Un vélo électrique, également appelé e-bike, powerbike ou booster, est un vélo avec un moteur électrique intégré pouvant être utilisé pour la propulsion. De nombreux types de vélos électriques sont disponibles dans le monde entier, des vélos électriques dotés uniquement d’un petit moteur pour aider la pédale à la puissance (pédalecs) aux vélos un peu plus puissants, plus proches des fonctionnalités de type cyclomoteur: Cependant, conservez la possibilité d’être pédalé par le coureur et ne sont donc pas des motos électriques.
Les vélos électriques utilisent des piles rechargeables et les plus légers peuvent parcourir des vitesses allant de 25 à 32 km / h (16 à 20 mph), en fonction de la législation en vigueur, tandis que les modèles les plus puissants peuvent souvent dépasser 45 km / h ( 28 mph). Sur certains marchés, tels que l’Allemagne à partir de 2013, ils gagnent en popularité et perdent une part de marché des vélos classiques, tandis que sur d’autres, tels que la Chine à partir de 2010, ils remplacent les cyclomoteurs et les petites motocyclettes fonctionnant aux combustibles fossiles.
Selon les lois locales, de nombreux vélos électriques (par exemple, les VAE) sont légalement classés comme des vélos plutôt que comme des cyclomoteurs ou des motos. Cela les exempte des lois plus strictes en matière de certification et d’utilisation de deux-roues plus puissants, souvent classés dans les motocycles électriques. Les vélos électriques peuvent également être définis séparément et traités en vertu de lois distinctes sur le vélo électrique.
Les vélos électriques sont les versions à moteur électrique des vélos motorisés, utilisés depuis la fin du 19ème siècle. Certains systèmes de partage de vélos les utilisent.
Opération
Le VAE est un vélo à assistance électrique. Cette assistance vise à compléter le pédalage. Il se compose d’un moteur, d’une batterie, d’un contrôleur et de capteurs.
Les capteurs détectent la présence du pédalage, sa cadence, la force exercée sur les pédales, la position d’un éventuel accélérateur et le freinage.
Un contrôleur intègre les paramètres permettant de qualifier le comportement du vélo en fonction du profil de l’utilisateur choisi par le fabricant. Il régule la consommation de courant et contrôle le moteur dans ses différentes phases de fonctionnement: démarrage, vitesse continue, accélération, etc. à partir des informations transmises par les capteurs.
L’utilisateur a, selon le modèle, la possibilité de couper ou de doser le niveau d’assistance en conduisant, via un sélecteur ou un « accélérateur ».
Sur certains motocycles à moyeu, la batterie est automatiquement chargée en freinage et en descente. Le freinage est facilité par le frein moteur.
Moteurs
Moteur de moyeu: facile à installer, il convient à la place d’un axe de roue avant ou arrière.
Moteur à distance: la transmission se fait par une courroie ou une chaîne agissant sur un plateau de transmission placé sur l’axe d’une roue. La position du moteur est libre.
Moteur à pédale: il agit directement sur l’axe de la pédale du vélo. Il est constitué d’un bloc comprenant tous les composants de la traction électrique: le moteur, les capteurs et l’électronique de commande. Il ne peut être installé que sur un cadre spécifique.
Moteur à friction: moteur à friction sur la bande de roulement du pneu avant ou arrière. Il a été utilisé sur le cyclomoteur Solex.
Piles
Pour VAE, la batterie au lithium est principalement utilisée; les autres technologies, au plomb ou au nickel, ont été progressivement abandonnées sur les VAE commercialisées en Europe.
Le poids de la batterie, longue problématique, bénéficie aujourd’hui d’améliorations significatives liées au Lithium Ion et au Lithium Polymer. Ainsi, une batterie au plomb pèse environ 13 kg, tandis qu’une batterie au lithium pèse environ 3 kg pour une tension et une capacité équivalentes.
La charge complète de la batterie prend entre 3 et 8 heures selon la technologie de la batterie et du chargeur. Des recharges rapides sont possibles avec des chargeurs et des batteries appropriés. Ces types d’accumulateurs ne supportent pas les décharges profondes, il est donc conseillé de les recharger aussi souvent que possible, voire de rester en charge pendant les périodes de non utilisation, les chargeurs modernes étant particulièrement bien étudiés pour ces cas-là.
