거로 하여 상기 페달에 가해진 페달 토크를 추정할 수 있다.
또한, 상기 페달에 가해진 페달 토크가 미리 설정된 페달 토크보다 크면 상기 모터에 공급되는 전류를 상기 감지된 페달속도에 대응하는 모터전류보다 증가시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는 페달에 걸리는 토크를 이용하여 전기 자전거의 속도를 가변시켜 운전자가 페달을 밟을 때 마치 전기 자전거에 체인이 있는 것과 같은 가속감을 줄 수 있다.
본 발명의 실시예는 페달의 회전속도, 배터리의 전압 및 발전기의 출력전류를 기반으로 페달에 걸리는 토크를 추정하여 별도의 토크 센서 없이도 페달에 걸리는 토크를 추정할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거의 제어블록도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거에서 페달의 회전속도, 배터리의 전압 및 발전기의 발전전류를 기반으로 페달에 걸리는 토크를 추정하고, 추정된 페달 토크에 따라 모터전류를 가변시키는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거의 제어흐름도이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 충분히 전달할 수 있도록 하기 위해 예로서 제공하는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정하지 않고 다른 형태로 구체화할 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장하여 표현할 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 전기 자전거는 체인이 없는 체인리스(chainless) 전기 자전거로서, 프런트 프레임(10), 미들 프레임(20) 및 리어 프레임(30)을 포함할 수 있다.
프런트 프레임(10)은 전륜(12)과, 핸들부(13)가 연결되는 핸들스테이(14)를 포함할 수 있다.
핸들부(13)는 핸들스테이(14)의 하단에 결합되는 핸들 스템(15)과, 이 핸들스테이(14)에 결합되는 핸들바(16)와, 이 핸들바(16)에 설치되는 핸들 그립(17)을 포함할 수 있다.
핸들스테이(14)의 하단 일측에는 전륜(12)이 회전 가능하게 결합된다. 핸들 스템(15)은 핸들부(13)의 높이 조절을 위해 마련된다. 핸들바(16)는 전기 자전거의 조향을 결정하기 위해 마련된다. 핸들 그립(17)에는 전기 자전거의 상태를 사용자에게 표시해주고 사용자의 요구사항을 버튼 또는 디스플레이를 통하여 전자제어유닛(40)으로 전달하는 인터페이스(18)가 마련된다. 이러한 인터페이스(18)는 전자제어유닛(40)과 유선 또는 무선을 통해 전기적으로 연결된다.
미들 프레임(20)의 일단에는 발전기(21)가 마련되고, 이 발전기(21)의 양측에는 크랭크 암(22)에 의해 페달(23)이 회전 가능하게 장착된다. 크랭크 암(22)은 일단은 미들 프레임(20)의 페달샤프트에 회전 가능하게 결합되고, 타단은 페달(23)이 회전 가능하게 결합된다. 탑승자가 페달(23)을 회전시키면 이 페달(23)의 회전력을 발전기(21)에서 전기적 에너지로 변환하고, 발전기(21)의 전기적 에너지는 미들 프레임(20)에 마련되는 배터리(26)에 축전될 수 있다. 배터리(26)는 모터(34)로 전류를 인가하여 모터(34)를 동작시킴으로써, 후륜(32)에 회전력을 제공할 수 있다.
미들 프레임(20)은 안장(24)을 설치하기 위한 새들 튜브(25)를 더 포함할 수 있다. 새들 튜브(25)는 미들 프레임(20)의 후방에 돌출 마련되는 시트튜브(26)에 높이 조절 가능하게 결합된다.
리어 프레임(30)의 단부 일측에는 후륜(32)이 회전 가능하게 장착된다. 후륜(32)의 중심에는 이 후륜(32)을 회전시켜 전기 자전거를 전진시키기 위한 모터(34)가 장착된다. 모터(34)는 탑승자가 인터페이스(18) 또는 스로틀을 이용하여 후륜(32)의 회전속도를 변화시킬 수 있도록 변속기를 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전기 자전거의 제어블록도이다.
도 2를 참조하면, 전기 자전거는 전자제어유닛(40), 페달속도감지부(50), 페달토크감지부(60) 및 모터구동부(70)를 포함할 수 있다.
전자제어유닛(40)에는 페달속도감지부(50), 페달토크감지부(60) 및 모터구동부(70)가 전기적으로 연결된다.
페달속도감지부(50)는 페달(23)의 회전속도를 감지한다.
페달속도감지부(50)는 크랭크 암(22), 페달(23), 또는 이와 유사한 위치의 자전거 프레임에 마련될 수 있다.
페달토크감지부(60)는 미들 프레임(20)의 페달 축 상에 마련되는 토크센서를 포함할 수 있다. 토크센서는 운전자가 페달(23)을 돌리는 힘, 즉 페달토크를 감지한다. 페달토크감지부(60)에 의해 감지된 페달토크를 나타내는 신호는 전자제어유닛(40)에 전달된다.
모터구동부(70)는 모터(34)를 구동시킨다.
모터구동부(70)는 전자제어유닛(40)의 제어신호에 따라 모터(34)의 회전속도를 조절한다.
모터구동부(70)는 모터(34)의 극수를 변환하거나 모터(34)에 공급되는 전원의 주파수를 가변시켜 모터(34)의 회전속도를 조절할 수 있다.
