Vélo à assistance électrique

Vélo à assistance électrique
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Le vélo à assistance électrique ou VAE est une bicyclette équipée d'un moteur électrique auxiliaire et d'une batterie rechargeable. Les VAE existent depuis les années trente avec le premier modèle de série : le EMI/Philips de 1935/37. Ils sont réapparus vers la fin des années 1970 pour connaître depuis l'an 2000 un regain d'intérêt avec l'évolution des performances suivant celles des batteries (voir plus bas).

Contrairement aux cyclomoteurs ou aux trottinettes électriques qui possèdent rarement des pédales, la batterie du vélo à assistance électrique n'envoie son énergie au moteur que pour amplifier le mouvement du pédalier. Il s'agit donc d'une assistance discrète et limitée ne dénaturant pas la fonction première du vélo, ni son maniement.

Un vélo électrique dont l'assistance se déclencherait sans que l'on pédale est considéré en Europe comme un scooter et est soumis à des contraintes réglementaires plus importantes : en France, un tel véhicule doit être assuré et nécessite le port du casque.

En 2007, 250 000 VAE auraient été vendus en Europe et 20 millions en Chine ; en 2010, la Chine seule compte 120 millions de VAE (e-bike)[1].

Vélos à assistance électrique en Chine (2008).

Sommaire

Historique

Plusieurs brevets déposés aux États-Unis dans les années 1890 portent sur des vélos électriques. Le 31 décembre 1895, Ogden Bolton Jr s'est vu attribuer le brevet n° 552'271[2] pour un vélo équipé d'une batterie pouvant délivrer 100 Ampères à une tension de 10 volts et d'un moteur monté dans la roue arrière.

Deux ans plus tard, Hosea W. Libbey, à Boston, inventa un vélo propulsé par un double moteur électrique (brevet n° 596'272[3]) logé dans l'axe du pédalier. Ce modèle fut par la suite réinventé et imité à la fin des années 1990 par Giant.

La même période vit l'apparition de couplemètres et de contrôleurs de puissance. Une cinquantaine de modèles de vélos électriques furent développés entre 1992 et 1998. Les plus anciens et les plus abordables embarquaient des batteries au plomb tandis que les modèles plus évolués étaient dotés de batteries au nickel ou au lithium, plus légères.

En 2010, la Chine est le premier producteur mondial de vélos électriques. En 2004, les ventes sur le marché intérieur étaient de 7,5 millions d'unités, soit pratiquement le double de l'année précédentes, et atteignirent 16 millions en 2006. En 2007, les vélos électriques constituaient jusqu'à 10 à 20 % de l'ensemble des véhicules à deux roues en circulation dans plusieurs grands centres urbains. Parallèlement, les exportations pour l'année 2006 se montèrent à 3 millions d'unités[4],[5].

Fonctionnement

Modèle en vente à Berlin (novembre 2009).

Le VAÉ est un vélo qui comporte une assistance électrique. Cette assistance a pour objectif de fournir un complément au pédalage. Elle est constituée d'un moteur, de batteries, d'un contrôleur et de capteurs.

Des capteurs détectent la présence de pédalage, sa fréquence, l'effort exercé sur les pédales, la position d'un éventuel accélérateur, le freinage.

Un contrôleur intègre les paramètres qui qualifient le comportement du vélo en fonction du profil utilisateur choisi par le constructeur. Il régule la consommation de courant et pilote le moteur dans ses différentes phases de fonctionnement : démarrage, régime continu, accélération, etc. à partir des informations transmises par les capteurs.

L'utilisateur dispose suivant les modèles de la possibilité de couper ou de doser le niveau d'assistance en roulant, par l'intermédiaire d'un sélecteur ou d'un « accélérateur ».

Sur certains vélos, la batterie se recharge automatiquement au freinage et en descente. La performance actuelle (2008) d'un tel dispositif n'est pas démontrée, même si le dispositif fonctionne sur des véhicules lourds (voiture, bus...).

Moteurs

Moteur moyeu.
Moteur moyeu
Simple à installer, il s'insère en lieu et place d'un axe de roue avant ou arrière.
Moteur déporté 
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 pédalier
Il agit directement sur l'axe du pédalier 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 par galet sur la bande de roulement du pneumatique avant ou arrière. Il a été utilisé sur le cyclomoteur Solex.