Sous le nom de « Lithium », il existe plusieurs technologies ayant des caractéristiques sensiblement différentes. En 2015, les batteries LiE-Ion, Lithium Polymer (LIPO) et LiFePO4 sont principalement utilisées sur le VAE. Les deux premières technologies permettent d’obtenir des batteries très légères mais sensibles au froid et aux charges / décharges lourdes. LiFePO4 est considéré comme plus sûr (feu), il accepte des courants de charge plus élevés (temps de recharge plus court) et surtout, sa durée de vie est plus longue (mille cycles et plus).
La batterie reste l’un des points faibles du vélo électrique, comme pour les voitures électriques. Même en dehors de sa vie théorique, il est facile de ne pas gérer correctement cet élément, et le prix de remplacement est très important, plusieurs centaines d’euros pour une batterie au lithium.
La batterie d’un vélo électrique est sensible aux différences de température: les fabricants proposent une plage de température idéale pour avoir la meilleure autonomie possible.
Les piles sont sensibles aux chocs: les produits chimiques sont contenus dans des enveloppes fragiles qui peuvent percer et même s’enflammer.
Des classes
Les vélos électriques sont classés en fonction de la puissance que leur moteur électrique peut fournir et du système de commande, c.-à-d. Quand et comment la puissance du moteur est appliquée. De plus, la classification des vélos électriques est compliquée car une grande partie de la définition est due à des raisons juridiques de ce qui constitue un vélo et de ce qui constitue un cyclomoteur ou une motocyclette. En tant que tel, la classification de ces vélos électriques varie considérablement selon les pays et les juridictions locales.
Malgré ces complications juridiques, le classement des vélos électriques dépend principalement du fait que son moteur assiste le cycliste au moyen d’un système d’aide au pédalage ou d’un système à la demande. Les définitions de celles-ci sont les suivantes:
Avec l’assistance par pédale, le moteur électrique est régulé par pédalage. L’assistance pédale augmente les efforts du cycliste lorsqu’il pédale. Ces vélos électriques – appelés pedelecs – ont un capteur pour détecter la vitesse de pédalage, la force de pédalage, ou les deux. L’activation du frein est détectée pour désactiver également le moteur.
À la demande, le moteur est activé par un accélérateur, généralement monté sur le guidon, comme sur la plupart des motos ou des scooters.
Par conséquent, très largement, les vélos électriques peuvent être classés comme suit:
Vélos électriques avec assistance à la pédale uniquement: soit des pedelecs (classés légalement comme des vélos), soit des S-Pedelecs (souvent classés légalement comme des cyclomoteurs)
Pedelecs: assistance uniquement aux pédales, assistance moteur jusqu’à une vitesse décente mais non excessive (généralement à 25 km / h), puissance du moteur jusqu’à 250 watts, souvent considérée légalement comme un vélo
Pedelecs S: uniquement à assistance par pédale, la puissance du moteur peut être supérieure à 250 watts, peut atteindre une vitesse supérieure (par exemple, 45 km / h) avant que le moteur ne s’arrête, classifié légalement comme un cyclomoteur ou une moto (pas un vélo)
Vélos électriques à la demande et à assistance par pédale
Vélos électriques uniquement à la demande: ils ont souvent des moteurs plus puissants que les pedelecs, mais pas toujours, les plus puissants d’entre eux sont légalement classés comme des cyclomoteurs ou des motos
Pédale assistée seulement
Les vélos électriques avec assistance uniquement à la pédale sont généralement appelés des pedelecs, mais peuvent être classés dans une large mesure entre les pedelecs proprement dits et les S-Pedelecs plus puissants.
Pedelecs
Le terme « pedelec » (du cycle électrique de la pédale) désigne un vélo électrique à pédalage assisté avec un moteur électrique de puissance relativement basse et une vitesse de pointe décente mais non excessive. Les Pedelecs sont légalement classés comme des vélos plutôt que comme des motos ou des cyclomoteurs de faible puissance.
La définition la plus influente des pedelecs et qui ne le sont pas provient de l’UE. La directive européenne (norme EN15194) relative aux véhicules à moteur considère un vélo comme un vélo à moteur si:
l’assistance au pédalage, c’est-à-dire l’assistance motorisée qui ne s’engage que lorsque le cycliste pédale, s’arrête dès que 25 km / h sont atteints, et
lorsque le moteur produit une puissance nominale maximale continue ne dépassant pas 250 watts (le moteur peut produire davantage de puissance pendant de courtes périodes, par exemple lorsque le cycliste a du mal à gravir une pente raide).
Un vélo électrique conforme à ces conditions est considéré comme un VAE dans l’Union européenne et est juridiquement classé comme un vélo. La norme EN15194 est valable dans l’ensemble de l’UE et a également été adoptée par certains pays européens non membres de l’UE ainsi que par des juridictions non européennes (comme l’État de Victoria en Australie).
