Vélo à assistance électrique

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Vélo urbain électrique Moustache Lundi 26, 2012

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 1936/38. 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).

Historique[modifier | modifier le code]

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 A 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 2004, les ventes sur le marché intérieur étaient de 7,5 millions d'unités, soit pratiquement le double de l'année précédente, 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]. En 2010, la Chine est le premier producteur mondial de vélos électriques.

Fonctionnement[modifier | modifier le code]

Modèle en vente à Berlin (novembre 2009).

Le VAE 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 à moteur moyeux, la batterie se recharge automatiquement au freinage et en descente. La régénération apporte un confort au quotidien par l'apport d'un frein moteur.

Moteurs[modifier | modifier le code]

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[modifier | modifier le code]

La batterie Lithium est essentiellement utilisée pour les VAE, les autres technologies : plomb ou Nickel ont été progressivement abandonnées sur les VAE commercialisées en Europe.

Le poids de la batterie, longtemps problématique, bénéficie aujourd'hui des améliorations importantes liées au Lithium Ion et Lithium polymère. Ainsi, une batterie au plomb pèse environ 13 kg, alors qu'une batterie au lithium 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. Ces types d'accumulateurs supportent mal les décharges profondes, 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.

Sous le terme Lithium existe plusieurs technologies aux caractéristiques sensiblement différentes . Aujourd'hui, on trouve essentiellement sur les VAE du Li-Ion, du Lithium polymère(LIPO) et du LifePO4, les deux premières technologies sont typiques de batteries très légères mais sensibles au froid et aux fortes charges/décharges. Le LiFePO4 est considéré comme plus sûr (feu), il accepte des courants de charge plus importants (temps de recharge plus réduit) et surtout il a une durée de vie plus importante (1000 cycles et plus).

La batterie reste un des points faibles du vélo électrique comme on pense qu'elle le sera pour les automobiles électriques. En dehors même de sa durée de vie théorique, il est facile, pour toutes les raisons imaginables de ne pas gérer convenablement cet élément et le prix de rechange est très important, plusieurs centaines d'euros pour une batterie au lithium.

Utilisation[modifier | modifier le code]

Station de recharge pour des vélos à assistance électrique à Nordwalde, Allemagne

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, le VTT 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'entretien particulier. Seule la partie cycle doit être entretenue comme un vélo classique.

Il faut néanmoins faire attention aux chocs sur les batteries, elles sont très fragiles de ce côté-là, les produits chimiques sont contenus dans des enveloppes fragiles qui peuvent se percer et, au pire, s'enflammer.

En montée[modifier | modifier le code]

L'assistance électrique est très efficace dans les montées, pour des pentes faibles et moyennes faisant jusqu'à 5 %. Au-delà, au vu de la relative faible puissance de l'assistance, on préfèrera un VAE à moteur pédalier. En effet 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[modifier | modifier le code]

Le VAE est intéressant pour des trajets quotidiens courts ou moyens (de 5 à 20 km), avec un dénivelé limité. Il est idéal en particulier pour des personnes se déplaçant beaucoup en ville et souhaitant se déplacer rapidement sans trop d'efforts, 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 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.

Il est aussi utilisé en randonnée, dans ce cas l'autonomie est un facteur primordial, la faible consommation, une batterie à grosse capacité sont les critères importants pour bénéficier d'un rayon d'action correct.

Législation[modifier | modifier le code]

Union européenne[modifier | modifier le code]

Le vélo à assistance électrique est considéré légalement comme une bicyclette classique, entrant dans la catégorie cycle si, et seulement si, il répond à la directive ci-dessous.

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 d'une puissance inférieure à 250 W (puissance nominale continue).

Dans ce cas, nul besoin de permis, ni BSR, ni d'assurance (la responsabilité civile suffit, comme avec n'importe quelle bicyclette), ni d'un casque (bien que recommandé), pour la circulation sur la voie publique.

Comme un cyclomoteur, il est possible mais strictement interdit, de « trafiquer » un vélo électrique, notamment pour le faire rouler sans avoir besoin de pédaler, ou de rouler plus vite. Auquel cas, il deviendrait un véhicule terrestre à moteur, sans homologation, avec tous les risques que cela implique (amende, immobilisation, dédouanement de l'assurance en cas d'accident, etc.)

Les constructeurs aimeraient un assouplissement de cette norme afin de satisfaire les besoins non couvert par le VAE actuel : longues distances, forts dénivelés, réelle concurrence aux scootersetc. Certains pays (Suisse, Allemagne...) ont d'ailleurs mis en place des catégories complémentaires pour bénéficier d'un gain de puissance et de vitesse relativement modeste, sous réserve d'un équipement de protection adapté (casque).

En France, il est possible de commercialiser des vélos électriques « rapides » seulement en les homologuant comme cyclomoteur donc avec les contraintes inhérentes : port d'un casque lourd, interdiction d'emprunter les pistes cyclables, équipement de signalisation cyclomoteur... Quelques marques étrangères ont homologué quelques rares VAE dans cette catégorie.

VAE rapide en France[modifier | modifier le code]

Certains constructeurs commercialisent des vélos électriques pouvant assister au pédalage jusqu’à 45 km/h . Dans ce cas ils sont assimilés à des cyclomoteurs aux yeux du code de la route avec les contraintes qui y sont liées. On parle alors plutôt de « cyclo électrique » :

  • ne pouvant être utilisé qu'à partir de 14 ans avec le permis AM (ex BSR), mais sans aucun permis pour les personnes nées avant le 1er janvier 1988 ;
  • port d'un casque moto homologué obligatoire ;
  • muni des équipements obligatoires du cyclomoteur : feux avant et arrière, feux stop, totaliseur kilométrique et tachymètre, rétroviseur ;
  • assurance obligatoire.

