Vélo à transmission électrique

Le rendement d’une chaîne raisonnablement entretenue est supérieur à 90%. (C’est du ‘raisonnable’ qui inclut les branleurs comme moi, sinon on pourrait tabler sur plus de 95%.)
En conditions optimales (soit des vitesses de rotation fixes), un couple alternateur/moteur atteindrait au mieux ces 90%. Alors en conditions réelles et en ajoutant une batterie pour stocker le surplus… si on arrive à 70% ce sera le Pérou. Alors misérable, peut-être pas, mais c’est pas non plus 5%.

En attendant de voir sur quel type de véhicule ce sera utilisé, ça ressemble quand même beaucoup à un moyen de déguiser des véhicules électriques en VAE… avec les problèmes d’homologation que ça va engendrer. CQFD.

70 % c'est quand même mieux que les 30 ou 40 % d'un moteur thermique, non!!!!

cyclopette a écrit:

Mieux vaut être ignorant et curieux des évolutions que la vanité d'imaginer avoir raison sur tout, dans tous les sujets, et prendre systématiquement les développeurs de projets pour des imbéciles….  

Sur quelle base décrétez-vous que le rendement est « misérable » ? Les gens de Schaeffler semblent évoquer - 5% de rendement par rapport à une transmission neuve bien réglée.

Sur base des rendements bien connus des alternateurs et des moteurs électriques par comparaison aux rendements eux aussi bien connus des transmissions de vélo avec chaîne et dérailleur ou moyeu.

Avec une "transmission électrique", les pertes de la conversion énergie musculaire vers électricité par l'alternateur et de la conversion électricité vers énergie motrice s'additionnent.  Et ensuite, si ce n'est pas un moteur moyeu, il peut encore s'ajouter une perte dans la transmission vers les roues du véhicule.

Ensuite, il faut une batterie intermédiaire car le moteur a des pointes de courant au démarrage que l'alternateur ne peu pas fournir.

Ce genre de transmission facilite la conception du véhicule mais est une hérésie du point de vue efficacité énergétique.

Le surpoids sur un VTT-AE par rapport à une transmission avec pédalier-plateau-chaîne-dérailleur-cassette est évident.

Le poids entre 30 et 40kg d'un VTT-AE avec transmission électrique se base sur le poids des VTT-AE actuel les plus courants avec moteur central Bosch qui se situe aux environ de 25kg (le moteur pédalier Performance CX pèse environ 3kg, une grosse batterie de 625Wh environ 3.5kg auxquels il faut ajouter les câblage, le contrôleur, les capteurs...).

jagut a écrit:

70 % c'est quand même mieux que les 30 ou 40 % d'un moteur thermique, non!!!!

Les 70% mentionnés ne sont pas ceux d'un moteur mais de la "transmission électrique" de l'énergie du pédalage au moyeu de la roue motrice. A comparer avec 95% pour une transmission de vélo classique avec chaîne, dérailleur, cassette.

jagut a écrit:

70 % c'est quand même mieux que les 30 ou 40 % d'un moteur thermique, non!!!!

Ou que les 23% (de la puissance installée) du parc éolien français. Comment ça aucun rapport ? Ben pas moins qu’avec les moteurs thermiques sauf à admettre qu’on ne parle plus de VAE mais de véhicule électrique à assistance musculaire - et si 90% de l’énergie est fournie par les batteries, on en revient aux questions de poids, de processus de fabrication, des pertes dans le réseau de transport d’électricité, de conversion, etc.

Au sujet du rendement des vélos à transmission électrique, je vous invite à lire cet article: https://sites.google.com/site/serieshybridbikes/