Les Pedelecs ressemblent beaucoup aux vélos classiques utilisés et fonctionnels: le moteur électrique ne fournit une assistance que, par exemple, lorsque le cycliste grimpe ou se bat contre un vent contraire. Les Pedelecs sont donc particulièrement utiles pour les personnes vivant dans les régions montagneuses où la bicyclette serait trop pénible pour que beaucoup puissent envisager de prendre le vélo comme moyen de transport quotidien. Ils sont également utiles pour les coureurs qui ont généralement besoin d’aide, par exemple pour les personnes souffrant de problèmes cardiaques, musculaires de la jambe ou du genou.
S-Pedelecs
Les Pedelecs plus puissants qui ne sont pas légalement classés comme des vélos sont appelés S-Pedelecs (abréviation de Schnell-Pedelecs, c’est-à-dire Speedy-Pedelecs) en Allemagne. Celles-ci ont un moteur plus puissant que 250 watts et un système d’aide à la pédale moins limité ou illimité, c’est-à-dire que le moteur n’arrête pas d’aider le cycliste une fois que les 25 km / h sont atteints. Les vélos électriques de classe S-Pedelec sont donc généralement classés comme des cyclomoteurs ou des motos plutôt que comme des vélos et peuvent donc (en fonction de la juridiction) avoir besoin d’être enregistrés et assurés, le coureur peut avoir besoin d’un type de permis de conduire (voiture ou moto). et les casques de moto peuvent devoir être portés. Aux États-Unis, de nombreux États ont adopté les S-Pedelecs dans la catégorie 3. Les vélos électriques de la classe 3 sont limités à <= 750 watts de puissance et 28 mph.
Power-on-demand et pédale assistée
Certains vélos électriques combinent des capteurs d'assistance au pédalage et un accélérateur. L'eZee Torq et Adventure 24+ de BMEBIKES en sont un exemple. Le moteur de ce type de vélo électrique est activé en appuyant sur l'accélérateur ou en pédalant.
Sur demande uniquement
Certains vélos électriques ont un moteur électrique qui fonctionne uniquement à la demande. Dans ce cas, le moteur électrique est engagé et actionné manuellement à l'aide d'un accélérateur, qui se trouve généralement sur la poignée, tout comme ceux d'une moto ou d'un scooter. Ces types de vélos électriques ont souvent, mais pas toujours, des moteurs plus puissants que les VAE.
Avec les vélos électriques à la demande uniquement, le cycliste peut:
rouler uniquement par pédale, c’est-à-dire à propulsion humaine.
conduire avec un moteur électrique seul en actionnant manuellement le papillon des gaz.
monter en utilisant les deux ensemble en même temps.
Certains vélos électriques à la demande uniquement peuvent difficilement être confondus avec les vélos, encore moins classés comme tels. Par exemple, le ministère des Transports de l’Ontario utilise le terme Noped pour désigner les vélos électriques sans pédales ou dont les pédales ont été retirées de leur bicyclette motorisée. Ceux-ci sont mieux classés comme cyclomoteurs électriques ou motos électriques.
Popularité
L'utilisation de vélos électriques dans le monde entier a connu une croissance rapide depuis 1998. En 2016, 210 millions de vélos électriques étaient utilisés chaque jour dans le monde. Selon les estimations, il y avait environ 120 millions de vélos électriques en Chine au début de 2010 et les ventes augmentent rapidement en Inde, aux États-Unis d'Amérique, en Allemagne, aux Pays-Bas et en Suisse. Au total, 700 000 vélos électriques ont été vendus en Europe en 2010, contre 200 000 en 2007 et 500 000 en 2009.
Aujourd'hui, la Chine est le premier producteur mondial de vélos électriques. Selon les données de la China Bicycle Association, un groupe industriel à charte gouvernementale, en 2004, les fabricants chinois ont vendu 7,5 millions de vélos électriques dans le pays, soit près de deux fois les ventes de 2003; Les ventes intérieures ont atteint 10 millions en 2005 et entre 16 et 18 millions en 2006.