Batteries

Différents types de batteries sont utilisées pour les VAE :

  • les batteries au plomb (Pb) peu coûteuses mais lourdes
  • les batteries au nickel comprenant les Nickel Metal Hydrure (Ni-Mh) et historiquement les Nickel Cadmium (Ni-Cd) maintenant interdites en raison de la toxicité du Cadmium
  • les batteries au lithium comprenant les Lithium-Polymères (Lipo) et les Lithium-ion (Li-ion)

Le poids de la batterie, longtemps problématique, bénéficie aujourd'hui des améliorations importantes liées aux accumulateurs Ni/MH (Nickel métal hydrure) d'une part, et surtout Lithium Ion et Lithium polymère de l'autre. Ainsi, une batterie au plomb pèse environ 13 kg, alors qu'une batterie au lithium ou au nickel pèse environ 3 kg pour une tension et une capacité équivalentes.

Le temps d'une charge complète de la batterie demande de 3 à 8 heures suivant la technologie de la batterie et du chargeur. Des recharges rapides sont possibles avec des chargeurs et des batteries appropriés.

  • Tous les types d'accumulateurs supportent mal les décharges profondes (sauf les batteries au nickel cadmium), il est donc conseillé de les recharger le plus souvent possible, voire de rester en charge lors des phases d'inutilisation, les chargeurs modernes étant particulièrement bien étudiés pour ces cas de figures.
  • Les Ni-Cd elles, doivent être déchargées entièrement avant d'être rechargées, ceci afin de supprimer l'effet mémoire typique de ce type d'accumulateurs. Ce défaut ne se fait vraiment ressentir qu'en cas d'utilisation cyclique : décharge suivie d'une recharge, toujours identiques en temps et en intensité ; exemple : un utilisateur fait le même trajet tous les matins, à la même heure, avec les mêmes conditions de circulation et, revient le soir, il met son VAE en charge jusqu'au lendemain, au bout de plusieurs dizaines de cycles identiques, l'effet mémoire réduira nettement la capacité de la batterie pour un usage supplémentaire. Ce type de batterie est interdit en UE et est technologiquement dépassé.

Utilisation

Le comportement d'un vélo électrique dépend des caractéristiques qui lui ont été données lors de sa conception. En fonction de la population cible, les constructeurs définissent des critères d'utilisation qui servent à définir le comportement de l'assistance suivant le relief rencontré. Il est donc possible d'avoir des vélos à assistance électrique plus appropriés pour l'usage urbain, l'usage loisirs ou l'usage routier. Les performances et les ressentis au guidon dépendent également du type de cadre de l'équipement du vélo, donc de sa partie cycle.

En général, ni le moteur électrique ni les batteries ne réclament d'entretiens particuliers. Seule la partie cycle doit être entretenue comme un vélo classique.

En montée

L'assistance électrique est très efficace dans les montées, pour des pentes faibles et moyennes faisant jusqu'à 8 ou 10 %. Au-delà de 10 % de pente, ce type de vélo n'a d'intérêt que si la puissance instantanée maximale est suffisante, sans quoi le poids du moteur et de la batterie fera perdre de la vitesse au vélo.

Les VAE dont le moteur est intégré au pédalier profitent du changement de vitesses pour garder une aptitude à monter des pentes plus raides (à faible vitesse) avec un développement adéquat.

Au quotidien

Le VAE est intéressant pour des trajets quotidiens courts ou moyens (de 30 à 50 km), avec un dénivelé de quelques centaines de mètres. Il est idéal en particulier pour des personnes se déplaçant beaucoup en ville et souhaitant se déplacer rapidement sans trop d'efforts, ou encore pour des personnes handicapées, ou simplement pour rapporter en centre-ville ses provisions d'un supermarché de proche banlieue.

Il est de plus en plus prisé pour des déplacements domicile-travail par toutes les couches sociales, et très particulièrement par les cadres et catégories socio-professionnelles supérieures : car il permet d'arriver sur son lieu de travail sans traces d'efforts (sueur...) et de rejoindre son domicile après sa journée de travail. Le fait d'emprunter les aménagements cyclables permet en effet d'éviter les bouchons aux heures de pointe.

Législation

Union européenne

Le vélo à assistance électrique est considéré légalement comme une bicyclette classique.

La Directive européenne 92/61/EEC indique qu'un VAE doit notamment respecter les caractéristiques suivantes :

  • Assistance uniquement au pédalage ;
  • L'assistance se coupe au-dessus de 25 km/h ;
  • Moteur inférieur à 250 watts (puissance nominale continue).

Canada

Au Canada, un vélo ou tricycle à assistance électrique doit pour ne pas être considéré comme un scooter:

  1. Posséder un pédalier.
  2. Être muni d'un dispositif qui alimente le moteur en électricité lorsque celui-ci atteint une vitesse de 3 km/h et cesse de l'alimenter lorsque celui-ci atteint une vitesse de plus de 32 km/h.
  3. La puissance du moteur ne doit pas excéder 500 watts.