전자제어유닛(40)은 페달속도감지부(50)를 통해 감지된 페달속도를 근거로 모터구동부(70)를 통해 모터(34)의 작동을 제어함으로써 후륜(32)을 회전시킨다. 이때, 전자제어유닛(40)은 페달토크감지부(60)를 통해 감지된 페달토크에 따라 모터(34)에 공급되는 전류를 조절하여 모터(34)의 회전속도를 조절한다.
전자제어유닛(40)은 페달토크값이 클수록 모터(34)에 공급되는 전류값을 높이고, 페달토크값이 적을수록 모터(34)에 공급되는 전류값을 낮춘다.
따라서, 페달토크가 높을수록 모터(34)의 회전속도를 높이고, 페달토크가 낮을수록 모터(34)의 회전속도를 낮춘다. 이로 인해, 페달에 걸리는 토크를 이용하여 전기 자전거의 속도를 가변시킬 수 있어 운전자가 페달을 밟을 때 마치 전기 자전거에 체인이 있는 것과 같은 가속감을 줄 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거의 제어블록도이고, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거에서 페달의 회전속도, 배터리의 전압 및 발전기의 발전전류를 기반으로 페달에 걸리는 토크를 추정하고, 추정된 페달 토크에 따라 모터전류를 가변시키는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 전기 자전거는 전자제어유닛(40), 페달속도감지부(50), 모터구동부(70), 배터리전압감지부(80), 발전전류감지부(90) 및 페달토크추정부(100)를 포함할 수 있다.
배터리전압감지부(80)는 배터리(26)에 충전되는 배터리전압을 감지한다.
발전전류감지부(90)는 발전기(21)에서 발생된 발전전류를 감지한다. 발전전류는 발전기(21)에서 발생되어 출력된 전류이다.
페달토크추정부(100)는 페달(23)의 속도, 배터리(26)의 전압 및 발전기(21)의 발전전류를 기반으로 페달에 걸리는 토크를 추정한다. 페달의 회전속도, 배터리의 전압 및 발전기의 발전전류를 기반으로 페달에 걸리는 토크를 추정하기 때문에 별도의 토크 센서 없이도 페달에 걸리는 토크를 추정할 수 있다.
페달토크는 다음의 식 [1]을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure pat00001
여기서, 효율은 미리 설정된 상수이다.
전자제어유닛(40)은 페달속도감지부(50)를 통해 감지된 페달속도를 근거로 모터구동부(70)를 통해 모터(34)를 작동시켜 후륜(32)을 회전시키는 동안, 페달토크감지부(60)를 통해 감지된 페달토크가 미리 설정된 페달토크인 기준페달토크보다 크면 모터(34)에 공급되는 전류를 페달속도에 대응하는 모터전류보다 증가시켜 모터(34)의 회전속도를 페달속도에 대응하는 모터속도보다 증가시킬 수 있다.
또한, 전자제어유닛(40)은 페달토크가 기준페달토크보다 크다가 기준페달토크보다 적어지면 모터(34)에 공급되는 전류를 페달속도에 대응하는 모터전류보다 감소시켜 모터(34)의 회전속도를 페달속도에 대응하는 모터속도보다 감소시킬 수 있다.
한편, 전자제어유닛(40)은 최초에 페달토크가 기준페달토크보다 적으면 모터(34)에 공급되는 전류를 감소시키지 않고 페달속도에 대응하는 모터전류로 유지시킬 수 있다.
따라서, 페달에 걸리는 토크를 이용하여 전기 자전거의 속도를 가변시킬 수 있어 운전자가 페달을 밟을 때 마치 전기 자전거에 체인이 있는 것과 같은 가속감을 줄 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전기 자전거의 제어흐름도이다.
도 5를 참조하면, 전자제어유닛(40)은 페달속도감지부(50)를 통해 페달속도를 감지한다(200).
전자제어유닛(40)은 작동모드 200에서 감지된 페달속도에 따라 목표후륜속도를 산출한다(202). 예를 들면, 페달속도에 대응하는 후륜속도가 미리 저장된 테이블을 이용하여 감지된 페달속도에 대응하는 후륜속도를 획득하고, 획득된 후륜속도를 목표후륜속도로 인식하거나 산출할 수 있다.
전자제어유닛(40)은 산출된 목표후륜속도에 따라 모터구동부(70)를 통해 모터(34)를 구동시킨다(204). 전자제어유닛(40)은 산출된 목표후륜속도에 대응하는 목표모터전류에 도달하도록 모터(34)에 공급되는 전류를 제어한다. 이에 따라, 전기 자전거는 목표후륜속도에 도달하도록 후륜이 회전한다.
전자제어유닛(40)은 페달속도감지부(50)를 통해 페달속도를 감지하고, 배터리전압감지부(80)를 통해 배터리전압을 감지하며, 발전전류감지부(90)를 통해 발전전류를 감지한다(206).
전자제어유닛(40)은 감지된 페달속도, 배터리전압 및 발전전류를 근거로 하여 페달토크를 추정한다(208). 이때, 전자제어유닛(40)은 상술한 식 [1]을 이용하여 산출할 수 있다.
전자제어유닛(40)은 추정된 페달토크를 근거로 하여 목표후륜속도를 변경시킨다(210). 이때, 전자제어유닛(40)은 추정된 페달토크가 기준 페달토크보다 크면 목표후륜속도를 증가시킨다. 또한, 전자제어유닛(40)은 추정된 페달토크가 기준 페달토크보다 적으면 목표후륜속도를 감소시키거나 페달속도에 대응하는 후륜속도로 유지시킬 수 있다.
전자제어유닛(40)은 변경된 목표후륜속도에 따라 모터구동부(70)를 통해 모터(34)를 구동시킨다(212).
40 : 전자제어유닛 50 : 페달속도감지부
60 : 페달토크감지부 70 : 모터구동부
80 : 배터리전압감지부 90 : 발전전류감지부
100 : 페달토크추정부

