Vélos électriques : une nouvelle révolution à pédales

Principe de fonctionnement : capteur, contrôleur, modes d’assistance

Le fonctionnement d’un vélo électrique se résume en trois étapes : le capteur détecte le pédalage, le contrôleur calcule à partir de ce signal et du mode choisi le courant à envoyer au moteur, et le moteur ajoute la force correspondante. Ce cycle se répète des dizaines, voire des centaines de fois par seconde : plutôt que de sentir une machine intervenir, le cycliste a l’impression que « ses jambes sont soudain devenues plus fortes ». Le type de capteur et la finesse de réaction du contrôleur sont les principaux facteurs du ressenti.

Capteur de cadence ou capteur de couple

Le capteur de cadence, composé d’un anneau aimanté et d’un capteur à effet Hall près du pédalier, détecte simplement si les pédales tournent. Dès qu’elles tournent, une puissance prédéfinie s’enclenche ; dès qu’elles s’arrêtent, elle se coupe. Il est bon marché et fiable, mais comme le moteur délivre sa puissance prédéfinie même quand on effleure les pédales, le vélo peut « bondir » au démarrage, et l’assistance n’étant pas liée à l’effort fourni, la sensation est moins naturelle. On le trouve surtout sur les modèles d’entrée de gamme à moteur-moyeu.

Le capteur de couple mesure la torsion ou la déformation infime de l’axe de pédalier ou de la patte arrière pour savoir avec quelle force le cycliste appuie réellement. L’assistance est proportionnelle : forte si vous appuyez fort, légère si vous appuyez doucement, ce qui se rapproche le plus d’un vélo classique. Comme l’assistance augmente précisément au moment où vous forcez en côte, la batterie est aussi utilisée plus efficacement. La plupart des systèmes à moteur pédalier reposent sur un capteur de couple, et les modèles récents combinent souvent cadence et vitesse pour affiner la réponse.

Contrôleur et modes d’assistance

Le contrôleur est le cerveau du vélo électrique. Il détermine le courant du moteur en combinant le signal du capteur, la vitesse de la roue, la tension et la température de la batterie et le mode d’assistance choisi. C’est aussi lui qui réduit progressivement l’assistance à l’approche de la vitesse légale pour la couper totalement à 25 km/h, ou qui limite la puissance si la batterie chauffe trop. Changer de mode depuis l’écran ou la commande au cintre modifie le « rapport entre la force du cycliste et l’apport du moteur » ; les noms varient selon les fabricants, mais on compte généralement 4 ou 5 niveaux, du type Eco, Tour, Sport et Turbo. Par exemple, le mode Eco ajoute 50 à 60 % de la force du cycliste, le mode Turbo plus de 300 %. Les modèles récents proposent aussi un mode « Auto » ou « eMTB » qui ajuste automatiquement l’assistance selon la situation.

Autre fonction à connaître : l’assistance à la marche. Tant que vous maintenez le bouton enfoncé, le vélo avance à l’allure de la marche, autour de 6 km/h ; c’est très utile pour pousser un lourd vélo électrique dans une rampe. Elle fonctionne sans pédaler, mais étant limitée à l’allure de la marche, elle est autorisée dans la plupart des pays.

Les types de moteurs : moteur-moyeu ou moteur pédalier

Selon leur emplacement, les moteurs de vélo électrique se divisent en deux grandes familles : le moteur-moyeu et le moteur pédalier (moteur central). Le moteur-moyeu est logé dans le moyeu (l’axe central) de la roue avant ou arrière et entraîne directement la roue. Le moteur pédalier est placé au niveau du boîtier de pédalier ; sa force s’ajoute au plateau et passe par la chaîne et le dérailleur pour atteindre la roue arrière. Aucun n’est meilleur dans l’absolu : leurs avantages et inconvénients se départagent nettement selon l’usage et le budget.