Technique
Moteurs et transmissions
Les deux types de moteurs de moyeu les plus couramment utilisés dans les vélos électriques sont les moteurs brossés et sans balais. De nombreuses configurations sont disponibles, dont le coût et la complexité varient. Les unités à entraînement direct et à moteur à engrenages sont toutes deux utilisées. Un système d’assistance électrique peut s’ajouter à presque tous les cycles de pédales utilisant une transmission par chaîne, une transmission par courroie, des moteurs de moyeu ou une transmission par friction. Les moteurs de moyeu BLDC sont une conception moderne commune. Le moteur est intégré au moyeu de la roue et le stator est solidement fixé à l'essieu. Les aimants sont fixés sur la roue et tournent avec elle. Le moyeu de roue de bicyclette est le moteur. Les niveaux de puissance des moteurs utilisés sont influencés par les catégories légales disponibles et sont souvent, sans toutefois s'y limiter, inférieurs à 750 watts.
Un autre type de moteur à assistance électrique, souvent appelé système à entraînement moyen, gagne en popularité. Avec ce système, le moteur électrique n'est pas intégré à la roue mais est généralement monté près (souvent sous) la coque du pédalier. Dans des configurations plus typiques, un pignon ou une roue sur le moteur entraîne une courroie ou une chaîne qui s'engrène avec une poulie ou un pignon fixé à l'un des bras du pédalier de la bicyclette. Ainsi, la propulsion est assurée au niveau des pédales plutôt qu'au volant, puis appliquée à la roue via la transmission standard du vélo.
Étant donné que la chaîne et le pignon sont alimentés, leur puissance est généralement limitée à environ 250–500 watts afin d'éviter toute usure rapide de la chaîne cinématique. Une commande électrique intermédiaire combinée à un moyeu interne à engrenages au moyeu arrière peut nécessiter des soins en raison de l'absence d'un mécanisme d'embrayage pour atténuer le choc des engrenages au moment du réengagement. Une transmission à variation continue ou un moyeu à engrenages internes entièrement automatique peut réduire les chocs dus à la viscosité des huiles utilisées pour le couplage liquide au lieu des couplages mécaniques des moyeux à engrenages internes conventionnels.
Piles
Les vélos électriques utilisent des piles rechargeables, des moteurs électriques et une forme de contrôle. Les systèmes de batterie utilisés comprennent les suivants: plomb-acide scellé (SLA), nickel-cadmium (NiCad), hydrure de nickel-métal (NiMH) ou polymère lithium-ion (Li-ion). Les batteries varient en fonction de la tension, de la capacité de charge totale (ampères-heures), du poids, du nombre de cycles de charge avant que les performances ne se dégradent et de la capacité à gérer les conditions de charge par surtension. Les coûts énergétiques liés au fonctionnement des vélos électriques sont minimes, mais les coûts de remplacement de la batterie peuvent être considérables. La durée de vie d'une batterie varie en fonction du type d'utilisation. Des cycles de décharge / recharge peu profonds contribueront à prolonger la durée de vie de la batterie.
La distance parcourue est une considération clé avec les vélos électriques et est influencée par des facteurs tels que l'efficacité du moteur, la capacité de la batterie, l'efficacité de l'électronique de conduite, l'aérodynamique, les montées et le poids du vélo et du cycliste. Certains fabricants, tels que le Canadian BionX ou American Vintage Electric Bikes, ont la possibilité d’utiliser le freinage par récupération, le moteur servant alors de générateur pour ralentir le vélo avant que les plaquettes de frein ne s’engagent. Ceci est utile pour augmenter la portée et la durée de vie des plaquettes de frein et des jantes. Il existe également des expériences utilisant des piles à combustible. par exemple le PHB. Certaines expériences ont également été entreprises avec des supercondensateurs pour compléter ou remplacer les batteries de voitures et de certains VUS. Les vélos électriques développés en Suisse à la fin des années 1980 pour la course de véhicules solaires du Tour de Sol étaient équipés de bornes de recharge solaires, mais celles-ci ont ensuite été fixées sur des toits et connectées de manière à alimenter le réseau électrique. Les bicyclettes ont ensuite été chargées à partir du secteur, comme il est courant aujourd'hui. Alors que les batteries de vélos électriques étaient principalement produites par de grandes entreprises dans le passé, de nombreuses petites et moyennes entreprises ont commencé à utiliser de nouvelles méthodes innovantes pour créer des batteries plus durables. À la pointe de la technologie, les machines de soudage par points automatiques de précision CNC construites sur mesure et créées automatiquement Les blocs de batterie 18650 sont couramment utilisés par les fabricants de vélos tout-en-un.
Contrôleurs
Il existe deux types distincts de contrôleurs conçus pour correspondre à un moteur à balais ou à un moteur sans balai. Les moteurs sans balais sont de plus en plus répandus alors que le coût des contrôleurs continue de diminuer. (Voir la page sur les moteurs à courant continu qui couvre les différences entre ces deux types.)
