4. Choix technique et compromis

    Le choix du moteur est fonction de la puissance qu'il peut fournir et de la vitesse donc du terme k (9) pour une certaine tension de l'accumulateur. Le choix du contrôleur se détermine à partir du courant moteur en régime établi de vitesse mais aussi le courant maximal lors de l'accélération. Enfin le choix des batteries va dépendre du nombre d'éléments, du volume, de la masse, du prix mais aussi du taux de décharge qu'elles peuvent accepter. Chaque type de batterie a une certaine tension en fonction de sa composition.

    Donc, pour une batterie de 48V, il faudra un certain nombre d'éléments appelés S. L'élément électrochimique en fonction de sa fabrication est aussi limité en valeur du courant de charge.

    Or, celui-ci est important lors de la récupération d'énergie. Par conséquent, lors des courants de charge et de décharge important, l'accumulateur chauffe ce qui peut détruire les éléments ou diminuer leur durée de vie.

Le tableau suivant caractérise la technologie en 2010 d'un accumulateur de 48V 10A.H

Type de batterie

Volume cm3

Masse

Prix 2010

Prix 2011

Taux de charge max

Taux de décharge max

Resistance Interne

Plomb 4 S

6000

20 kg

200 €

200 €

2A

10 A

?

Ni MH 40S

2500

8 kg

550 €

550 €

5 A= 0.5C

10 A =1C

?

Li-PO 12S

1500

3 kg

450 €

220 €

10 A= 1C

100 A =10C

1 mW

    A partir de ce tableau, on peut en conclure que seules les nouvelles batteries Li-PO peuvent être utilisées pour un vélo électrique. Evidemment, plus on veut aller vite et plus il faudra de tension donc d'éléments et plus le prix de l'accumulateur sera important. Par contre, plus la tension de l'accumulateur est importante pour une puissance résistante donnée et plus le courant fourni par l'accumulateur sera faible. Dans ce cas, le taux de décharge sera plus faible.

    Pour limiter la valeur du courant de décharge de l'accumulateur, le contrôleur doit être paramétré pour un courant maximum au démarrage et un courant minimum au freinage. Il y aura donc un compromis entre ces courants extremums et les temps d'accélérations et de décélérations.

    Un bon compromis pour un moteur 1000W est une tension accumulateur entre 48V et 72V avec une capacité énergétique de 10 à 15 A.H. Nos batteries li-po de 500 W.h peuvent supporter 500 à 2500 cycles de charge et décharge pour une autonomie de 40 km sans pédalage à 80 km avec pédalage.

    Donc, le vélo fera dans le cas le plus défavorable 20.103 km voire 200.103 km avec le même accumulateur. Nous n'utilisons pas de BMS (batterie management de sécurité) qui limite le courant de décharge puisque le variateur le fait. Par contre, le chargeur d'accumulateur mesure toutes les tensions des éléments et les rééquilibrent pour que tous les éléments soient chargés à 100% sans dépasser leurs tensions maximales.

    Le tarif domestique de l'électricité en France est de 0,08 € pour 1 kWh, donc 0,1 € pour 100km sans pédalage.

    Si l'on prend en compte le prix des batteries en 2011 et leur durée de vie, le coût pour faire 100 km passe à 1,2€ voire à 0,2€ pour 2500 cycles de charge. Après avoir déterminé le coût énergétique du vélo électrique, nous allons le comparer à d'autres formes d'énergies pour savoir si le vélo est vraiment viable.