Moteur-moyeu : simplicité et prix

Simple et indépendant de la transmission, le moteur-moyeu n’impose aucune charge supplémentaire à la chaîne ni aux pignons. Il est bon marché et présente un avantage pratique : même si la chaîne saute, on peut continuer grâce au moteur. Le moyeu à réducteur, avec engrenages internes, est compact, léger et offre un bon couple au démarrage ; le moteur à entraînement direct, sans engrenages, est quasi silencieux et très durable, mais lourd. Son inconvénient : lié à la vitesse de rotation de la roue, le moteur ne profite pas des changements de vitesse. Dans les longues côtes raides, il peine à bas régime et surchauffe facilement ; le poids concentré sur une roue alourdit aussi un peu la conduite. Un moteur-moyeu avant peut donner une impression de glissade de la roue avant sur sol mouillé ou gravillonné, et un moteur-moyeu arrière oblige à débrancher le câblage pour réparer une crevaison.

Moteur pédalier : efficacité et naturel

Le moteur pédalier tire parti des vitesses du vélo : en rétrogradant en côte, le moteur reste lui aussi à un régime efficace. Avec une même batterie, il est plus facile d’obtenir une meilleure capacité en montée et une plus grande autonomie, et son poids, concentré bas au centre du vélo, préserve un équilibre proche de celui d’un vélo classique. Associé à un capteur de couple, il offre des sensations très naturelles : il est devenu le standard de fait des VTTAE et des vélos de ville haut de gamme. En revanche, il coûte plus cher, et comme la force du moteur passe aussi par la chaîne et la cassette, la transmission s’use plus vite. Changer de vitesse en pleine charge peut faire sauter la chaîne ou la rendre bruyante : prenez l’habitude de relâcher légèrement l’effort au moment de passer une vitesse.

Tout sur la batterie

Le composant qui détermine le prix, le poids et l’autonomie d’un vélo électrique est sans conteste la batterie. Sa fiche technique mentionne V (volts), Ah (ampères-heures) et Wh (wattheures) ; le chiffre directement lié à l’autonomie est le Wh. Il représente la « quantité totale d’énergie stockée » et se calcule ainsi : tension (V) × capacité (Ah). Par exemple, une batterie 36 V 14 Ah donne 36 × 14 = 504 Wh, et une batterie 48 V 10,5 Ah environ 504 Wh également : elles contiennent pratiquement la même énergie. Si une fiche produit ne met en avant qu’une « grosse capacité en Ah », multipliez-la par la tension pour comparer équitablement.

Types de cellules : 18650 et 21700

Une batterie de vélo électrique est un « pack » réunissant plusieurs dizaines de cellules lithium-ion cylindriques. Le format le plus ancien est la cellule 18650, de 18 mm de diamètre et 65 mm de long, d’une tension nominale d’environ 3,6 V et d’une capacité généralement comprise entre 2,5 et 3,5 Ah. La cellule 21700, de 21 mm de diamètre et 70 mm de long, se répand rapidement : chaque cellule stocke environ 4 à 5 Ah, ce qui permet d’atteindre la même capacité avec moins de cellules ; moins de connexions, c’est aussi plus de fiabilité et une meilleure dissipation thermique. Brancher les cellules en série (S) augmente la tension, en parallèle (P) la capacité. Un pack 36 V est généralement en « 10S » (10 cellules en série), un pack 48 V en « 13S ».

Durée de vie et cycles de charge

Une batterie lithium-ion perd un peu de capacité à mesure qu’on l’utilise. Le « cycle de charge » correspond à une charge cumulée de 100 % de la capacité : deux charges de 50 % comptent pour un cycle. Selon le fabricant et la qualité des cellules, les batteries de vélo électrique sont généralement annoncées comme conservant 70 à 80 % de leur capacité initiale après 500 à 1 000 cycles. Pour quelqu’un qui fait 10 km de trajet par jour, cela représente plusieurs années d’usage sans gêne notable. Ce qui abrège le plus la vie d’une batterie : la chaleur, la décharge complète et le stockage prolongé à 100 %.

