eBike : C'est quoi et comment ca marche ?

Introduction

Le vélo à assistance électrique (VAE) séduit de plus en plus d’adeptes pour les déplacements urbains ou les balades en VTT. La technologie des capteurs, des batteries ou encore du moteur a beaucoup progressé.

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Les moteurs en position centrale et les capteurs intégrés permettent désormais de disposer d’une assistance instantanée.

Le plaisir de rouler sur un VAE

La côte qui se dresse devant la roue du VTT est impressionnante. Hésitant, le cycliste s’élance, prêt à l’effort, et, à sa grande surprise, parvient à atteindre le sommet du massif du Beausset-Vieux qui surplombe Toulon (Var) avec une facilité déconcertante. Un exploit ? Pas vraiment. Le vélo est assisté par un moteur électrique positionné au niveau du pédalier. Avec cet équipement, tout le monde - ou presque - peut s’attaquer aux pistes les plus raides. Et pas seulement. Le vélo à assistance électrique est aussi le roi du pavé. Il séduit de plus en plus d’urbains en mal d’escapades ou désireux d’abandonner la voiture pour se rendre au bureau sans forcément mouiller la chemise.

Les chiffres de vente de vélo, de vae et les perspectives

Un succès confirmé par les chiffres : « En 2015 il s’est vendu 102 000 vélos électriques en France contre 77 000 en 2014 », assure Jérôme Valentin, président d’Union nationale de l’industrie du vélo (Univélo), le syndicat des acteurs français professionnels du cycle en France, et directeur général de Cycleurope Industries, qui fabrique et distribue les marques Peugeot et Gitane. Et la courbe n’est pas près de s’infléchir car sur 2,99 millions de vélos vendus en France chaque année, les VAE n’en représentent encore que 3 %. « Nous pensons qu’il est possible d’atteindre les 15 à 20 %, soit environ 500 000 vélos électriques par an d’ici trois à quatre ans », estime Jérôme Valentin. Des projections soutenues par des équipements toujours plus performants pour ces deux-roues et encouragées par des politiques urbaines de plus en plus hostiles à la voiture.

De l’importance de la position du moteur

Le fonctionnement est simple : une batterie, fixée sur le cadre ou sur le porte-bagages, alimente un moteur électrique qui s’active lorsque le cycliste pédale. L’assistance se coupe au delà d’une vitesse de 25 km/h pour les modèles classiques ou 45 km/h pour les modèles "speed" ou "speed bike", considérés par la réglementation comme des cyclomoteurs. Selon les modèles, les vélos à assistance électrique diffèrent cependant par leur mode de propulsion. « Le moteur peut être placé dans les roues avant ou arrière ou en position centrale, c’est-à-dire dans le pédalier. La grande tendance est au moteur central. Il est plus efficace et permet une meilleure répartition des masses, vers le centre du cycle », indique Emmanuel Antonot, cofondateur de la jeune marque française Moustache Bikes.

Capteurs de forces, de rotation et de vitesse

Le signal permettant la mise en route du moteur provient de plusieurs capteurs positionnés différemment selon le modèle et le type de motorisation. Ainsi, si le moteur est dans la roue (avant ou arrière), c’est un capteur fixé sur le pédalier qui indique la mise en rotation des pédales grâce à une couronne à aimants. Ces derniers passent devant un détecteur fixé au cadre et relié au moteur. Un autre aimant, accroché sur un rayon de la roue arrière, passe devant un détecteur servant à mesurer la vitesse afin que le moteur soit coupé au-delà de 25 km/h. Cette configuration, économique et simple, n’est cependant pas la plus efficace. Le moteur a en effet toujours un temps de retard puisqu'il ne s’enclenche qu’après avoir détecté le mouvement des aimants, ce qui peut prendre un tour complet de pédalier. Fâcheux lors d’un démarrage en côte…

« Pour une assistance immédiate, il faut un capteur de force capable de mesurer le moindre appui sur la pédale. C’est le cas quand le moteur est en position centrale. Il est alors équipé d’un capteur intégré mesurant 1000 fois par seconde la déformation du pédalier », précise Thomas Meï, coordinateur technique chez Haibike, fabricant allemand de VTT haut de gamme. Il est couplé à un autre capteur de vitesse placé dans la roue arrière pour assurer la limitation à 25 km/h. « Un capteur de rotation mesure également la fréquence de pédalage du cycliste à laquelle s’adapte aussi l’assistance », explique Guillaume Heinrich, responsable marketing chez l’allemand Bosch, l’un des plus gros fabricants du marché avec le japonais Yamaha.