Contrôleurs pour moteurs sans balai: Les vélos électriques exigent un couple initial élevé. Par conséquent, les modèles qui utilisent des moteurs sans balai ont une commutation à capteur de Hall pour la mesure de la vitesse et de l'angle. Un contrôleur électronique fournit une assistance en fonction des entrées du capteur, de la vitesse du véhicule et de la force requise. Les contrôleurs permettent généralement l’entrée au moyen d’un potentiomètre ou d’une poignée à torsion à effet Hall (ou d’un papillon des gaz commandé par le pouce), d’un contrôle de la vitesse en boucle fermée pour une régulation précise de la vitesse, d’une logique de protection contre les surtensions, les surintensités et la protection thermique. Les vélos dotés d’une fonction d’assistance aux pédales ont généralement sur le vilebrequin un disque comportant un anneau d’aimants couplé à un capteur à effet Hall, ce qui donne lieu à une série d’impulsions dont la fréquence est proportionnelle à la vitesse de pédalage. Le contrôleur utilise une modulation de largeur d'impulsion pour réguler la puissance du moteur. Parfois, un soutien est fourni pour le freinage par récupération, mais un freinage peu fréquent et la faible masse de vélos limitent l’énergie récupérée. Une implémentation est décrite dans une note d'application pour un moteur à courant continu sans balai (BLDC) de 200 W et 24 V.
Contrôleurs pour moteurs à balais: Les moteurs à balais sont également utilisés dans les vélos électriques mais sont de moins en moins utilisés en raison de leur efficacité intrinsèque plus faible. Toutefois, les contrôleurs pour moteurs à balais sont beaucoup plus simples et économiques, car ils ne nécessitent pas de rétroaction de capteur à effet Hall et sont généralement conçus pour être des contrôleurs à boucle ouverte. Certains contrôleurs peuvent gérer plusieurs tensions.
Variations de conception
Tous les vélos électriques ne prennent pas la forme de vélos classiques à moteur incorporé, tels que les vélos Cytronex qui utilisent une petite batterie déguisée en bouteille d'eau. Certaines sont conçues pour prendre l'apparence de motos de faible capacité, mais de taille plus petite et consistant en un moteur électrique plutôt qu'en un moteur à essence. Par exemple, le vélo électrique Sakura incorpore un moteur de 200 W utilisé sur les vélos électriques standard, mais comprend également un revêtement en plastique, des feux avant et arrière et un compteur de vitesse. Il s’agit d’un cyclomoteur moderne et est souvent pris pour un.
Convertir un vélo non électrique en son équivalent électrique peut être compliqué, mais de nombreuses solutions de remplacement de la roue sont maintenant disponibles sur le marché.
Une remorque à poussoir électrique est une conception de vélo électrique qui incorpore un moteur et une batterie dans une remorque qui pousse n'importe quel vélo. Une de ces remorques est le Ridekick à deux roues.
D'autres modèles plus rares incluent celui d'un vélo électrique de style «chopper», conçu davantage comme un vélo électrique «amusant» ou «novateur» que comme une aide à la mobilité ou un mode de transport utile.
Les vélos électriques permettent au cycliste de transporter des objets volumineux et lourds qu'il serait difficile de transporter sans énergie électrique supplémentaire.
Divers modèles (y compris ceux mentionnés ci-dessus) sont conçus pour être compatibles avec la plupart des lois locales. Ceux contenant des pédales peuvent être utilisés sur les routes du Royaume-Uni, entre autres pays.
Des vélos électriques pliants sont également disponibles.
Les monocycles électriques à auto-équilibrage ne sont pas conformes à la législation sur le vélo électrique dans la plupart des pays et ne peuvent donc pas être utilisés sur la route, mais peuvent être utilisés sur le trottoir. Ce sont les cycles électriques les moins chers et utilisés par les navetteurs du dernier kilomètre, pour une utilisation urbaine et pour être combinés avec les transports en commun, y compris les bus.
Tricycles
Des tricycles électriques conformes à la législation sur le vélo électrique ont également été produits. Celles-ci bénéficient d’une stabilité supplémentaire à basse vitesse et sont souvent favorisées par les personnes handicapées. Les tricycles transportant des marchandises sont également de plus en plus acceptés, mais un nombre réduit mais croissant de courriers les utilisent pour la livraison de colis dans les centres-villes. Les dernières conceptions de ces trikes ressemblent à un croisement entre un cycle à pédale et une petite fourgonnette.