Les spécialistes recommandent donc, au quotidien, de rouler et de recharger entre 20 et 80 %. La veille d’une longue sortie, vous pouvez charger à 100 %, mais évitez de laisser la batterie pleine plusieurs jours sans rouler. En hiver ou pour une longue période d’inactivité, stockez-la vers 40 à 60 % dans un local frais et sec (environ 10 à 20 °C), vérifiez la charge tous les un ou deux mois et rechargez si elle a trop baissé. Par grand froid, les réactions chimiques ralentissent et la capacité comme la puissance baissent temporairement : ce n’est pas une panne, c’est normal. En revanche, recharger une batterie gelée risque de provoquer un dépôt de lithium métallique dans les cellules : laissez-la se réchauffer suffisamment à température ambiante avant de la charger.

Sécurité incendie : les règles à respecter absolument

Une batterie lithium-ion concentre beaucoup d’énergie ; endommagée, elle peut entrer en « emballement thermique ». Une cellule surchauffe, la chaleur se propage aux cellules voisines et l’incendie se propage en chaîne : un extincteur ordinaire peine à l’éteindre et des gaz toxiques se dégagent. En Corée comme ailleurs, une grande partie des incendies d’engins de déplacement électriques signalés est liée à des chargeurs non certifiés, à des batteries modifiées ou reconditionnées, à des batteries ayant subi un choc et à des charges prolongées en intérieur.

Qu’est-ce qui détermine l’autonomie ?

« Combien de kilomètres avec une charge ? » est la question la plus fréquente sur le vélo électrique, mais la réponse est toujours : « cela dépend ». Avec la même batterie de 500 Wh, on peut largement dépasser 100 km en roulant tranquillement en mode Eco sur le plat, et avoir du mal à atteindre 30 km en grimpant des chemins de montagne en mode Turbo. L’énergie consommée se répartit entre la résistance au roulement (pneus et revêtement), la résistance de l’air (proportionnelle au carré de la vitesse) et la résistance en montée (poids × pente) ; la part assurée par le moteur dépend du mode d’assistance.

La meilleure unité pour comprendre l’autonomie est donc le Wh/km, l’énergie consommée pour parcourir 1 km. Pour des trajets domicile-travail sur le plat, comptez environ 5 à 10 Wh/km ; avec beaucoup de côtes ou un mode élevé, 15 Wh/km et plus sont courants. En divisant la capacité de la batterie par cette valeur, on obtient l’autonomie approximative. Le calculateur ci-dessous donne une estimation à partir d’un modèle physique simplifié reposant sur ce principe.

La réglementation coréenne du vélo électrique

En Corée, la définition légale du vélo électrique figure dans la « Loi sur la promotion de l’usage du vélo » (ci-après, loi sur le vélo). Celle-ci définit le « vélo électrique » comme un vélo équipé d’un moteur électrique destiné à compléter la force humaine et réunissant toutes les conditions suivantes.

1. Il avance grâce à la force combinée des pédales (y compris manuelles) et du moteur, et ne peut pas avancer avec le seul moteur : il doit donc s’agir d’un système d’assistance au pédalage (PAS).
2. Le moteur ne fonctionne pas au-delà de 25 km/h : à partir de 25 km/h, le vélo ne doit avancer que par la seule force humaine.
3. Le poids total du vélo, équipements fixés compris, est inférieur à 30 kg.

Un vélo à assistance au pédalage qui remplit ces conditions et a obtenu la vérification de sécurité prévue par les normes en vigueur (certification KC, etc.) est légalement considéré comme un « vélo » : depuis mars 2018, il peut circuler sur les pistes cyclables. Ni permis, ni plaque d’immatriculation, ni assurance obligatoire. En revanche, les enfants de moins de 13 ans ne sont pas autorisés à conduire un vélo électrique, et comme pour le vélo, le port du casque est obligatoire.

Qu’en est-il des modèles à accélérateur ?

