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Technique Des VAE

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Comment choisir son VAE, explication des aspects techniques

Article co-rédigé avec Arnaud pour http://veloelectrique.free.fr/


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A lire en version finalisée ici : http://veloelectrique.free.fr/technique.html

Infos générales sur le Vélo à Assistance Electrique : voir mon ProjetVeloElectrique

Sommaire / Sous-parties


Détection du pédalage
Batterie
Afficheur et électronique
Moteur
Partie vélo


Détection du pédalage


Choisir la détection du pédalage

Choisir le bon type de détection de pédalage, c'est important à plusieurs titres:

Les types de détection


Couple de pédalage (force de pédalage)


Les systèmes de détection de pédalage par la pression que vous appliquez aux pédales, le couple de pédalage, sont les plus sophistiqués. Se sont aussi les plus "réalistes" dans l'approche d'une assistance au pédalage. L'idée est que plus vous appuyez sur la pédale, plus vous indiquez que vous avez besoin de puissance pour votre déplacement, en démarrage ou en côte par exemple, et plus le moteur va vous aider. Simple et efficace ! Techniquement, ça l'est beaucoup moins et ces systèmes nécessitent généralement des technologies très imbriquées dans le vélo (pour mesurer la torsion de l'axe du pédalier par exemple) qui ne s'installent pas sur n'importe quel vélo, et ils sont aussi plus onéreux.

C'est le must de la technologie et de l'usage et sans surprise, c'est le plus cher.

Rotation de plateau (pédalage)


C'est surement le système le plus répandu, pour des raisons de simplicité et de coût. Il repose sur un petit disque dotés d'aimants qui tourne avec votre pédalier et un capteur solidaire du cadre qui "regarde" le pédalier tourner. L'idée ici est que plus vous pédalez vite, plus vous avez besoin de puissance pour votre déplacement et plus le moteur vous aide. Ce fonctionnement peut montrer des limites pour l'assistance au démarrage, puisque l'on commence à pédaler doucement, et en montée. Néanmoins, il a fait ses preuves et reste efficace après une petite phase d'adaptation ; on peut jouer sur la vitesse du pédalier en changeant de vitesse.

L'avantage de ce système est qu'il s'adapte à pratiquement tous les vélos, on le retrouve notamment dans les "kits VAE", et est bon marché.

PAS Pedelec

Manette / poignée d'accélérateur


On peut contrôler la puissance du moteur directement avec une poignée d'accélérateur ou une gâchette de pouce au guidon. Il n'y a donc plus aucun lien entre votre pédalage et l'assistance du moteur. Cette solution, similaire aux moto et cyclo-moteurs, est séduisante pour une maîtrise fine et totale, mais elle est non-réglementaire dans le cadre du Vélo à Assistance Electrique sur la voie publique. Elle ferait alors dépendre le vélo de la réglementation des cyclomoteurs avec homologation, assurance, casque, etc. Cependant, sur voie privée, évidemment, on fait comme on veut. Cette solution existe donc à la vente.

Poign�e

Rotation de roue (vitesse)


Dans de rares cas, l'assistance tient compte de la rotation de la roue, pour connaître la vitesse du vélo. Cela permet par exemple de vous aider à maintenir une vitesse constante. Ce type de détection n'a de sens pour moi que s'il est couplé à d'autres types de détection. Par exemple, sur un vélo à moteur-moyeu, un logiciel de contrôle très fin peut vous assister dès le démarrage, mais en fournissant une assistance limitée tant que la vitesse est très faible, pour éviter de trop dépenser dans l'inefficacité du moteur à faible vitesse.

Ma préférence


Je trouve qu'un capteur de couple fournit un bon confort.

Le capteur de couple permet d'apporter de l'énergie dès le démarrage, ce qui est particulièrement agréable en ville.

S'il est bien conçu, il demandera au moteur de fournir une énergie proportionnelle à la force d'appui sur les pédales. On se retrouve alors avec un vélo qui simule des jambes plus musclées: plus j'appuie, plus il accélère.

Batterie


Choisir la batterie

Importance de la batterie


TODO: Expliquer ce qu'est l'énergie massique.

Les caractéristiques importantes :

http://fr.wikipedia.org/wiki/Accumulateur_%C3%A9lectrique

Type Énergie massique Tension d'un élément Durée de vie
(nombre de recharges) Temps de charge auto-décharge
par mois
Plomb 30-35 Wh/kg 2 V 200-300 8-16 h 5 %
Ni-Cd 40-55 Wh/kg 1,20 V 1 500 1 h > 20 %
Ni-MH 60-70 Wh/kg 1,20 V 300-600 2-4 h > 30 %
Ni-Zn 70-80 Wh/kg 1,65 V > 1 000 1-3 h > 20 %
Pile Alcaline 80-160 Wh/kg 1,50-1,65 V < 50 1-16 h
(selon capacité) < 0,3 %
Li-ion 90-160 Wh/kg 3,7 V 500-700 2-4 h 10 %
Li-Po 80-130 Wh/kg 3,7 V 300-500 2-4 h 10 %
Li-Air 1500-2500 Wh/kg 3,4 V ? ? ?

Types de batterie


Les types de batteries suivantes sont listés dans l'ordre de la moins chère à la plus chère à capacité égale.

