Vélo électrique : capteur de couple, transmission, moteur moyeu, fourche… le lexique ultime à connaître

Ce n’est un secret pour personne, la terminologie de l’univers du cyclisme est déjà particulièrement riche en vocabulaire. Sans surprise, l’avènement du vélo à assistance électrique (VAE) y apporte son lot de nouveautés. Si le vélo en lui-même reprend une architecture classique, avec un cadre, des roues, un guidon, et des pédales, il est important de connaître les spécificités liées à son fonctionnement électrique.

Du type de moteur à la transmission, en passant par les batteries et leurs caractéristiques, on récapitule les termes à maîtriser autour de l’assistance au pédalage afin de faire un choix éclairé. Enfin, tous les utilisateurs n’exploitent pas forcément leur VAE dans les mêmes conditions (100 % citadin, longs parcours, usage mixte, tout-chemin, etc). C’est donc également l’occasion de revenir sur les différents éléments de confort et de sécurité, qui sont eux aussi des critères à ne pas négliger, et à prendre en compte selon vos attentes. C’est parti !

Les cadres et la fourche d’un vélo électrique

Cadre bas, cadre ouvert

Pour rappel, le cadre représente le « corps » de votre vélo, électrique ou non. Généralement disponible en plusieurs tailles, il peut adopter différentes formes en fonction du type de vélo, afin d’en privilégier l’accessibilité ou la rigidité. Un cadre bas correspond à l’absence de tube supérieur, permettant de maximiser la facilité d’enjambement du vélo.

On parle également de cadre dit « ouvert » ou encore « mixte ». Il existe également des modèles dont le tube supérieur est présent, mais plus incliné afin de conserver un bon compromis rigidité/accessibilité. Le cadre bas est très pratique en usage urbain au quotidien.

Cadre haut, cadre fermé

De son côté, le cadre haut, également appelé cadre « fermé », représente la forme traditionnelle dite en diamant en raison de sa forme triangulaire. Si celui-ci nécessite un effort supplémentaire pour enjamber le vélo, il a pour avantage de participer à la rigidité de l’ensemble. Cela permet de maximiser la robustesse du vélo, notamment en usage mixte et non exclusivement urbain.

Le vélo peut alors « encaisser » davantage, en particulier sur chaussée dégradée. Plus la rigidité du cadre est bonne, meilleure est la transmission de la puissance développée lors du pédalage, et la précision de l’ensemble. Pour un usage strictement urbain, choisir un cadre ouvert ou fermé sera davantage une question de confort et d’appréciation esthétique.

Fourche

La fourche d’un vélo permet de faire le lien entre le cadre, le guidon et la roue avant. On parle principalement de fourche rigide et de fourche suspendue. La première, de conception simple, équipe la plupart des VAE. Elle peut être en aluminium, en acier, voire en carbone sur les modèles haut de gamme.

De son côté, la fourche suspendue permet de bénéficier d’une suspension de la roue avant. Un effet ressort très appréciable pour gommer les irrégularités (et donc les chocs) de la route, et qui participe aussi au confort de la direction du vélo. Mais attention : il vaut mieux opter pour un vélo doté d’une bonne fourche rigide, que d’un modèle à bas prix doté d’une fourche suspendue de qualité discutable, préjudiciable au bon comportement du VAE.

Batterie et autonomie d’un vélo électrique

Batterie

La batterie sert à alimenter le moteur d’un vélo à assistance électrique. Celle-ci est parfois amovible, et son emplacement varie en fonction du type de VAE. La batterie peut être placée sous le porte-bagages à l’arrière, ou encore sur le tube oblique du cadre. Selon la conception et le niveau de finition, la batterie peut également être intégrée au tube oblique, voire placée à l’intérieur de celui-ci et protégée par un cache.

Sur certains modèles, notamment les vélos pliables, elle peut être installée devant le guidon comme sur le Brompton Electric. La batterie est composée d’un boîtier contenant les cellules, la carte électronique dédiée à sa gestion, ainsi qu’un port de charge. Il existe plusieurs technologies de batteries (lithium-ion, nickel-cadmium, nickel hydrure métallique), et leur capacité énergétique est exprimée en watt-heure (Wh).

Capacité de la batterie (Ah/Wh)

Pour faire simple, les valeurs exprimées en Ah ou en Wh correspondent à la capacité énergétique de la (ou les) batterie(s) de votre vélo électrique. Plus la valeur indiquée est élevée, plus l’autonomie de votre VAE sera importante – bien que le poids du vélo joue aussi sur le rayon d’action.

Dans la mesure où la batterie représente un certain poids, et qu’elle devra potentiellement être retirée et installée de façon régulière (à chaque recharge), la capacité peut être un critère dans le choix de votre vélo. Plus la capacité est élevée, plus la batterie est grosse, et plus elle pèse lourd, sans compter son prix plus élevé. Et inversement.

Autonomie

L’autonomie d’un vélo électrique, exprimée en kilomètres (km), correspond à la distance que vous pouvez parcourir en profitant de l’assistance au pédalage. Celle-ci dépend principalement de la capacité énergétique de la batterie, ainsi que de sa gestion en fonction des niveaux/modes d’assistances choisis.