Un modèle à accélérateur, qui avance au seul moteur lorsqu’on actionne un levier ou une poignée tournante au cintre, sans pédaler, ne remplit pas la première condition : il n’est donc pas un « vélo électrique » au sens de la loi sur le vélo. Ces engins relèvent, au regard du Code de la route coréen, des cyclomoteurs ; ceux dont la vitesse maximale est inférieure à 25 km/h et le poids inférieur à 30 kg, et qui ont obtenu la vérification de sécurité, sont traités comme des engins de déplacement personnel motorisés (EDPM), au même titre que les trottinettes électriques. Les EDPM exigent au minimum un permis cyclomoteur (16 ans révolus), et l’absence de casque ou le transport d’un passager sont sanctionnés par des amendes. Les engins à accélérateur qui sortent de ces limites sont considérés comme des cyclomoteurs ordinaires (deux-roues motorisés), ce qui peut entraîner d’autres obligations, comme la déclaration d’usage et l’assurance. Les modèles « mixtes », dotés à la fois de l’assistance au pédalage et d’un accélérateur, prêtent facilement à confusion : avant d’acheter, vérifiez impérativement selon quelle norme le produit a été certifié.

Réglementations étrangères comparées

La philosophie réglementaire varie d’un pays à l’autre. L’Union européenne, sur la base de la norme européenne EN 15194, assimile aux vélos ordinaires les vélos à assistance au pédalage (pedelecs) d’une puissance nominale continue de 250 W maximum dont l’assistance se coupe à 25 km/h. L’assistance à la marche (6 km/h max.) est autorisée, mais un accélérateur plus rapide ne l’est en principe pas. Le « speed pedelec » (S-pedelec), qui assiste jusqu’à 45 km/h, relève d’une catégorie distincte de deux-roues (L1e-B), soumise à immatriculation, assurance, permis et casque.

Aux États-Unis, la réglementation fédérale définit comme produit de consommation le vélo électrique à basse vitesse de moins de 750 W, dont la vitesse au seul moteur est inférieure à 20 mph (environ 32 km/h) ; de nombreux États le subdivisent en un système de trois classes qui détermine où il peut circuler. Le Japon, de façon originale, réglemente le « taux d’assistance » : jusqu’à deux fois la force humaine à basse vitesse, puis un taux décroissant avec la vitesse jusqu’à zéro à 24 km/h.

* La loi coréenne sur le vélo repose sur la vitesse, le poids et le mode de fonctionnement ; les exigences détaillées de puissance et de sécurité relèvent des normes de vérification de sécurité. Aux États-Unis, la réglementation varie fortement d’un État à l’autre : consultez la loi de l’État concerné. Un produit de classe 2 ou 3 acheté à l’étranger peut ne pas être conforme aux normes coréennes.

Les types de vélos électriques

Le vélo électrique se décline aujourd’hui en autant de formes que le vélo classique. Seuls le moteur et la batterie sont communs : selon l’usage, la conception du cadre, la transmission et l’emplacement de la batterie diffèrent totalement. Voici les quatre principaux. Pour la classification des vélos classiques, consultez aussi le chapitre 02 Types de vélos.

Guide d’achat : 7 questions pour ne pas se tromper

Le vélo électrique coûte plus cher qu’un vélo classique, et sa batterie et ses composants électriques rendent le service après-vente essentiel. Plutôt que de décider sur le design et le prix, répondez une à une aux questions suivantes : le modèle qui vous convient se dessinera de lui-même.

1. Où et combien allez-vous rouler ?

Notez d’abord la distance aller-retour quotidienne et le dénivelé du parcours. Pour 20 km aller-retour sur le plat, une batterie d’environ 400 Wh et un moteur-moyeu suffisent ; dans un quartier vallonné, un moteur pédalier avec capteur de couple augmente nettement la satisfaction. Avec le calculateur d’autonomie ci-dessus, prévoyez une marge de 1,5 à 2 fois la capacité nécessaire : vous serez tranquille même quand la batterie vieillira ou que l’hiver arrivera.