Extrait, par Dr. Andreas Fuchs, Hochschule für Technik und Architektur Bern, HTA Bern, Schweiz :
Le RENDEMENT est le sujet sur lequel l'auteur rencontre le plus d'incrédulité.  Une partie de l'histoire est que beaucoup de gens surestiment le rendement des transmissions mécaniques des vélos. Une autre partie de l'histoire est que la combinaison de deux transmissions en un hybride, comme c'est le cas pour les pedelecs, a toujours un coût, y compris un coût énergétique. Par conséquent, même les soi-disant "experts" pensent que le rendement des transmissions des bicyclettes électroniques (c-à-d à transmission électrique) serait comparativement trop faible. L'auteur et ses collègues le pensaient aussi, jusqu'à ce qu'ils montent sur le premier modèle fonctionnel - ils ont alors commencé à repenser l'ensemble du concept et depuis, ils n'ont jamais cessé d'y travailler !
Afin de comprendre la question du rendement, considérons le moteur de pédalier très répandu. Si les pédélecs équipés d'un tel moteur de pédalier sont utilisés comme un vélo mécanique, c'est-à-dire si la puissance électrique est faible par rapport à la puissance humaine, le rendement est bon. Il est alors proche du rendement d'une bicyclette standard, non électrifiée. Cependant, si une grande quantité d'énergie électrique est transmise par la chaîne cinématique mécanique en plus de la puissance humaine, le rendement global diminue. Cela est dû au fait que l'énergie électrique doit passer par une très longue transmission, de la batterie à travers de nombreux éléments avant d'atteindre la transmission par chaîne et enfin la roue motrice et le sol.
Sur les vélos électroniques, la situation concernant le rendement est comme un miroir par rapport aux moteurs pédalier. Sous une alimentation principalement électrique, le rendement est aussi bon que celui d'un cyclomoteur ou d'un scooter électrique. La transmission de la batterie à la roue est très courte, les risques de pertes énergétiques sont minimes. Sous l'effet de l'énergie humaine, le rendement global est plus faible, car l'énergie humaine est convertie de mécanique en électrique, puis alimente le circuit électrique intermédiaire qui mène au contrôleur du moteur et au moteur. On pourrait donc conclure que les vélos électriques avec moteur à pédalier sont comparativement meilleurs pour les randonnées puisque, lors des randonnées, la puissance humaine est dominante. Grâce à la transmission mécanique, on peut toujours continuer, même avec une batterie complètement déchargée. Un vélo électronique équipé d'un pédalier-générateur et donc d'une transmission sans chaîne peut cependant être plus adapté comme vélo urbain, pour tirer des remorques, comme vélo électrique de transport de marchandises, comme vélo rapide et comme vélo d'escalade dans les régions vallonnées ou alpines, car dans tous ces modes d'utilisation, l'accélération est statistiquement très importante par rapport à la vitesse constante. Selon les tests d'Extraenergy, le rapport entre la puissance électrique et la puissance humaine se situe dans la plupart des pedelecs entre 1 et 2, et il est donc très logique d'avoir une efficacité maximale dans la transmission de l'énergie électrique comme c'est le cas dans les vélos électroniques.
Les mesures montrent que dans les vélos électroniques, l'énergie dépensée par la batterie par unité de distance (Wh/km) se situe dans la plage des vélos électriques. La raison en est que le comportement de l'utilisateur influence beaucoup le Wh/km des transmissions électromécaniques, dans la mesure où le choix de la vitesse, de la cadence et du couple de pédalage a une influence énorme sur la consommation d'énergie. Dans les bicyclettes électroniques, le cycliste peut choisir parmi de nombreux programmes de conduite définis par logiciel, mais il ne peut pas choisir de mauvaises vitesses ou des cadences et des couples de pédalage sous-optimaux, car il n'y a pas de vitesses mécaniques du tout.


Je pense donc que le rendement avancé par Schaeffler est un rendement global (musculaire+électrique) dans certaines conditons de roulage

Ce raisonnement est basé sur un VAE avec moteur pédalier.

Mais il existe aussi la solution du VAE avec moteur moyeu roue avant ou roue arrière.

Avec un moyeu moteur roue avant sur un VD propulsion (ou un moteur moyeu arrière sur un VC traction avant), les deux "moteurs", humain et électrique, sont totalement découplés l'un de l'autre.  Le rendement de l'un n'influe pas le rendement de l'autre et tout le raisonnement du Dr. Andreas Fuchs s’effondre.

Pour un moteur moyeu arrière, le découplage est aussi quasiment total.

Si on regarde les VAE avec une forte assistance et ou l'assistance est la source d'énergie principale, c'est à dire les speedpedelec, on constate que ceux qui sont vraiment puissants sont quasiment tous équipés de moteurs moyeu arrière avec cassette sur le moyeu ou parfois Pinion (les plus populaires sont les Stromer).  

