Bien choisir un vélo électrique peut paraître un casse-tête quand on additionne tous les critères à prendre en compte et que l’on se penche sur les détails techniques liés aux motorisations.
Pour vous aider à vous y retrouver entre toutes les informations transmises par les marques et les revendeurs, et afin de vous familiariser avec ces notions techniques, nous proposons une introduction pour bien comprendre les essentiels du vélo à assistance électrique.
De quoi se compose la motorisation d’un vélo électrique ?
Le moteur d’un vélo électrique
Le moteur est le cœur du vélo à assistance électrique. C’est lui qui permet au cycliste de se sentir soutenu dans son effort de pédalage.
La tension du moteur d’un VAE est calculée en Volt, elle peut être de 26, 36 ou 48V.
Il existe plusieurs types de motorisations, chacune ayant ses subtilités qui vont au-delà des caractéristiques (puissance et ampérage) annoncées par le constructeur.
- Moteur roue avant : il est situé dans le moyeu de la roue avant. Il donne une sensation de traction. Il a un fonctionnement simple : l’assistance est linéaire car l’entrainement est directement sur la roue. Cependant, cela ne tient pas compte de la force de pédalage et le vélo peut manquer d’adhérence sur certains terrains.
- Moteur roue arrière : ce moteur situé dans le moyeu de la roue arrière est principalement installé sur des VTTAE car il donne une forte impression de puissance et de propulsion.
- Moteur pédalier : il agit sur l’axe du pédalier. C’est un bloc englobant le moteur, les capteurs et l’électronique. Moins exposé et plus compact que les autres, il est moins sujet à risque tel que le sectionnement des câbles. Le cadre des vélos avec ce type de moteur sont souvent spécifiques car pensés avant tout comme des vélos électriques et donc adaptés à cette utilisation. Il donne une sensation plus fine et réactive dans l’aide procurée et s’adapte plus au pédalage. C’est le type de motorisation privilégiée pour les VTTAE.
Le contrôleur et le logiciel, siège de l’intelligence du VAE
Le contrôleur, ainsi que la configuration du logiciel intégré, constituent l’électronique d’un vélo électrique. C’est la « carte-mère », son intelligence artificielle. Il peut être situé dans le boitier du moteur ou bien déporté, selon le type de moteur.
Liés au moteur du VAE, ce sont eux qui déterminent les performances de votre vélo électrique :
- Couple développé par le moteur
- Réactivité de l’assistance
- Gestion des niveaux d’assistance
- Gestion des paramètres d’affichage
- Affichage de l’autonomie de la batterie
- Diagnostics éventuels (à effectuer par le vélociste ou le cycliste)
Les capteurs
Les vélos électriques sont des vélos qui fournissent une aide complémentaire au pédalage. Le capteur est l’élément essentiel par lequel l’assistance sera mise en route et adaptée au pédalage.
Plusieurs technologies de capteurs existent :
- Capteur de couple (ou capteur de puissance) : situé à l’intérieur du moteur, il calcule, par la pression d’appui sur les pédales la force exercée par le cycliste, et adapte en conséquence la puissance à restituer par la motorisation.
- Capteur de cadence : situé dans le moteur (dans le cas d’un moteur pédalier) ou entre le boitier de pédalier et la manivelle (dans le cas d’un moteur roue), il permet de modérer la puissance offerte par l’assistance, en fonction de la cadence de pédalage du cycliste, à savoir le nombre de tour de pédale par minute.
- Capteur de vitesse : situé dans la roue (dans le cas d’un moteur roue), ou sur un capteur externe type compteur avec aimant sur la roue arrière (dans le cas d’un moteur pédalier), il bride la vitesse de l’assistance à 25km/h, afin de respecter la législation en vigueur en France.
- Capteur d’effort : on peut le trouver monté à l’arrière, sur le cadre au niveau de la patte de dérailleur, par exemple. Ce montage manque souvent de fiabilité car cette pièce se retrouve ainsi exposée aux micro-déformations générée par l’effort de pédalage.
Qu’est-ce que le couple d’un vélo électrique ?
