Que ce soit pour des vélos électriques, ou des engins dérivés à 3 et 4 roues, le système d’entraînement Free Drive que l’équipementier Schaeffler vient de présenter à L’Eurobike 2021 constitue une véritable petite révolution.
Niveau d’effort permanent
Constitués principalement d’un moteur électrique, de capteurs, d’une batterie et de son système de gestion BMS, les systèmes d’entraînement classiques à chaîne ou à courroie pour VAE permettent de fournir moins d’effort sur les pédales. Sur le plat, ça va tout seul. Quand ça monte, il faut cependant forcer davantage sur les jambes.
Ce scénario pourrait bien disparaître progressivement avec la solution Free Drive mise au point par les 2 équipementiers allemands Schaeffler et Heinzmann. Elle se distingue par une stabilité de la résistance au pédalage.
Comment ça marche ?
Avec la technologie Bike-by-Wire, que l’on peut traduire ici en extrapolant par « Entraînement de vélo par câble électrique », la chaîne ou la courroie disparaît. Au niveau du pédalier, un générateur va produire de l’électricité pour alimenter directement le moteur installé de façon habituelle au niveau du moyeu de l’une des roues.
L’excédent servira à recharger la batterie. A l’inverse, si le flux est insuffisant pour couvrir les besoins en énergie en temps réel, le pack fournira la différence. De façon raccourcie, nous avons là une architecture d’alimentation hybride série. La force musculaire ne se transmet pas directement à une ou plusieurs roues. Le déplacement du véhicule est obtenu uniquement de façon directe par l’électricité.
Tous les composants du système communiquent entre eux via une connexion CAN. Exactement comme dans une voiture, qu’elle soit on non électrique.
A partir de ces éléments, plusieurs modes de fonctionnement peuvent être envisagés, et éventuellement offerts sur le même engin.
Dans le premier, le cycliste est seul maître de la résistance au pédalage qu’il souhaite fournir. Elle reste donc linéaire, quel que soit le niveau de charge dans la batterie mais aussi le relief du parcours. Elle est théoriquement identique en montée comme en descente, vent de face ou de dos. Mais au bout d’un moment, en suivant une longue côte, le moteur s’arrêtera. Exactement comme avec un vélo à assistance électrique classique, quand la batterie est vidée.
Un autre mode laisserait au système le soin de calculer en temps réel le niveau de régénération nécessaire pour ne pas tomber en panne d’énergie. L’effort à fournir au pédalage pourrait donc connaître une certaine variation, par paliers. Avec une véritable régularité pour chacun d’eux.
Avantages du système
En plus d’apporter un effort constant, sauf modification manuelle du réglage ou passage à un palier différent, le système d’entraînement Free Drive offre plusieurs avantages qui peuvent faciliter la vie des électrocyclistes.
Plus besoin de recharger la batterie sur le secteur la plupart du temps. Il suffira pour cela de paramétrer l’effort à fournir de telle sorte à disposer d’un niveau d’énergie toujours suffisant dans le pack. Sur des trajets quotidiens, l’estimation sera plus facile, mais demandera tout de même à prendre en compte le surplus d’électricité consommé du fait du froid ou de vent.
A noter qu’avec des éléments météorologiques très défavorables, devoir poursuivre une activité physique beaucoup plus intense peut être décourageant sur un vélo électrique classique. La force à appliquer sur un modèle équipé de la technologie Bike-by-Wire sera moins importante dans ce cas de figure en particulier.
La fin du problème de l’autonomie ?
Autre bénéfice de la solution développée conjointement par Schaeffler et Heinzmann : la possibilité d’exploiter une batterie d’une capacité énergétique inférieure. Pourquoi continuer à trimbaler un pack permettant de parcourir une centaine de kilomètres puisque l’effort musculaire pour régénérer les accumulateurs sera la plupart du temps suffisant pour faire avancer l’engin ?
Les centaines d’euros économisés en installant une batterie lithium-ion plus petite couvriront tout ou partie du surcoût nécessaire pour disposer de la technologie Bike-by-Wire. Le pack pourra encore mieux se fondre au cadre, laissant davantage de liberté créative aux designers. Et, surtout, le stress de l’autonomie disparaîtrait quasiment.
Conforme à la législation en matière de VAE ?
La directive européenne 2002/24/CE du 18 mars 2002, respectée en France, définit ainsi un vélo à assistance électrique : « Cycle à pédalage assisté, équipé d’un moteur auxiliaire électrique d’une puissance nominale continue maximale de 0,25 kilowatt dont l’alimentation est réduite progressivement et finalement interrompue lorsque le véhicule atteint une vitesse de 25 km/h, ou plus tôt, si le cycliste arrête de pédaler ».
Est-ce compatible avec la solution Free Drive de Schaeffler et Heinzmann ? Paramétrer le système pour qu’il respecte les valeurs limitant la puissance à 250 W et la coupure de l’assistance à 25 km/h n’est pas un problème. Mais le moteur électrique ne peut être vu comme « auxiliaire », puisque c’est toujours lui qui entraînerait le vélo, et jamais la force musculaire directement. Du fait de son rôle, son alimentation ne pourra non plus être réduite progressivement.
Une solution particulièrement adaptée aux vélos cargos
Schaeffler souhaite désormais se spécialiser dans la micromobilité. Le marché est actuellement en pleine explosion. S’il y a bien un ensemble de petits véhicules où la technologie Bike-by-Wire ferait véritablement sens, c’est sur les vélos cargos ainsi que les tricycles et quadricycles dérivés.
Pourquoi ? Parce que le poids total, en comprenant les charges parfois lourdes à transporter, est potentiellement beaucoup plus important. Avec le système Free Drive, les utilisateurs de ces engins pourraient trouver leur rôle moins pénible.
D’ailleurs l’équipementier présentera sa solution Free Drive montée sur un modèle de livraison à 3 roues Bring S au catalogue de BAYK.