Les Speedpedelec avec moteur pédalier utilisent très majoritairement des moteurs 250W (le plus courant est le Bosch Performance Speed, Panasonic et Specialized ont aussi des 250W 45km/h, les moteurs pédaliers plus puissants comme le Yamaha sont en voie de disparition) dont la programmation a été adaptée et la limite d'assistance augmentée à 45km/h et sont très loin de ce que la loi accepte pour des speedpedelec (soit 4000W, les Stromer sont aussi très loin de 4KW admis, la raison étant que si on veut exploiter 4KW et avoir une autonomie suffisante, il faut une énorme batterie très lourde sur un VDAE, les Stromer avec 650-850W sont déjà des vélos lourds).  

Ce qui se passe avec les speedpedelec confirme l'expérience du Dr. Andreas Fuchs.

Il n'en reste pas moins que le rendement moyen en pratique de ces moteurs moyeux est plus faible que le rendement théorique car ils sont utilisés une partie du temps dans une plage de vitesse de rotation pas optimale (pour les moteurs pédaliers, pour avoir un rendement optimum, il faut que le cycliste choisissent en permanence le bon rapport de transmission, ce que peu de cyclistes font en pratique).

Embrouillamini dont se contre-fichent les possesseurs de biclous qui croupissent au fond des caves, au seul motif que la transmission est usée, mal réglée ou inadaptée.  

Ils ne liront jamais les considérations techno-savantes de Fleur, mais ils s’exalteront en découvrant au hasard d’un catalogue / vitrine qu’il existe des vélos qui n’ont plus de vitesses qui craquent, ni chaîne qui déraille…. et par dessus tout : plus de cambouis !

Ces millions de personnes dont beaucoup ont perdu le plaisir de pédaler, n’ont rien à carrer de quelques pour-cent de rendement…. Et en plus, avec un tel système électronique ils seront toujours sur la bonne vitesse, celle de l’effort qui leur va bien, leur rendement physiologique et psychologique compensant largement les pouièmes de pertes mécaniques, ici ou là.  


Le sujet d’une transmission hybride série a été très bien abordé ici :
http://velorizontal.1fr1.net/t24532-velo-electrique-a-stockage-par-super-capacites?highlight=super+capacité

Voir notamment le lien de Lorenzo du 17 Déc 2020 sur la soutenance de thèse d’Edgar Tournon :
« Conception optimale d'un vélo à architecture hybride série et à base de supercondensateurs »
lequel est parvenu à la conclusion que ce type de transmission est pertinent avec un vélo utilitaire  et en ville où les  « stop & go » sont fréquents….

Pour les ignares qui l'ignorent encore, il existe les transmission par courroie sans cambouis, silencieuses (sans buit de moteur), sans batterie, sans moteur, sans alternateur, sans électronique et durables.

Bref pour de vrai biclous !

cyclopette a écrit:

Ces millions de personnes dont beaucoup ont perdu le plaisir de pédaler, […]

Ou alors ces ‘millions’ veulent une mob électrique.
Pas un vélo.

Voire… une trottinette électrique, comme il s’en est vendu et loué par millions ces dernières années, avec un bilan social et écologique pour le moins discutable.

Fleur a écrit:

Pour les ignares qui l'ignorent encore, il existe les transmission par courroie sans cambouis, silencieuses (sans buit de moteur), sans batterie, sans moteur, sans alternateur, sans électronique et durables.

Bref pour de vrai biclous !

Je crois que cyclopette parle d'eux justement.

Faites gaffe, vous allez finir par être d'accord un de ces jours!
Ca serait dommage pour l'ambiance "chiens-chats"  

Peut-être que, techniquement parlant, ces vélos fonctionnent, mais au prix de quelle technologie?
On est loin du simple biclou basique comme mon gros beach cruiser, qui est tellement sympa à vivre en ville pour le vulgum pecus.

Un vélo est simple à entretenir pour peu qu'on veuille s'en donner la peine.
Rien à voir avec l'entretien et la réparation d'une voiture moderne!

Justement, une voiture moderne (donc électrique) a peu d'entretien, d'ailleurs les réparateurs s'en inquiètent.
Pourquoi un vélo sans mécanique serait plus dur à entretenir. Mon VAE pour faire les courses a maintenant 11000kms et les seuls entretiens sont sur la chaine qui a été remplacé à 10000km et le nexus 7 et les freins à régler. Si, une petite mise à jour du logiciel Bosch! Et la batterie de 400Wh fait encore 60 à 80 kms.
Je pense que plus il y a de mécanique et moins les gens (ordinaires) sortent leur vélos (j'ai entendu, qui dorment dans le garage).