Une assistance sélective

L’aide apportée par le moteur se traduit sous forme de couple, une notion de mécanique mesurée en newton-mètre (Nm) qui correspond à l’effort que le moteur applique sur les pédales. Dans une côte, plus le couple est élevé plus le pédalage est facile. Ainsi, les VAE haut de gamme et sportifs sont le plus souvent équipés d’un moteur central développant un couple de 75 à 80 Nm maximum, celui-ci pouvant être modulé en fonction des besoins ou des efforts que le cycliste souhaite fournir. Pour ce faire, le vélo est équipé d’un petit ordinateur de bord fixé au guidon permettant de choisir plusieurs options d’assistance. Bosch propose par exemple quatre modes allant d’Éco (40 Nm), parfait pour la balade sur le plat, à Turbo (75 Nm) pour grimper les côtes les plus raides à 25 km/h. « Selon le mode, l’assistance varie de 30 à 300 % de la force mesurée sur le pédalier », précise Guillaume Heinrich. Un cycliste du dimanche sur un vélo électrique en mode Turbo peut dès lors coller aisément à la roue d’un champion tel que Vincenzo Nibali (vainqueur des tours de France, d’Italie et d’Espagne) dans l’ascension d’un col alpin.

Autonomie : le grand écart

Du choix des batteries dépend l’autonomie du vélo. Les plus récentes, d’une capacité de 400 à 500 wattheures (Wh), permettent de parcourir 40 à 150 km selon la vitesse, le mode d’assistance choisi, le poids du cycliste, le dénivelé, le sens et la vitesse du vent, la taille des pneus, la nature du revêtement, etc. Dans tous les cas, une charge complète de la batterie assure une journée de VTT avec de forts dénivelés ou une semaine de trajets urbains.

Une connectivité toujours plus grande

Les VAE séduisent aussi de nouveaux utilisateurs férus de technologies connectées. Piaggio, l’italien spécialiste du scooter, s’est récemment lancé sur le marché avec des modèles ultraconnectés comme l’Active Plus. Une application mobile (sous Android ou iOS) permet de définir un programme d’entraînement en sélectionnant le nombre de calories à brûler ou le seuil cardiaque à ne pas dépasser, de mémoriser les trajets réalisés, d’enregistrer les performances et de les partager sur les réseaux sociaux. En cas de tentative de vol, l’application alerte le propriétaire en lui envoyant un SMS. Il peut ainsi localiser l’engin et le suivre en temps réel grâce à la puce GPS intégrée.

Un moteur discret et léger

L’autre tendance consiste à intégrer les composants de manière à ce que le vélo électrique… ressemble à un vélo. Ainsi, en 2017, quasiment tous les fabricants proposeront des modèles dont la batterie sera plus ou moins dissimulée dans le cadre. Les moteurs tendent aussi à se faire discrets et légers : le dernier-né de Yamaha (PW-X) affiche un poids de 3,1 kg, soit 400 g de moins que son prédécesseur. Un gain non négligeable sur un VAE, qui pèse en moyenne de 8 à 10 kg de plus qu’un vélo conventionnel. Chez Haibike, la chasse aux kilos est même une obsession. « Notre modèle Xduro Fullseven Carbon Ultimate ne pèse que 17,4 kg contre 10 à 12 kg pour l’équivalent non électrique. Le cadre, la tige de selle, le guidon, le pédalier et les jantes sont en carbone », indique Thomas Meï. Une démonstration technologique qui a, bien sûr, un prix : 15 000 €.

Des coûts encore élevés

Le prix reste d’ailleurs le principal frein au développement du VAE. Quand un vélo de ville de qualité se vend autour de 500 €, il faut débourser environ 1000 € pour un vélo électrique d’entrée de gamme et 2000 € pour un VTT. Sans oublier l’usure des batteries. Les plus performantes (lithiumion) sont prévues pour fonctionner cinq à six ans sans perdre trop d’autonomie, soit environ 35 000 km. Leur remplacement est coûteux : environ 800 €. Seul petit réconfort, de nombreuses villes subventionnent l’achat d’un vélo électrique, la prime allant de 150 € à 500 €. C’est peu, mais il n’y a pas de petites économies !

Source:Le vélo à assistance électrique a beaucoup progresséLe 05.11.2016 à 11h00(©Olivier Hertel/Sciences et Avenir).