Le couple correspond à la puissance mécanique réelle du moteur et non à la puissance électrique détaillée ci-dessous. La mesure se donne en Newton-mètre (Nm).
Une même puissance électrique de 250 Watts va par exemple donner des couples au maximum de 48 Nm pour le moteur Bosch Active, de 60 Nm pour le moteur Performance et de 70Nm pour la motorisation Impulse 2.0.
Tous les fabricants ne donnent hélas pas le couple maximum de leurs moteurs.
Législation et puissance du moteur
La puissance du moteur est exprimée en Watts. La législation européenne pour un vélo à assistance électrique stipule que le moteur doit être de 250 Watts maximum. Le moteur doit s’arrêter à partir de 25 km/h et se couper dès que l’on arrête de pédaler.
A ce jour, pour un vélo électrique, il existe 2 puissances :
- 250W : puissance maximale pour un vélo électrique selon la législation européenne. Cela correspond à une assistance jusqu’à 25km/h.
- Plus de 250W : présent sur les vélos électriques high speed ou speedelecs : l’assistance est autorisée jusqu’à 45km/h. Cette puissance fait que ces vélos électriques sont alors classés par la législation française dans la catégorie L1e soit cyclomoteurs, ce qui nécessite des obligations complémentaires : immatriculation, assurance, port d’un casque homologué obligatoire. Au départ, seuls les casques motos convenaient, mais aujourd’hui, les fabricants se sont adaptés et proposent des casques spécialisés pour le VAE speed : légers et pourtant avec un haut niveau de sécurité. Le speedelec permet de répondre à des besoins spécifiques : trajets de longues distances ou qui demandent plus de puissance.
Quelles sont les caractéristiques des batteries de vélos électriques ?
Au début des vélos à assistance électrique, à la fin des années 90, les batteries étaient au plomb. Depuis, les évolutions technologiques ont permis de passer sur du Nickel Cadmium (Ni-Cad) puis sur Nickel Metal Hydrure (Ni-Mh) pour arriver aux technologies les plus répandues aujourd’hui :
- Lithium Ion (Li-ion)
- Lithium polymère
Grâce à ces dernières technologies, les batteries sont désormais moins lourdes et toujours plus efficientes (autonomie, durée de charge…).
Elles n’ont pas d’effet mémoire (il n’y a plus de problème de décharge profonde comme cela peut être sur les batteries au plomb, tel qu’on en retrouve sur les voitures) et proposent une meilleure durée de vie.
Positionnement et recharge
Selon les vélos électriques, les batteries peuvent être positionnées :
- A l’intérieur des tubes du cadre
- Sur le cadre
- Sur le porte-bagages
L’emplacement de la batterie n’influe pas sur l’assistance mais modifie le comportement et l’esthétique du vélo : plus la batterie est intégrée dans la forme du cadre, plus celle-ci sera discrète en termes d’harmonie et d’ergonomie. C’est la tendance observée chez la plupart des fabricants depuis ces dernières années.
Par ailleurs, les positionnements centrés de la batterie et du moteur permettent de moins sentir le poids supplémentaire lorsqu’on pédale ou quand on manœuvre le vélo à pied.
Quand la batterie est positionnée sur le porte-bagages, cela induit forcément un peu plus de torsion sur le vélo. Si le moteur est également situé à l’arrière, on aura alors un vélo moins précis, donc moins maniable.
L’idéal pour ce type d’utilisateur est que toute la masse d’assistance soit centrée sous le pilote.
A noter que lorsque la batterie est amovible, elle est fixée au vélo par une serrure ce qui empêche le vol.
Détails sur la recharge de vélo électrique
La batterie se recharge au moyen d’un chargeur fourni avec le vélo électrique. Celui-ci est à brancher sur secteur comme tout autre appareil électrique.
La durée d’une charge complète est entre 2h30 et 6h selon la technologie de la batterie et le type de chargeur.
La recharge n’est pas linéaire car les batteries Li-Ion se chargent rapidement lors de la première phase et plus lentement pour la phase finale. Ce qui permet par exemple de charger 80% en 1h30 alors que les 20% restant prendront encore 1h sur une batterie Bosch PowerPack 300.