La transmission mécanique entre le pédalier et la roue est imbattable coté rendement.
Sur nos vélos couchés, il faut toutefois faire attention à l'état des roulettes, des tubes, de la chaine et des pignons pour ne pas trop perdre de watts.
Il me semble que l'on peut vite arriver à 80% de rendement en roulant toute l'année avec une transmission entretenue mais qu'il est impossible de maintenir parfaite. Les watts de pédalage se situent entre 100 et 150 watts au pédalier en déplacement quotidien. Ce qui ne favorise pas le rendement par rapport à une utilisation sportive.

En VAE si on regarde le rendement d'un moteur roue correctement dimensionné sur le plat, c'est environ de 82 et 85%.
Un générateur sur le pédalier peut avoir un rendement autour de 85%.

Il n'y a pas de perte dans la batterie et l'énergie est directement utilisée par le moteur.
On peut arriver à un rendement pédalier - roue de l'ordre de 70 à 72% (Un peu moins si le génerateur et le moteur comportent des engrenages)
La différence est de 20-25% avec une transmission par chaine + dérailleur tip-top mais cela fait moins de différence avec une transmission par chaine utilisée au quotidien.

Coté masse sur nos montures si on inclue la longue chaine, la cassette, la roue libre, le dérailleur, les tubes, les supports, les roulettes et les plateaux, il n'est pas certain que ce soit plus lourd qu'un petit générateur intégré au pédalier.
L'élimination de ces composants simplifie pas mal les choses coté entretien.


Système classique
120 watts de pédalage x 80 – 90% = 96 – 108 watts à la roue avec la chaine
150 watts d’assistances x 0,83 = 124 watts à la roue
=>220 -232 watts mécanique à la roue

Système hybride
120 watts de pédalage x 0,85 = 102 watts en sortie de générateur
150+102= 252 watts x 0,83 = 210 watts à la roue.
4,5 à 10% d’écart de puissance à la roue, ce n’est pas très significatif
Pour compenser la baisse de rendement de transmission indirecte on aura une augmentation de la consommation de 8,6 à 18%, Ce qui n’est pas vraiment perceptible.

Un "vélo" sans chaine, cela fait bizarre.

Bravo, Snickers, de ramener le sujet sur des bases concrètes / objectives !
Très intéressant

Ce calcul est fallacieux car :
- il sous estime totalement le rendement d'une transmission à dérailleur (cela tombe bien, il a une vidéo dans un autre post publié aujourd'hui qui donne le rendement d'une transmission à dérailleur !).
- il calcule la perte en pourcentage du total énergie du moteur énergie du pédalage avec une énergie du moteur supérieure à celle du pédalage et sous estime le rendement de la trans

Pour le pédalage seul, on passe de 115.2W à la roue (120 * 0.96) pour 96% de rendement (rendement repris de la vidéo précitée) à 84.66W (120W * 0.85 * 0.83 en reprenant les rendements de Snickers, pour mémoire les meilleures dynamo moyeu de vélo ont un rendement d'un peu plus de 70%, pas de 85%), la transmission électrique fait donc perdre 30.54W de plus que la mécanique, elle fait donc perdre 1/4 de la puissance du pédalage en plus que la transmission mécanique !

Évidemment si on ajoute la puissance du moteur, cette perte peut devenir négligeable, exemple avec un speedpedelec 4KW, perdre 30W représente 0,75%.

Bonsoir,
Merci Fleur !
Les régimes d'adaptations des moteurs et génératrices ,où le rendement n'est pas trop mauvais, réduisent la plage de fonctionnement..
Et ce n'est qu'un des points qui dégradent les performance ...
Même une transmission hydraulique aurait un meilleur rendement avec une dynamique de 600%

C’est à se demander pourquoi on ne couple pas systématiquement les moteurs thermiques à un alternateur et quatre moteurs-roues dans toutes les voitures ^^

je suis pour un groupe Ward-Leonard

Le pédalier entraine mécaniquement et à vitesse constante :

une génératrice de puissance
une petite génératrice d'excitation
La génératrice de puissance alimente en courant continu le moteur-roue dont on veut contrôler la vitesse

En contrôlant l'excitation de la génératrice de puissance, on contrôle sa tension de sortie et au final la vitesse du moteur-roue

Bon Matin,
Moi aussi j'adore: sur des locomotives ou des paquebots .
Les amants permanents ont du bon !