Claims (7)

  1. 체인 없는 전기 자전거에 있어서,
    페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기;
    상기 발전기에 의해 발생된 전압을 저장하는 배터리;
    전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 장착된 차륜에 회전력을 제공하는 모터;
    상기 페달의 속도를 감지하는 페달속도감지부;
    상기 모터를 구동시키는 모터구동부; 및
    상기 페달속도감지부를 통해 감지된 페달속도에 따라 상기 모터를 구동시키고, 상기 모터를 구동하는 동안 상기 페달에 가해진 페달 토크를 근거로 상기 모터에 공급되는 전류를 조절하는 전자제어유닛을 포함하는 전기 자전거.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 배터리에 충전되는 배터리전압을 감지하는 배터리전압감지부와, 상기 발전기에서 발생된 발전전류를 감지하는 발전전류감지부를 포함하고,
    상기 전자제어유닛은 상기 페달속도감지부를 통해 감지된 페달속도, 상기 배터리전압감지부를 통해 감지된 배터리전압 및 상기 발전전류감지부를 통해 감지된 발전전류를 근거로 하여 상기 페달에 가해진 페달 토크를 추정하는 전기 자전거.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 페달에 가해진 페달 토크를 감지하는 페달토크감지부를 포함하는 전기 자전거.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 전자제어유닛은 상기 모터구동부를 통해 상기 감지된 페달속도에 대응하는 모터전류를 상기 모터에 공급하고, 상기 페달에 가해진 페달 토크가 미리 설정된 페달 토크보다 크면 상기 모터에 공급되는 전류를 증가시키는 전기 자전거.
  5. 페달의 구동에 의해 전압을 발생시키는 발전기와, 상기 발전기에 의해 발생된 전압을 저장하는 배터리와, 전륜과 후륜 중 적어도 하나에 장착되어 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 장착된 차륜에 회전력을 제공하는 모터를 포함하는 체인 없는 전기 자전거의 제어방법에 있어서,
    상기 페달의 속도를 감지하고,
    상기 감지된 페달속도에 따라 상기 모터를 구동시키고,
    상기 모터를 구동하는 동안 상기 페달에 가해진 페달 토크를 근거로 상기 모터에 공급되는 전류를 변경하는 전기 자전거의 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 배터리에 충전되는 배터리전압을 감지하고, 상기 발전기에서 발생된 발전전류를 감지하고, 상기 감지된 페달속도, 배터리전압 및 발전전류를 근거로 하여 상기 페달에 가해진 페달 토크를 추정하는 전기 자전거의 제어방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 페달에 가해진 페달 토크가 미리 설정된 페달 토크보다 크면 상기 모터에 공급되는 전류를 상기 감지된 페달속도에 대응하는 모터전류보다 증가시키는 전기 자전거의 제어방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020242248A1 (ko) * 2019-05-31 2020-12-03 주식회사 만도 전기자전거 구동 장치 및 그 방법
CN113844582A (zh) * 2021-08-09 2021-12-28 兰溪轮峰车料有限公司 自行车控制系统