La société Solex avec son e-Solex vendu de 1 200 à 1 500 € selon le modèle est l'un des pionniers dans ce secteur mais aussi l'un des plus abordables. Avec une vitesse maxi de « seulement » 35 km/h, il n'est ni tout à fait VAE ni tout à fait cyclomoteur.

Depuis 2013, de nombreux constructeurs allemands commercialise le S-Pedelec (appellation allemande des VAE rapides) en France.

En raison des tarifs encore élevés (de 1 200 à plus de 4 000 €), et des contraintes décrites ci-dessus, le VAE rapide ne constitue pas, pour le moment, une réelle concurrence au traditionnel cyclomoteur.

Les constructeurs commercialisent également des VAE rapides de loisir, capable de dépasser les 45 km/h, mais leur usage est alors réservé aux terrains privés et fermés.

Canada[modifier | modifier le code]

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 auto-portée, 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[modifier | modifier le code]

En Suisse[modifier | modifier le code]

À 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[modifier | modifier le code]

Des associations professionnelles telles que l'AVERE France agissent sur le territoire français. Il existe des magazines et documentation [6]. Il y a aussi 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[7].

En 2014, il n'existe 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[8]. Ainsi, après Paris en 2009[9], des villes comme Lyon, Nice[10] ou Nantes proposent également de telles aides, pouvant atteindre 400 €.

En Belgique[modifier | modifier le code]

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 €[11].

Depuis mai 2012, la ville de Namur propose — sous conditions — une prime à l'achat d'un vélo à assistance électrique. Le montant de cette prime peut atteindre 150 €[12].

Le marché du vélo électrique[modifier | modifier le code]

Boutique de VAE à New York (mai 2009).

En 2013, selon l'Electric Bikes Worldwide Report, 32 millions de vélos électriques ont été vendus en Chine et 1,2 millions en Europe selon le quotidien allemand Die Zeit (contre 200 000 en 2007), dont 410 000 en Allemagne et 56 000 en France (+17 %)[13].

La Suisse compterait 250 000 vélos électriques en 2013 ; en Allemagne, le marché du vélo électrique a progressé de 8 % en 2013, alors que les ventes de vélos baissaient de 5,5 % ; la part de marché du vélo électrique atteint ainsi 11 % ; aux Pays-Bas, qui ont la plus forte densité de bicyclettes par habitant, le marché du vélo électrique a progressé de 9 % alors que celui des vélos ordinaires reculait légèrement[14].

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

Les ventes annuelles en 2008 étaient 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)[15], pour atteindre 40 000 en 2011[16], puis 46 100 en 2012 (1,6% des ventes de vélos)[17] tout en restant loin derrière les ventes en Allemagne, aux Pays-Bas et en Italie. En France, cet article reste un objet un peu luxueux, peu répandu dans les classes modestes, beaucoup plus dans les classes moyennes écologistes des grandes villes. Cela le différencie énormément de ce qu'a été par exemple le Solex dans les années 1960.

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[modifier | modifier le code]

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 yuans, soit plus de 200 €.

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

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

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.

Challenge national de vélo électrique[modifier | modifier le code]

Depuis 2011, un challenge national de vélo électrique se passe à Vierzon. Certains de ces vélos ont des puissances surdimensionnées 500 à 4 000 W[18]. Ces prototypes sont des vélos droits, mais on peut y voir différents types de Vélo couché électrique ou du Vélomobile électrique car ils consomment moins d’énergie. Certains de ces engins ont une autonomie de 200 km à 45 km/h de moyenne.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Shai Oster, « Electric Bikes Terrorize the Streets of China », The Wall Street Journal,‎ 17 janvier 2010 (lire en ligne)
  2. (en) « ELECTRICAL BICYCLE by Bolton et al », sur google.com (consulté le 10 octobre 2010)
  3. (en) « ELECTRIC BICYCLE by IIOSEA W. LIBBET », sur 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. extraenergy
  7. Espace Mobilités Electriques de Paris
  8. Subventions locales pour l'achat de vélo électrique
  9. Une aide à l’achat d'un vélo à assistance électrique
  10. Subvention aux acquéreurs de deux roues électriques pour Nice
  11. Prime à l'achat d'un vélo électrique, sur le site bruxelles.be
  12. [PDF] Ville de Namur : Octroi d'une prime communale à l'achat d'un vélo à assistance électrique neuf ou à l'achat et à l'installation d'un kit d'adaptation électrique neuf pour vélo, sur le site ville.namur.be
  13. Le vélo électrique connaît un boom en Europe, La Tribune, 23 août 2014
  14. (en)E-Bike Sales Are Surging in Europe, The New-York Times, 18 août 2014
  15. « Qu'achète-t-on comme vélo et pour quoi faire ? » (consulté le 17 janvier 2011)
  16. Matra retrouve du souffle avec le vélo électrique
  17. Marché du vélo électrique – 46.100 ventes en 2012 en France
  18. challenge vélo électrique, sur le site aisne02geii.e-kart.fr

Annexes[modifier | modifier le code]

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Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]