Coutumes
L'utilisation d'un vélo à moteur offre plusieurs avantages (généralement une vitesse moyenne plus élevée que celle des vélos conventionnels, voire supérieure dans certains cas à celle des voitures, en fonction de l'état du coureur).
L'avantage est la réduction des émissions (faible émission sonore) par rapport aux autres transports motorisés, en particulier aux véhicules équipés d'un moteur à combustion interne, si les vélos électriques ou les vélos à pédales sont utilisés à la place de ceux-ci.
Les coûts d'acquisition sont considérablement plus élevés que pour un vélo conventionnel. Outre le coût de l'usure normale, il convient également de remplacer éventuellement l'accumulateur. Contrairement aux autres moyens de transport, le coût de l’électricité est de quelques dizaines de centimes par 100 km.
Il existe différents domaines d'utilisation avec différentes exigences:
Usage professionnel: services postaux, courrier (police), parcs de véhicules d’entreprise, trajets domicile-travail (navetteurs).
Usage touristique: Location de gares dans les gares et les pôles touristiques, dans les centres de villégiature ou dans les spas.
Utilisation privée au besoin.
Expériences d'utilisation générale
Les Pedelecs peuvent atteindre une vitesse de 25 à 45 km / h et plus, en fonction des performances du moteur, de la personne en conduite et de l’immatriculation. Les pilotes moyennement entraînés réalisent avec un pedelec rapide les performances des athlètes cyclistes unmotorisierter, viennent avec les batteries habituelles (sans échange) mais moins loin. Les vitesses moyennes élevées des vélos électriques à grande vitesse en font le véhicule moyen le plus rapide sur des itinéraires plus courts en ville.
L’acceptation hésitante des vélos électriques plus tôt résultait principalement de l’histoire de la technologie des accumulateurs. Si la technologie du vélo est considérée comme mature, la technologie de la batterie n'a pas fonctionné longtemps. Les batteries à autonomie faible ou très décroissante, à effet de mémoire, etc. ont entravé la popularité, en particulier dans le segment des bas prix. Étant donné que les constructeurs européens visaient depuis longtemps le groupe cible des plus de 50 ans, seules des roues conçues de manière appropriée ont été mises sur le marché pendant longtemps. Cela a conduit à l’image initiale «roue de grand-mère» des roues à assistance électrique, qui s’arrête toujours localement.
Les vélos électriques modernes ont aujourd’hui des batteries de traction principalement à base de batteries lithium-polymère, plus rarement à base de lithium-fer-phosphate (LiFePO 4) -Akkumulatoren. Contrairement aux technologies plus anciennes, les batteries modernes présentent de nets avantages (densité d'énergie élevée, donc portée plus longue avec poids réduit, durée de vie plus longue, pas d’effet mémoire). Une batterie doit être conçue pour la consommation électrique maximale à court terme du moteur. Ceci est essentiellement assuré avec des accumulateurs modernes. Dans les batteries au plomb plus anciennes, cela n’a été donné que si vous avez utilisé des batteries de conduite spéciales à courant élevé. Dans le passé, de nombreuses batteries de vélos électriques ne résistaient pas durablement à la charge de courant élevée, car les cellules utilisées n’étaient pas résistantes aux courants élevés, ce qui entraînait notamment une surcharge lorsque les vélos électriques conduisaient fréquemment sur des pentes. Ce problème est exclu dans les accumulateurs modernes par la soi-disant gestion de la batterie, éventuellement
Intervalle
Une batterie d’une puissance de 36 V et 10 Ah, par exemple (masse de 1,9-5,1 kg) a une teneur en énergie d’env. 36 V × 10 Ah = 360 Wh (à titre de comparaison: 1 kg d'essence fournit 11 500 Wh). La conversion de l'énergie électrique en travail mécanique dépend de l'efficacité du moteur et de la commande du moteur, en cas de perte de chaleur. Cela se traduit généralement par des pertes d’environ 25%. Ainsi, un pedelec avec un conducteur de 70 kg (masse totale ≈100 kg) roule uniquement à 1,4% de la pente, 21 km de distance avec la puissance de la batterie - cet exemple de calcul n’est jamais pertinent dans la mesure où le conducteur d’un pedelec doit toujours le rejoindre. . La plage totale dépend de nombreux facteurs (poids, inclinaison, taille de l'accumulateur, pression des pneus, mode d'assistance sélectionné, etc.). Il est donc presque impossible de définir une plage générale. C’est l’état actuel de la technique, dépendant de tous ces facteurs, compris entre moins de 40 km et plus de 120 km. (Bien entendu, cette limitation du rayon d'action ne s'applique qu'aux conducteurs dans lesquels une assistance motrice est disponible). Sur certains modèles, deux batteries commutables de manière consécutive sont incluses dans les sacs de bagages de série.