J'ai exploité ce genre de matériel pour une cage de laminoir dégrossissant des lingots d'acier de 5 T (maintenant il font 12 T)
Couple dès le démarage, vitesse variable, accélération et reverse
Le tout sans électronique

Avec les technologies actuelles on devrait pouvoir ramener à l'échelle du vélo

Fleur a écrit:

pour mémoire les meilleures dynamo moyeu de vélo ont un rendement d'un peu plus de 70%, pas de 85%

Bernard Cauquil qui a terminé 3e du SunTrip avec une transmission hybride série mesure un rendement de génératrice de 82%.
Voir ici: https://www.recumbent.news/2021/05/23/the-ultimate-tilting-solar-powered-serial-hybrid-delta-trike/

Pour son système, il a mesuré une perte de 12% par rapport à une transmission mécanique classique.

Fleur a écrit:

Ce calcul est fallacieux car :
- il calcule la perte en pourcentage du total énergie du moteur énergie du pédalage avec une énergie du moteur supérieure à celle du pédalage et sous estime le rendement de la trans

Comme cela a été écrit plus haut, c'est justement dans les cas ou la puissance musculaire est faible que la transmission hybride prend tout son sens.

Il n'est pire aveugle que celui qui ne veut pas voir

Mesures des dynamo moyeu vélo (qui sont en fait des alternateurs

Rendements :

Fahrradzukunft a écrit:

Als höchster Wirkungsgrad wurde 78 % für den SONdelux bei 10 km/h ermittelt und immer noch 70 % bei Tempo 30. Die PV-8 liegen mit 72 bis 74 % bei Tempo 10 und 68 bis 69 % bei Tempo 30 ebenfalls sehr gut. Der Sanyo H27 mit relativ konstanten 60 % kann sich aber ebenfalls sehen lassen

En résumé, la meilleure a un rendement situé entre 78 et 70% (en fonction de sa vitesse de rotation), la moins bonne 60%.

Et comme je l'ai écrit, le calcul de Snickers sous estime le rendement de la transmission à dérailleur, on perd bel et bien 30W de plus avec la transmission électrique, même avec 238W au total, c'est significatif.

Si c'est pour un speedpedelec 4KW, comme l'énergie musculaire devient négligeable par rapport à celle du moteur, autant totalement supprimer le système de pédalage et comme le dit IyhelM faire un cyclomoteur électrique puisque de toute façon les speedpedelec sont déjà dans cette catégorie dans la plupart des pays UE.

Pourquoi comparer une dynamo capable de sortir une dizaine de watts avec une génératrice pouvant en fournir plusieurs centaines? Les exigences ne sont pas les mêmes et tu sais très bien que c'est le cahier de charge qui dicte le design.

Les 82% de rendement de la génératrice de Bernard Cauquil ont été relevés en conditions réelles sur un vélo existant, et donc ne sont pas à mettre en doute.

Comme tu le vois dans les mesures de fahrradzukunft, le rendement n'est pas constant, il varie en fonction de la vitesse de rotation (tout comme celui des moteurs électrique d'ailleurs, ce que confirme aussi cedb).

Le rendement de la SON avec 78% max est assez proche des 82% de Bernard Cauquil mais peut chuter à 74%.

Quelle est la gamme de rendement de l'alternateur de Bernard Cauquil ?

A noter que ce rendement (très) variable (beaucoup plus que la variation de rendement d'une transmission à dérailleur) est bien connu pour les moteur moyeu direct drive, c'est un de leur inconvénient, et ce n'est pas repris dans les calculs de rendement de la transmission électrique.

L'avantage de la transmission série hybride de Bernard Cauquil est que la fréquence de pédalage est quasi constante, le rendement à donc été mesuré dans cette plage d'utilisation.

Mais tu as raison, Schaeffler, Mando et Bike2 investissent des centaines de milliers d'euros dans une technologie qui n'a aucun avenir. Ah si seulement ils avaient pu bénéficier des conseils d'experts...

On est d'accord que le but est de connaître le rendement d'un générateur pédalier, pas d'un moyeu dynamo.

Samural donne une source de 2021 de quelqu'un qui l'utilise sur un vélo en condition réelle, ce qui correspond parfaitement au sujet : on ne peux pas rêver de meilleur conditions de mesures.

Alors quel est le sens de nier ça et vouloir coûte que coûte se référer à une vieille étude qui date de 9 ans sur des moyeux dynamos ? (pas la même puissance, plage de vitesse variable alors qu'elle est constante sur un générateur pédalier)