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109263783B (zh) * 2018-09-05 2020-10-16 江苏铱拜科技有限公司 电助力自行车中轴力矩传感器和踏频传感器系统
US11794854B2 (en) 2019-02-01 2023-10-24 Honda Motor Co., Ltd. Bicycle electric power assist device and bicycle
EP3851314A1 (de) * 2020-01-15 2021-07-21 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Antriebsstrang für fahrzeuge mit pedalantrieb
KR20210143426A (ko) * 2020-05-20 2021-11-29 주식회사 만도 전기자전거의 속도제어 장치 및 그 방법
KR20230052723A (ko) * 2021-10-13 2023-04-20 주식회사 에이치엘클레무브 자전거용 전동 모듈, 자전거 타이어 관리 시스템, 및 자전거의 타이어 상태 진단 방법
CN115416796B (zh) * 2022-04-06 2025-01-24 王志鹏 一种电子无级变速自行车传动系统
KR20240142747A (ko) * 2023-03-22 2024-10-02 에이치엘만도 주식회사 전기자전거의 토크 제어 방법 및 장치

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7156780B1 (en) 1999-04-03 2007-01-02 Swissmove Ag Drive system operated by muscle-power

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19600698A1 (de) * 1996-01-10 1997-08-07 Magnet Motor Gmbh Mit Muskelkraft betreibbares Fahrzeug, insbesondere Fahrrad
DE19732468A1 (de) * 1996-07-27 1998-06-10 Harald Kutzke Ein- oder mehrspuriges Muskel-Elektro-Hybrid-Fahrzeug
WO2006119531A1 (de) * 2005-05-13 2006-11-16 Spinwood Trading & Consulting Ltd. Fahrzeug
US9505310B2 (en) * 2011-09-29 2016-11-29 Rahtmobile, Llc Variable resistance serial hybrid electric bicycle
JP6054645B2 (ja) * 2012-06-12 2016-12-27 株式会社イーバイク 電動アシスト車両
JP6150200B2 (ja) * 2013-03-28 2017-06-21 株式会社エクォス・リサーチ 電動車両
DE102013012208C5 (de) * 2013-07-17 2019-07-04 Institut für Automatisierung und Informatik GmbH Zentrum für industrielle Forschung und Entwicklung Wernigerode Elektrisches Antriebssystem für ein mit Muskelkraft betriebenes Fahrzeug
EP3110687B1 (en) * 2014-02-26 2020-07-22 eSquare ApS An electric vehicle with controllable generator

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7156780B1 (en) 1999-04-03 2007-01-02 Swissmove Ag Drive system operated by muscle-power

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020242248A1 (ko) * 2019-05-31 2020-12-03 주식회사 만도 전기자전거 구동 장치 및 그 방법
KR20200137831A (ko) * 2019-05-31 2020-12-09 주식회사 만도 전기 자전거 구동 시스템 및 그 제어방법
CN113844582A (zh) * 2021-08-09 2021-12-28 兰溪轮峰车料有限公司 自行车控制系统

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