2. Le vélo respecte-t-il les normes et certifications coréennes ?

Vérifiez qu’il s’agit bien d’une assistance au pédalage, que l’assistance se coupe à 25 km/h, que le poids total est inférieur à 30 kg et qu’il porte la marque de vérification de sécurité (KC). Les produits achetés directement à l’étranger ou équipés d’un accélérateur peuvent ne pas remplir les conditions coréennes du « vélo électrique ». Vérifiez aussi séparément la certification de la batterie et du chargeur.

3. Qui a conçu le système moteur-batterie ?

La satisfaction à long terme dépend de deux points : le moteur, la batterie et l’écran forment-ils un système intégré d’un même fabricant, et celui-ci dispose-t-il d’un réseau de service officiel en Corée ? Demandez si vous pourrez trouver une batterie d’origine lorsqu’il faudra la remplacer dans 3 à 5 ans, et s’il existe près de chez vous un atelier équipé du logiciel de diagnostic. Avec un système bon marché sans marque, il arrive qu’en cas de panne, faute de pièces, le vélo entier devienne inutilisable.

4. Est-il à votre taille, et pouvez-vous le porter ?

Un vélo électrique reste un vélo. Si la taille du cadre, la hauteur d’enjambement et la position du cintre ne vous conviennent pas, le moteur n’y changera rien. Les méthodes de réglage détaillées figurent dans le chapitre 04 Montage et réglage. Si vous devez le monter dans un escalier d’immeuble, dans un ascenseur ou sur un porte-vélos de voiture, soulevez-le pour juger de son poids réel. Vérifiez aussi si la batterie est amovible, et ce que pèse le vélo sans elle.

5. Les freins et les pneus sont-ils à la hauteur ?

Plus lourd et plus rapide en moyenne qu’un vélo classique, le vélo électrique exige un freinage particulièrement performant. Les freins à disque hydrauliques sont les plus recommandés, et les pneus de type « E-Bike Ready », conçus pour la charge d’un vélo électrique, résistent mieux aux crevaisons et à l’usure. La présence d’équipements pratiques de série, comme garde-boue, éclairage et porte-bagages, pèse aussi beaucoup dans le coût total.

6. L’avez-vous essayé ?

La différence entre capteur de cadence et capteur de couple, ou entre moteur-moyeu et moteur pédalier, se sent en quelques minutes d’essai. Si possible, testez trois situations : le démarrage, les virages à basse vitesse et la montée. Que le vélo bondisse ou non au démarrage, que l’assistance se coupe instantanément ou non quand vous arrêtez de pédaler : ce sont des points directement liés à la sécurité.

7. Avez-vous calculé le coût total de possession ?

Au-delà du prix d’achat, pensez au remplacement de la batterie (plusieurs centaines de milliers de KRW), à la fréquence de remplacement des consommables et aux frais de stationnement et d’antivol. Si le vol vous inquiète, un traceur GPS ou une assurance vol peuvent valoir la peine. Le calculateur de coût des trajets ci-dessous vous permet de comparer avec la voiture et les transports en commun pour estimer le délai d’amortissement.

Entretien et diagnostic

La partie mécanique d’un vélo électrique (chaîne, freins, pneus, dérailleurs) s’entretient exactement comme celle d’un vélo classique. Mais le poids et le couple supplémentaires accélèrent l’usure : mieux vaut rapprocher un peu les contrôles. Pour l’entretien de base, consultez le chapitre 05 Réparation ; nous détaillons ici l’entretien propre au système électrique et la conduite à tenir selon les symptômes.

Bonnes habitudes pour la batterie

Juste après une sortie, laissez refroidir la batterie une trentaine de minutes avant de la charger, et débranchez le chargeur une fois la charge terminée. Essuyez les contacts avec un chiffon sec pour éliminer poussière et humidité ; pour laver le vélo, retirez la batterie et, plutôt qu’un nettoyeur haute pression, utilisez un chiffon humide ou un jet à faible pression. Laisser la batterie dans une voiture en été ou en plein soleil nuit à la fois à sa durée de vie et à la sécurité.

