LE VAE Vélo à Assistance Electrique

LE V.A.E
Vélo à Assistance Electrique
Un Projet potentiel pour
l ’initiation aux sciences de
l ’Ingénieur ?
Présentation
par Luc THOMAS
6 juin 2007
Définitions
VAE :ce sont les initiales de vélo à assistance électrique . C'est un mode de
déplacement électrique qui n'est reconnu comme vélo que sous certaines
réserves : ( législation)
Le moteur doit fonctionner uniquement en présence d'action sur les pédales.
Le moteur doit se couper immédiatement si le cycliste arrête de pédaler.
Il ne doit pas aider à dépasser 25 km/h,
Le moteur ne doit pas dépasser 250 w de puissance nominale.
La tension électrique ne doit pas dépasser 48 v.
Pas de poignée d'accélération, d'interrupteur, de bouton ou autre dispositif qui
permette au vélo d'avancer tout seul. Un réglage d'assistance (25%, 50% etc...) est
cependant possible.
Pourquoi un VAE ?
Les inconvénients du
vélo classique
Le vélo est un mode de déplacement (utilitaire ou loisir)
très agréable, mais :
•les côtes sont souvent difficiles à passer
( surtout avec l'âge: cœur, arthrose...)
•on transpire en l'utilisant (notamment si on utilise des
vêtements imperméables en cas de pluie)
•comme il faut fournir un effort, on respire plus vite et plus
fort, et on inhale donc les gaz d'échappement de véhicules
polluants (notamment dans les côtes)
Pourquoi un VAE ?
Les avantages
- Evite la fatigue et la sueur: faire du vélo devient un plaisir même
pour se rendre à son travail
- Permet de se passer de son automobile pour des trajets courts
- Participer à protection environnementale
- Produit pratiquement 100 % recyclable
- Gain de place au parking
- Accès aux pistes cyclables
- Evite les files d’attente dans les bouchons
- Pas besoin de permis, ni d'immatriculation, ni d'assurance spéciale
(outre la responsabilité civile obligatoire souvent incluse dans un
contrat d'habitation)
- Casque pas obligatoire mais vivement conseillé.
Le Vélo Pliant
Alu
Présentation d’un modèle
Le vélo Alu
Caractéristiques générales:
Produit français: la société
ISD
Masse: 18,7 kg sans la batterie
Vélo pliable en 15 s : volume
plié 790 x 390 x 660 mm
Roues de 20 pouces, chambre à
air increvable
* Autonomie:
- batterie plomb: 30 à 40 km
- batterie Lithium polymère: 40 à 60 km
Caractéristiques (suite)
Fourche avant télescopique
Suspension arrière
Charge maxi 130 kg environ
Cadre: pliant tout aluminium soudé
Frein à tambour arrière intégré
6 vitesses dérailleur
Moteur: 250 w intégré au moyeu
arrière, ultra silencieux
Pédales repliables
Béquille
La Batterie
Il est possible de prévoir deux
types de batterie:
*Batterie au plomb ( 36v):
- masse: 8kg
- temps de charge: 7 heures
* Batterie Lion-polymère (37v):
- masse: 3 kg
- temps de charge: 5 heures
Le moteur
* Moteur intégré au moyeu
* Puissance: 250 w
*Fréquence de rotation du
rotor en 36 volts => 3000
tours/minutes.
* Présence d’un réducteur
type train épicycloïdal au
1/15 à pignonnerie en acier.
* Rotation de 200
tours/minute en final.
Le moteur
Le moteur
- Les 8 aimants
permanents collés
Le réducteur intégré au moyeu
Le variateur
>>>
Le variateur électronique
Principe des capteurs à effet Hall
Vh= Kh x B x Io
Kh: constante de Hall
fonction du matériau
Si un courant Io traverse un barreau en matériau conducteur, et si on applique un
champ magnétique B perpendiculairement au sens de passage du courant il se
produira une Tension Vh proportionnelle au champ magnétique ainsi qu’ à Io
=> c ’est la tension dite de Hall ( Découverte en 1879 par M. HALL)
Les capteurs de freinage
Capteurs à effet hall
1 capteur pour le frein
avant
1 capteur pour le frein
arrière
Aimant permanent fixé en
bout de câble
Le capteur
de pédalage
Capteur à effet hall
Aimants placés sur un disque
Contient de l’électronique:
deux capteurs intégrés
détectant le sens de marche et
le mouvement.
Exemples de prix ( juin 2007)
Modèle Alu avec batterie Gel
Plomb: 1195,00 € (sans sac)
Livraison comprise
Modèle Alu Lithium-Polymère
1639,00 € (sans sac)
Livraison comprise
Moteur + roue : 300 €
Capteur : 13,4 €
Variateur : 75 €
Intégration dans le programme d ’ISI
- Simplicité du système type boite noire ( pas
d ’asservissement)
- Orientation sur le développement durable
- Facilité de maintenance: capteur très
fiable, variateur encapsulé, facilité
d’obtention des pièces de rechange ( sérieux
de la société).
- Peut permettre de recharger les batteries
en salle d ’ISI : panneaux solaires, éolienne
( TP possible sur le stockage de l ’énergie)
=> culture de gestion de l ’énergie.
* Création de systèmes didactisés:
>>Plate-forme possible à créer avec moteur, variateur électronique,
capteurs: mesure de signaux
>> Banc de mesure à deux rouleaux avec vélo réel : couple, énergie
absorbée, résistance au roulement ( pression des pneumatiques)….
Quelques pistes d’étude à exploiter
Transmission par chaîne et pignons étagés
Réducteur à engrenages: train épicycloïdal
Variateur électronique: rampe d’accélération,
signaux d’entrée et de sortie
Technologie de différents capteurs à effet hall
Amortisseur: fluide et ressort
Stockage de l’énergie électrique: batterie
plomb, lithium-polymère.
Etude des différentes liaisons mécaniques.
A bientôt en V.A.E
pour un développement durable