Ce n'est que grâce aux moteurs à moyeu de roue à entraînement direct (sans roue libre) qu'il est possible de régénérer, c'est ce qu'on appelle la récupération. Ici, comme dans une dynamo, l’énergie cinétique est utilisée pour charger lors du freinage en énergie électrique. En conséquence, la portée peut être considérablement élargie en circulation urbaine ou en montagne. Dans des tests indépendants, la plage a été augmentée de 11%. Il est indiqué dans les rapports de test et dans les manuels d'utilisation de certains modèles de fabricants que la température extérieure influe également sur les plages d'utilisation avec des facteurs similaires. Globalement, les influences (avec la même capacité de batterie) sont décrites comme si diverses que z. B. selon le cycle de Derby "La plus grande plage obtenue peut être 7 fois supérieure à la plage la plus basse".
La batterie ne peut pas être "remplie de carburant" en quelques minutes, car dans un véhicule à essence, un cycle de charge de la batterie prend plusieurs heures, selon le modèle.
Malgré leur faible autonomie, les vélos électriques ont un bien meilleur poids que les motos classiques.
Durée de vie de l'accumulateur
L'accumulateur est épuisé après un certain nombre de cycles charge-décharge, de sorte que la plage diminue trop. Le nombre de cycles possibles dépend de la composition chimique de la batterie et de la qualité de l’électronique de commande et de charge utilisée. Avec une batterie NiCd, on compte avec 1000, avec NiMH avec 700 et avec Li-Ion avec 500 cycles. Avec l’accumulateur de phosphate de fer lithium, il est possible d’effectuer un nombre de cycles supérieur à 1000; après cela, la capacité a été réduite à environ 60%. Des concepts de gestion de batterie avancés avec le conditionnement de cellules individuelles en cours de fonctionnement augmentent la durée de vie. On les trouve particulièrement dans les batteries au lithium de haute qualité. Selon plusieurs études, les batteries Li-Ion ont une durée de vie plus longue, si elles sont souvent uniquement rechargées, plutôt que de recharger complètement une batterie complètement vide. Cependant, plusieurs charges partielles ne comptent que partiellement comme un cycle de charge. De plus, les batteries Li-ion ne doivent pas être stockées inutilisées lorsqu'elles sont complètement chargées pendant une longue période.
Avantages pour la santé
Les vélos électriques peuvent constituer un élément utile des programmes de réadaptation cardiaque, car les professionnels de la santé recommandent souvent l'utilisation d'un vélo d'appartement dans les premiers stades de leur réalisation. Les programmes de réadaptation cardiaque basés sur l'exercice peuvent réduire d'environ 27% le nombre de décès chez les personnes souffrant d'une maladie coronarienne; et un patient peut se sentir plus en sécurité lorsqu’il passe de vélos stationnaires à des vélos électriques. Ils nécessitent moins d'effort cardiaque pour ceux qui ont eu des problèmes cardiaques.
Les vélos électriques peuvent également constituer une source d’exercice pour les personnes qui ont du mal à s’exercer pendant une période prolongée (en raison d’une blessure ou d’un poids excessif, par exemple), car elles permettent au cycliste de prendre de courtes pauses après le pédalage et de donner confiance au conducteur. les coureurs seront en mesure de terminer le parcours choisi sans se fatiguer ni trop forcer leurs genoux (les personnes qui doivent se servir de leurs genoux sans les user inutilement peuvent, sur certains vélos électriques, régler le niveau d’assistance motrice selon le terrain). Une étude de l'Université du Tennessee montre que les dépenses d'énergie (EE) et d'oxygène (VO2) des vélos électriques sont inférieures de 24% à celles des vélos classiques et de 64% à celles de la marche. En outre, l'étude note que la différence entre les vélos électriques et les vélos est plus prononcée sur les segments en montée. Atteindre VO2 Max peut vraiment aider votre corps dans son ensemble. La professeure Janet Lord, de l'Université de Birmingham au Royaume-Uni, a publié une étude sur les cyclistes plus âgés: «« L'étude portait sur la masse musculaire, le cholestérol sanguin, leur VO2 Max, leur fonction pulmonaire et, dans nombre de cas, nous avons constaté qu'ils ne vieillissaient pas. ! Aucune perte de muscle, leurs os étaient un peu minces (mais rien à voir avec la population en général), leur pression artérielle n’a pas augmenté.