Quoique le vélo à assistance soit considéré comme un véhicule à moteur électrique, les infractions au code de la sécurité routière sont appliquées de la même manière que pour les usagers à bicyclette. Cependant, si une personne se fait prendre en état d'ébriété éthylique de 0,8 g/l dans le sang sur un vélo à assistance électrique, c'est le code criminel qui s'applique au même titre que si vous circuliez avec une automobile, une tondeuse à gazon autoportée, un camion, etc... Il en va de même pour les personnes handicapées qui circulent en fauteuil motorisé sur la voie publique alors que la limite permise du taux d'alcool est dépassée.

Promotion du vélo à assistance électrique

En Suisse

A Genève, l'Association transports et environnement (ATE) s'est fortement engagée dans la promotion du vélo à assistance électrique, afin de contrer la progression de la voiture et - surtout - du scooter dans l'agglomération. L'association a reçu la Bourse cantonale du développement durable en 2007, afin de développer une offre de VAE à l'intention des entreprises de la région.

Certaines villes suisses versent quelques centaines de francs suisses aux citoyens qui acquièrent un VAE dans un commerce local.

En France

Des associations professionnelles telles que l'AVERE France agissent sur le territoire français. Il existe aussi la branche française d'ExtraEnergy, et de nombreuses associations régionales qui agissent pour la promotion et le développement des vélos à assistance électrique, telles que l'AVEM, l'espace mobilités électriques de Paris[6].

En 2011, il n'existe toujours pas de subvention nationale à l'achat de vélo à assistance électrique. Cependant, les subventions locales (au niveau de la commune ou de la région) sont de plus en plus nombreuses[7]. Ainsi, après Paris en 2009[8], des villes comme Nice ou Nantes proposent également de telles aides, pouvant atteindre 400€.

En Belgique

Depuis octobre 2011, la ville de Bruxelles propose - sous conditions - une prime à l'achat d'un vélo à assistance électrique. Le montant de cette prime peut atteindre 300€[9].

Le marché du vélo électrique

Boutique de VAE à New York (mai 2009).

Il y aurait déjà 120 millions de VAE en Chine. En 2008 23 millions de VAE ont été vendus dans le monde, dont 90 % en Chine, où le principal fabriquant, Xinri, fabrique 1,6 million de VAE par an.

Les ventes annuelles en 2008 sont de l'ordre de 300 000 par an au Japon (où leur niveau est stable depuis plusieurs années), 200 000 aux États-Unis (pour un usage récréatif, principalement) et 100 000 aux Pays-Bas, pays passionné de vélo (où les ventes décollent), de l'ordre de 100 000 aussi en Allemagne et en Italie.

En France les VAE sont commercialisés depuis 1995. Les ventes sont passées de 15 300 en 2008 à 23 700 en 2009 (donc de 0,5% à 0,76% des ventes de vélos en France)[10] et loin derrière les ventes en Allemagne, aux Pays-Bas et en Italie.

Il est prévu un fort développement des ventes de VAE en Asie du Sud-Est, où l'utilisation des deux-roues motorisés à essence est répandu, et en Inde, avec l'accroissement du niveau de vie.

Le VAE en Chine

Depuis 2007 les ventes de VAE en Chine tournent autour des 20 millions d'exemplaires par an.

Le VAE typique en Chine peut faire jusqu'à 100 km avec une charge, a sa vitesse limitée à 20 km/h (mais beaucoup atteignent 45 km/h), et coûte en moyenne 2 000 Yuan Renminbin soit plus de 200 €.

En 2006 il y avait 2 700 fabricants licenciés de VAE, sans compter les nombreuses petites boutiques non comptabilisées.

Les scooters électriques gagnent également en popularité dans les grandes villes comme Pékin et Shanghai, où les taxes se sont accrues sur les trop polluants scooters à essence.

Notes et références

  1. (en) Shai Oster, « Electric Bikes Terrorize the Streets of China », dans The Wall Street Journal, 17 janvier 2010 [texte intégral (page consultée le 20 janvier 2010)] 
  2. (en)ELECTRICAL BICYCLE by Bolton et al sur www.google.com. Consulté le 10 octobre 2010.
  3. (en)ELECTRIC BICYCLE by IIOSEA W. LIBBET sur www.google.com. Consulté le 10 octobre 2010.
  4. (en)Peter Fairley, China's Cyclists Take Charge, IEEE Spectrum, juin 2005.
  5. Tim Johnson, Cheap and green, electric bikes are the rage in China, McClatchy Newspapers, 23 mai 2007.
  6. Espace Mobilités Electriques de Paris
  7. Subventions locales pour l'achat de vélo électrique
  8. Une aide à l’achat d'un vélo à assistance électrique
  9. [1]
  10. Qu'achète-t-on comme vélo et pour quoi faire ?. Consulté le 17 janvier 2011.

Annexes

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Lien externe


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