Plomb


C'est la technologie la plus ancienne et la moins chère (c'est la batterie de démarrage des voitures). C'est aussi la plus lourde et la plus volumineuse pour un VAE à cause d'une faible énergie massique (30-35 Wh/kg). Elle est en voie de disparition sur les VAE. A éviter, sauf budget très limité.

NiCd?


Cette technologie est aujourd'hui obsolète. Son énergie massique est trop limitée et surtout, elle est sujette à un effet mémoire réduisant rapidement ses capacités si on ne prend pas soin d'effectuer des cycles de charge complets et profonds. A exclure pour l'usage VAE.

NiMH?


Cette technologie est très courante et présente beaucoup de qualités pour un prix raisonnable : bonne énergie massique (60-70 Wh/kg), bonne longévité (env. 500 cycles) et sans effet mémoire. Une tendance néanmoins à s'auto-décharger.

Une batterie de 36V de 10 Ah pèse environ 6-7 kg et coute ???? Euros.

C'est un choix un peu dépassé mais encore courant pour alimenter les VAE, surtout pour des questions de coût.

Lithium-Ion et Lithium Polymère


La technologie Lithium est la génération de batterie classique aujourd'hui, mais encore chère. L'énergie massique est très bonne (90-160 Wh/kg), ces batteries n'ont pas d'effet mémoire et une longévité élevée (le nombre de cycles de charges : 500 et plus). Elles se rechargent vite. Les batteries Lithium-Polymère, la dernière évolution, se retrouvent dans la plupart des téléphones mobiles et ordinateurs portable haut de gamme.

Une batterie 36V de 10 Ah pèse environ 2-3 kg et coute plusieurs centaines d'Euros.

Elles sont le choix idéal.

Batterie Kokam


Afficheur et électronique


Rôle


La batterie fournit l'énergie et le moteur l'action mécanique, entre les 2, un contrôle est nécessaire. C'est l'objet d'un boîtier d'électronique appelé le "Contrôleur", éventuellement couplé à un afficheur pour plus de contrôle de l'utilisateur.

Fonctions du contrôleur :

Fonctions possibles sur un afficheur :

Comment choisir?


Il est difficile d'obtenir des informations techniques sur le contrôleur utilisé dans un vélo livré monté. Vérifiez tout de même les quelques points suivants importants.


Moteur


Choisir le moteur

Types de moteurs


NOTE : une bonne partie de notre boulot "types de moteurs" vient juste d'être fait sur le forum de Velectris :
http://www.velectris.com/forum/s1016-Technologie-existante.html

Il y a 2 types de moteurs indépendamment de la position : on les appelle "brush" ou "brushless". Le premier possède à l'intérieur des balais pour transmettre l'électricité aux bobines. Cette partie est sujette à l'usure. Ce n'est pas le cas du moteur brushless qu'il faut préférer.

Pédalier


TODO: Techniquement malin, car bon rendement à vitesse élevé.
Pièces mécaniques, entretien à prévoir.


Moyeu avant ou arrière


TODO: Théoriquement mauvais rendement à vitesse faible, mais action directe sur la roue: pas de perte de transmission.
Aucun entretien.
Très bon rendement global.
La vitesse maximum est liée à la taille des roue (en plus du voltage de la batterie)

Position du moteur à l'avant
Avantages :
Inconvénients :

Position du moteur à l'arrière
Avantages :
Inconvénients :

Entraitement à galet sur une roue


L'entrainement de la roue par un système à galet est exactement l'idée du bon vieux Solex. L'avantage est que la démultiplication est grande et donc on peut se contenter d'un moteur plus petit tournant plus vite et donnant un meilleur rendement. Mais les inconvénients sont nombreux : l'efficacité du système dépend de l'adhérence roue-galet et celle-ci peut devenir très mauvaise en cas de pluie. Il peut y avoir des ennuis mécaniques si un objet ou des saletés se glissent entre les 2, enfin si le galet touche le pneu, il risque, à force, de l'usiner et le détruire, voire le faire éclater.

Ce système est assez peu courant. Il existe un kit de ce type et un fabriquant français très spécifiquement orienté cyclo-tourisme sur de longs trajets hors des villes.

Ma préférence


Je n'ai pas de préférence affirmée à ce niveau, si ce n'est que je n'apprécie pas le moteur pédalier. Sur les modèles que j'ai essayé, ce type de moteur fournissait une assistance molle et plutôt bruyante.


Partie vélo


La partie vélo et son ergonomie reste finalement la plus importante puisque c'est elle qui est la plus sensible à l'usage !

Le type de vélo
Comme pour un vélo standard, il faut choisir un vélo adapté à votre besoin évidemment.
Il faut savoir qu'il existe des VAE de tous les types (ville, VTC, VTT, pliants,...) et que de toutes manières des vélos ordinaires de toutes sortes peuvent être équipés de kit électriques avec des adaptations sur-mesures.
Il n'est pas recommandé d'utiliser un VAE pour un usage tout-terrain. Un fabricant m'indiquait récemment avoir supprimé un modèle VTT de sa gamme, car l'électronique et la batterie supportaient mal les vibrations.

L'agencement des équipements électriques

L'agencement dépend fortement du type de moteur et de vélo. Voici quelques points d'attention à porter sur la dispositions de ces équipements, que vous achetiez un kit pour équiper un vélo existant ou un vélo tout prêt :


FAQ


Les questions, remarques et contre-vérités fréquemment rencontrées...



Tag : VeloElectrique
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