Certaines personnes affirment avoir perdu beaucoup de poids en utilisant un vélo électrique. Une récente étude de cohorte prospective a toutefois révélé que les personnes utilisant des vélos électriques avaient un IMC supérieur. En rendant le terrain de vélo moins problématique, les personnes qui n’envisageraient pas autrement de faire du vélo peuvent utiliser l’assistance électrique en cas de besoin et pédaler dans la mesure de leurs moyens. Cela signifie que les personnes dont le niveau de condition physique est faible ou qui n'ont pas fait de vélo depuis de nombreuses années peuvent commencer à profiter des nombreux avantages pour la santé que les vélos électriques peuvent offrir.
Effets sur l'environnement
Les vélos électriques sont des véhicules à zéro émission, car ils ne dégagent aucun sous-produit de la combustion. Cependant, les effets sur l'environnement de la production et de la distribution d'électricité, ainsi que de la fabrication et de l'élimination de batteries à durée de vie limitée (haute durée de vie) doivent être pris en compte. Même en tenant compte de ces problèmes, les vélos électriques sont censés avoir un impact environnemental nettement inférieur à celui des automobiles classiques et sont généralement considérés comme souhaitables du point de vue de l'environnement en milieu urbain.
Les effets environnementaux liés à la recharge des batteries peuvent bien sûr être réduits. La petite taille de la batterie d'un vélo électrique, comparée à celle de la voiture électrique, en fait un très bon candidat pour la recharge via l'énergie solaire ou d'autres sources d'énergie renouvelables. Sanyo a profité de cet avantage pour créer des «parcs de stationnement solaires» dans lesquels les cyclistes peuvent charger leurs véhicules lorsqu'ils sont garés sous des panneaux photovoltaïques.
Les références environnementales des vélos électriques, et des hybrides électriques / à propulsion humaine en général, ont conduit certaines autorités municipales à les utiliser, telles que Little Rock (Arkansas) avec leurs vélos à assistance électrique Wavecrest ou la police de Cloverdale (Californie) utilisant des vélos électriques Zap. Les fabricants chinois de vélos électriques, tels que Xinri, s'associent à présent avec des universités pour améliorer leur technologie conformément aux normes environnementales internationales, avec l'appui du gouvernement chinois soucieux d'améliorer le potentiel d'exportation des vélos électriques fabriqués en Chine.
Les responsables de la gestion des sols et les défenseurs de l'accès aux pistes de vélo de montagne ont tous deux plaidé en faveur de l'interdiction des vélos électriques sur les pistes extérieures accessibles aux vélos de montagne, soulignant les risques potentiels pour la sécurité ainsi que les risques d'endommager les pistes. Une étude menée par l'Association internationale de cyclisme de montagne a toutefois révélé que l'impact physique des vélos de montagne électriques à assistance électrique par pédale de faible puissance pouvait être similaire à celui des vélos de montagne traditionnels.
Une étude récente sur l'impact des vélos électriques sur l'environnement par rapport à d'autres moyens de transport a révélé que les vélos électriques sont:
18 fois plus éconergétique qu'un SUV
13 fois plus économe en énergie qu'une berline
6 fois plus économe en énergie que le transport en commun
et un impact à peu près égal sur l'environnement en tant que vélo conventionnel.
L’élimination des piles au plomb usagées, qui peuvent entraîner une contamination de l’environnement si elles ne sont pas recyclées, est une préoccupation majeure.
Pour des raisons de sécurité, il existe des réglementations strictes en matière d'expédition pour les batteries lithium-ion. À cet égard, les piles au lithium fer phosphate sont plus sûres que les piles au lithium oxyde de cobalt.
Sécurité routière
L'expérience de la Chine, en tant que principal marché mondial du vélo électrique, a suscité des inquiétudes quant à la sécurité du trafic routier et plusieurs villes ont envisagé de leur interdire l'accès aux pistes cyclables. Avec l'augmentation du nombre de vélos électriques et l'utilisation de moteurs plus puissants, capables d'atteindre 48 km / h, le nombre d'accidents de la route a considérablement augmenté en Chine. Les conducteurs de vélos électriques sont plus susceptibles que les automobilistes d'être tués ou blessés lors d'une collision. Etant donné que les cyclotouristes utilisent des voies cyclables classiques, ils se mélangent à des vélos et à des piétons plus lents, ce qui augmente le risque de collision.