Moteur et transmission

Avec un moteur pédalier, la chaîne peut s’user 1,5 à 2 fois plus vite que sur un vélo classique : contrôlez-la souvent avec un indicateur d’usure. Une chaîne allongée laissée en place entraîne avec elle les plateaux et la cassette, qui coûtent cher. Si le moteur émet un bruit de broyage ou des claquements, soupçonnez des vis de manivelle desserrées, des roulements usés ou des engrenages internes endommagés. Le carter moteur n’est généralement pas conçu pour être ouvert par l’utilisateur, et tout démontage annule la garantie : adressez-vous à un centre de service officiel.

Diagnostic des erreurs de capteurs et d’électronique

Quand un code d’erreur s’affiche ou que l’assistance se coupe soudain, la cause est souvent étonnamment simple. Le tableau ci-dessous présente les symptômes courants et les vérifications à faire soi-même en premier. La signification des codes varie selon le fabricant : consultez aussi le manuel.

Rouler en sécurité : casque, vitesse, distance de freinage

Le plus grand danger du vélo électrique, c’est qu’il permet d’aller plus vite que ce que permettrait votre forme physique. Quelqu’un qui roulait vers 15 km/h sur un vélo classique maintient sans effort 23 à 25 km/h en électrique. Le problème : automobilistes, piétons et autres cyclistes n’anticipent pas cette vitesse. L’automobiliste qui tourne à une intersection en se disant « c’est un vélo, il arrive doucement » est le scénario type des accidents de vélo électrique.

La vitesse et le poids se répercutent directement sur la distance de freinage. L’énergie cinétique est proportionnelle à la masse et au carré de la vitesse : à 25 km/h, elle est environ 2,8 fois plus élevée qu’à 15 km/h. Pendant une seconde de temps de réaction, on parcourt environ 7 m à 25 km/h ; en y ajoutant la distance de freinage sur sol sec, on dépasse facilement 10 m. Sur sol mouillé, c’est encore plus. Pour un vélo électrique, des freins performants, un éclairage avant et arrière suffisamment puissant et un casque bien ajusté sont donc indispensables.

Pour vos débuts en vélo électrique, entraînez-vous à démarrer et à vous arrêter plusieurs fois, dans le mode le plus bas, sur un terrain dégagé et tranquille. À l’arrêt, si vous laissez un pied sur la pédale avec un mode élevé, le vélo peut bondir dès que votre poids appuie involontairement sur la pédale. Aux feux, prenez l’habitude de baisser le mode ou de poser le pied à terre. La nuit, être vu compte autant que voir : associez vêtements réfléchissants et feu arrière en mode clignotant.

Environnement et coûts : est-ce vraiment rentable ?

Le vélo électrique est un moyen de transport qui consomme très peu d’énergie par kilomètre. Même à 10 Wh/km sur un trajet plat, il ne consomme qu’une infime fraction (quelques dizaines de fois moins) de l’énergie d’une voiture particulière sur la même distance. Même en comptant les émissions liées à la production d’électricité, ses émissions par kilomètre restent inférieures à celles de la voiture et de la plupart des transports en commun. Certes, la fabrication de la batterie et du moteur émet aussi du carbone, et la batterie en fin de vie doit passer par une filière de recyclage. Mais s’il remplace une partie des déplacements en voiture, le bénéfice environnemental est évident.

Même constat côté coûts. L’électricité elle-même ne coûte souvent que quelques dizaines de milliers de KRW par an, même en roulant toute l’année ; l’essentiel du coût réel tient à la dépréciation de la batterie (coût de remplacement divisé par la distance de sa durée de vie) et aux consommables comme les pneus, la chaîne et les plaquettes. Saisissez vos conditions de trajet dans le calculateur ci-dessous et modifiez vous-même les hypothèses en gris pour comparer.

Questions fréquentes