Bon à savoir : l’autonomie est également affectée par le poids de l’utilisateur, ainsi que toute charge supplémentaire sur le vélo. Il en va de même pour le dénivelé et les pentes. Plus vous sollicitez l’assistance électrique, plus vous consommez de l’énergie et réduisez l’autonomie. Et inversement.

Les freins d’un vélo électrique

Freins à disques

Rendus populaires par les VTT musculaires, les freins à disques hydrauliques sont une version miniaturisée de leurs homologues sur voitures et deux-roues motorisés. Ainsi, ils sont composés de disques en acier (solidaires au moyeu de la roue) pincés par des étriers. L’action sur le levier de frein active le ou les pistons dans l’étrier, poussant les plaquettes de frein contre le disque.

Les freins à disques assurent un freinage très efficace même sous la pluie, en utilisant le disque comme surface de freinage. Le système permet aussi et surtout un freinage précis et progressif, très confortable et sécurisant que ce soit en ville ou sur les chemins. Attention toutefois à ne pas freiner en continu sur une longue distance, au risque de faire chauffer le liquide de frein.

Freins à patins

Les freins à patins, que vous connaissez très certainement, consistent quant à eux en des patins qui serrent directement la jante sur les deux côtés. C’est ensuite la friction des patins sur la surface de freinage en acier de la jante qui fait ralentir le vélo. Les patins sont plus économiques, et moins exigeants en entretien. Leur fonctionnement présente toutefois l’inconvénient d’user progressivement la bande de freinage de la jante, jusqu’à la creuser et fragiliser la roue en elle-même.

Ils sont également moins efficaces sur du mouillé, et donc moins sécurisants que les freins à disques à conditions égales. La plupart des fabricants adoptent aujourd’hui directement des freins à disque. Le gain aérodynamique et la légèreté des patins peuvent toutefois être un atout dans la recherche de performances, sur des usages course notamment.

La transmission d’un vélo électrique

Groupe de transmission

Il s’agit de tout un ensemble d’éléments essentiels au bon comportement et aux performances d’un vélo. Le groupe de transmission, souvent appelé groupe tout court, réunit principalement les dérailleurs, la cassette, le pédalier, le boîtier de pédalier, et les freins.

Il existe aussi bien des groupes avec freins à patin, que des groupes avec freins à disque. Les groupes dédiés aux VAE réunissent les mêmes composants, issus d’une conception tenant compte de l’effort et du couple d’un moteur électrique afin de proposer sécurité, précision et confort optimaux à l’usage.

Chaîne et courroie

La transmission du mouvement des pédales vers la roue arrière est assurée par une chaîne (généralement en alliage d’acier), ou par une courroie de transmission. La chaîne, qui équipe traditionnellement les vélos musculaires mais aussi bon nombre de vélos à assistance électrique, est l’élément mécanique central d’un vélo.

Elle est constituée de « maillons », eux-mêmes composés de plaques extérieures, de plaques intérieures, de rouleaux, et d’axes pour réunir le tout. Certains vélos optent pour une courroie de transmission, beaucoup plus silencieuse qu’une chaîne, mais aussi plus durable et moins salissante. Si la courroie ne peut pas dérailler, elle n’est en revanche pas compatible avec un système de vitesses à différents pignons.

Cassette et plateau

Il s’agit de l’ensemble de pignons fixés au niveau de la roue arrière. La taille de la cassette dépend essentiellement du nombre de vitesses dont la transmission de votre vélo dispose. La cassette est un élément d’usure, et devra être remplacée si l’usure des pignons, que l’on contrôle au niveau des dents, est importante.

Enfin, la rotation de la cassette est entraînée par la chaîne ou la courroie de transmission, elle-même mise en mouvement par la rotation du plateau, constitué d’une ou plusieurs grandes roues dentées au niveau du pédalier.

Transmission à variation continue

La transmission à variation continue est l’équivalent de la boîte automatique sur une voiture, transposée au vélo électrique. Le changement de vitesses à variation continue permet de rouler sans se préoccuper de la vitesse à « engager ». La transmission électronique s’adapte continuellement en fonction de l’allure de l’utilisateur, et du dénivelé. Au besoin, une sélection « séquentielle » reste disponible au niveau de la commande déportée afin de gérer soi-même la transmission en cas de nécessité.

Le moteur, l’assistance et les capteurs d’un vélo électrique

Assistance électrique

Avant d’entrer dans les éléments qui l’entourent, il convient de revenir sur l’assistance au pédalage. Contrairement à ce que l’on peut croire, surtout lorsque l’on n’est pas encore familier avec, un VAE n’avance pas tout seul, comme le ferait une trottinette électrique par exemple.

Comme son nom l’indique, le vélo à assistance électrique fournit une assistance au pédalage, ce qui implique… de pédaler ! Ce qui rend la conduite plus facile, plus confortable, et demande surtout moins d’efforts de la part de l’utilisateur. Le niveau et les performances d’assistance dépendent quant à eux du moteur, de sa puissance, de sa technologie, ainsi que de ce qui l’entoure (type de transmission, capteur du pédalier, poids de l’ensemble vélo/utilisateur, etc).

