1. Problématique

Ce dossier a pour objectif l'étude des vélos à assistance électrique. Ces vélos qui ont une base de vélo classique, utilisent des solutions techniques différentes pour réaliser l'assistance. A partir du cahier des charges, nous montrons la différence entre les principales architectures. Ensuite, nous nous intéressons aux différents composants

2. Le produit

Un ensemble technique comportant un moteur électrique offre aux cyclistes une aide dans leurs déplacements en prenant en charge une partie de l'effort à fournir. Dans tous les cas, ces vélos font l'objet d'une certification afin d'être classés dans la catégorie cycle et non cyclomoteur (catégorie nécessitant le port d'un casque et la prise d'une assurance particulière). Cette certification impose dans la conception 3 contraintes :

• Arrêt du moteur dès que le cycliste arrête de pédaler ou freine,
• Arrêt du moteur lorsque la vitesse atteint la valeur limite de 25 Km/h,
• Puissance maxi de la motorisation 250W.

De plus amples informations sont aussi disponibles sur le site du fabricant ISD.

Définition du produit selon la directive européenne 2002/24/CE : "cycles à pédalage assisté, équipés d'un moteur auxiliaire électrique d'une puissance nominale continue maximale de 0,25 kilowatt dont l'alimentation est réduite progressivement et finalement interrompue lorsque le véhicule atteint une vitesse de 25 km/h, ou plus tôt, si le cycliste arrête de pédaler".

Dans la grand majorité des cas, les systèmes d'assistances au pédalage s'adaptent sur une architecture de vélo classique.

L'aide au pédalage varie entre 0 et 50% de la valeur totale de l'effort à fournir en fonction des conditions d'utilisation :

• le mécanisme n'agit pas en permanence. Il agit uniquement lorsque
  • le cycliste pédale et que la vitesse du vélo est inférieure à 24 km/h,
  • l'effort de pédalage exercé par le cycliste augmente, ce qui peut se produire au démarrage ou en phase d'accélération, dans les montées ou sur le plat par vent de face.
• l'aide au pédalage n'est pas constante en intensité : en effet, elle est fonction de l'effort de pédalage. Ainsi, plus l'effort de pédalage exercé par le cycliste est important, plus l'assistance augmente, jusqu'à une valeur maximale. L'assistance cesse donc automatiquement lorsque le cycliste arrête de pédaler.

On peut résumer son fonctionnement par le graphique suivant :

Dans le cadre de ce dossier, l'architecture de différents VAE sera analysée :

• ensemble motorisation placé au niveau de l'axe du pédalier :
  • le Velectron développé par Honda (il fait l'objet d'un brevet européen) et adapté à un vélo « classique » par le groupe Cycleurope
  • le Pass développé et commercialisé par MBK
• ensemble motorisation placé au niveau du moyeu arrière
  • l'ISD city commercialisé par ISD
  • le Liberty, happyness commercialisés par CNC (cycle nouveau concept)

Vous pouvez consulter l'analyse fonctionnelle du besoin en cliquant ici.

3. Principe de fonctionnement

3.1. Principe général

Les systèmes à assistance électrique s'adaptent sur une architecture d'un vélo classique.

Tout système d'assistance au pédalage se compose :

• d'une chaîne de contrôle et de traitement des informations munie généralement d'un microcontrôleur,
• d'une chaîne de transmission de puissance assurant l'assistance et munie d'un moteur électrique à courant continu et d'un système d'adaptation de mouvements.

Quelque soit le système étudié, l'assistance au pédalage vient se greffer en parallèle sur une architecture de vélo classique.

Les différences entre les différents modèles concernent :

• l'implantation des points de mesure de vitesse et de l'effort exercé,
• l'implantation du groupe moto réducteur : axe du pédalier ou moyeu arrière,
• les technologies employées : moteur, adaptateur, capteur, batterie.

3.2. Implantation au niveau du pédalier : Velectron (Peugeot), Axion (MBK)

Les modèles Vélectron commercialisé par Peugeot et Axion commercialisé par MBK présentent tous les deux une implantation identique au niveau de l'axe du pédalier. Les solutions technologiques dans l'adaptation des mouvements et la mesure des variables de contrôle diffèrent.

3.3. Implantation au niveau du moyeu arrière : ISD City (ISD), Liberty et Happyness (Cycle Nouveau Concept)

4. Les composants étudiés

Les différents composants constitutifs des systèmes sont comparés. Acutellement vous pouvez consulter l'étude sur :

• les batteries des VAE (Vélos à Assistance Electrique)

• les moteurs des VAE.