Certaines marques développent aussi des chargeurs permettant de charger plus rapidement les batteries, ce qui est utile notamment pour les voyageurs à vélo, qui souhaitent « faire le plein d’énergie » durant une pause-déjeuner.
Enfin, les véloroutes commencent à être équipées de bornes de recharge pour vélos électriques trekking, soit avec des prises électriques qui jalonnent le trajet, soit avec des bornes spécifiques comprenant des chargeurs dédiés, comme Bosch est en train de l’expérimenter dans le sud de la France, en Italie et en Autriche.
La capacité de la batterie
La capacité détermine l’autonomie d’un vélo électrique – celle-ci restant également fonction d’autres critères :
- Le poids du cycliste, du vélo et du matériel transporté sur le vélo
- Le relief du parcours
- La température extérieure
- L’état mécanique du vélo (pression des pneus, état de la transmission…)
- La manière de pédaler (adaptation, finesse, connaissance du vélo, freinages excessifs, cadence de pédalage…)
La capacité est calculée en ampère-heure (Ah), allant de 8 à 17.5 Ah pour la plupart des modèles.
A retenir : plus l’ampérage est élevé, plus la batterie a d’autonomie.
Cependant, vous trouverez régulièrement des mesures en Watt-heure (Wh) – qui est le produit de la tension du moteur (V) par l’ampérage de la batterie (Ah). Cette mesure apporte plus de précisions.
Exemple : 36 V x 15 Ah = 540 Wh.
La durée de vie de la batterie se calcule en nombre de cycles complets (décharge et recharge entière), ce qui ne vous oblige pas à vider complètement celle-ci à chaque fois puisqu’il n’y a pas d’effet mémoire sur les batteries Lithium-Ion.
La meilleure capacité de la batterie s’obtient entre 15 et 25°C. En-deçà et au-delà de ces températures, la capacité de la batterie se réduit (jusqu’à 15%) mais ceci n’est qu’une perte momentanée. Dès que les températures reviennent dans l’intervalle, la capacité revient à la normale.
En hiver, en cas de non-utilisation, il est important de rentrer la batterie chez soi et de la stocker à température ambiante, à 60% de sa charge.
Le prix de la charge pour 100km est d’anecdotique (quelques centimes d’euros).
Le prix d’une batterie de remplacement ou supplémentaire varie entre 500 et 800€ selon son modèle
Pour ce qui est de l’usure d’une batterie : si vous utilisez celle-ci selon les préconisations données par le constructeur, elle sera au minimum à 70% de sa capacité initiale au bout de 2 ans d’utilisation et environ 50% au bout de 5 ans.
Une batterie de bonne qualité est garantie par le constructeur pendant 2 ans.
La console
Nommée de diverses manières – display, console, sélecteur – il s’agit de l’écran de contrôle qui se trouve sur le cintre de votre vélo.
Plus ou moins sophistiqué (avec écran LCD, boitier à leds, compteur intégré, indication du niveau de charge de la batterie…) selon la marque et le modèle de votre vélo, il vous permet tout d’abord de choisir le mode d’assistance (niveau d’aide) et de vérifier la jauge au niveau de l’autonomie restante.
S’il est amovible, il sert aussi de clé électronique puisque on ne peut plus utiliser le vélo sans le display. Le revers de la médaille c’est qu’il faut l’emporter avec soi afin d’éviter tout risque de vol.
De plus en plus de fabricants vont vers plus de connectivité avec l’utilisation du smartphone du cycliste comme console, comme avec le système Cobi.bike.
Niveaux d’assistance
Dépendant également du fabricant, le nombre de niveaux d’assistance est en moyenne de 3 :
- Mode économique : assistance minimale qui offre environ 50% de force en plus de votre pédalage
- Mode intermédiaire : assistance moyenne qui offre environ 100% de force en plus de votre pédalage
- Mode élevé : assistance puissante qui offre environ 200% de force en plus de votre pédalage
Le niveau d’assistance choisi influe sur la puissance d’aide et donc sur l’autonomie de la batterie.
Plus d’infos pour le choix d’un vélo électrique.