Couple

En mécanique, le couple est un principe physique que l’on peut traduire par une force de rotation. Celui-ci s’exprime en newton mètre (Nm), soit ce que l’on appelle le moment d’une force. Plus concrètement, plus le couple est élevé, plus la poussée et la vivacité d’un vélo électrique lors des démarrages et des relances seront importantes. Pour avoir un ordre d’idée, un couple d’environ 45 Nm est idéal pour un vélo urbain, et peut grimper à plus de 80 Nm pour un VTTAE. Plus le couple est élevé, plus la montée d’une pente ou encore la reprise d’allure sont aisés.

Moteur moyeu ou roue

Le moteur moyeu, également appelé moteur roue ou « hub », se caractérise comme son nom l’indique par son intégration dans le moyeu d’une roue. Celui-ci peut se trouver aussi bien à l’avant, solution simple et économique, qu’à l’arrière. Selon son emplacement, le moteur roue présente différents avantages et inconvénients, essentiellement liés à l’adhérence sur sol mouillé et au confort au démarrage en raison des à-coups, en particulier dans la roue avant.

Il existe aujourd’hui des moteurs moyeu très compacts, à la fois plus légers et plus efficaces, placés dans la roue arrière. C’est notamment le cas du Mahle X20 que l’on retrouve sur l’Origine Help Fast Urban.

Moteur pédalier ou central

Le moteur central, ou « mid-drive », vient quant à lui se placer au niveau du pédalier de votre VAE. Ce système est plus élaboré que le moteur roue, grâce à une réactivité et des performances directement liées à l’effort de l’utilisateur sur les pédales. L’assistance au pédalage est plus douce et progressive que celle fournie par le moteur moyeu, grâce à une gestion plus précise de la montée en vitesse.

Capteur de couple

Le capteur a pour rôle de détecter l’effort de l’utilisateur sur les pédales afin de « réveiller » le moteur et donc l’assistance électrique. Il en existe deux types : le capteur de couple, et le capteur de rotation. Pour simplifier, le capteur de couple étant sensible à l’effort sur les pédales, il permet une réactivité immédiate du moteur électrique. Un équipement très pratique, notamment lors des démarrages en côte par exemple. Sans surprise, le coût d’un VAE équipé d’un capteur de couple est plus élevé qu’un modèle équivalent doté d’un capteur de rotation.

Capteur de rotation

Contrairement au capteur de couple, le capteur de rotation n’est pas sensible à la force exercée. Comme son nom l’indique, son rôle est de détecter la rotation du pédalier, afin d’indiquer au moteur électrique qu’il est temps de lancer l’assistance au pédalage. Tous les capteurs de rotation ne se valent pas, et leur réactivité varie selon la qualité des composants et donc la gamme de prix des vélos qu’ils équipent.

Certains capteurs de couple lancent l’assistance au bout d’un demi tour de pédalier, là où d’autres nécessitent un tour complet. À modèle équivalent, un vélo équipé d’un capteur de rotation est en principe moins cher que celui équipé d’un capteur de couple.

Mode de conduite et niveau d’assistance

Les VAE sont souvent dotés de plusieurs modes de conduite, qui influent directement sur le niveau d’assistance électrique. Qu’ils soient nommés (Eco, Tour, Boost, Sport, Turbo, etc) ou numérotés, les modes agissent sur la puissance et le couple délivrés par le moteur électrique.

Plus le niveau d’assistance est élevé, plus la propulsion du vélo sera importante par rapport à l’effort fourni par le conducteur. Et inversement. Un niveau d’assistance plus ou moins élevé impacte directement la sollicitation de la batterie, et donc l’autonomie du vélo électrique.

Aide à la marche et Walk Assist

Certains VAE sont équipés d’une fonctionnalité d’aide à la marche, qui permet de donner une légère impulsion lorsque l’on marche à côté du vélo. L’aide à la marche est pratique sur les vélos relativement lourds, de surcroît lorsque l’on doit beaucoup se déplacer aux côtés de notre vélo sur une journée, ou régulièrement dans la semaine.

Il suffit de maintenir le bouton dédié au Walk Assist, pour activer ce mode généralement plafonné à 4 km/h afin d’éviter toute mauvaise surprise.

Commande déportée

Il s’agit essentiellement des commandes au guidon de votre VAE. La commande déportée réunit généralement le bouton de mise sous tension, des boutons de sélection de niveau d’assistance, ainsi que le contrôle de l’éclairage ou encore de l’aide à la marche (ou « Walk Assist »).

En fonction de l’équipement au guidon, notamment en présence d’un écran de bord, la commande déportée permet également de défiler parmi les différentes informations telles que la distance parcourue, le totaliseur kilométrique journalier, l’autonomie restante, et même la consommation d’énergie. Certains vélos peuvent être équipés d’écrans couleur, d’affichage LCD, ou de témoins LED contrôlés depuis la commande déportée.