Introduction
En suivant de près les différentes éditions du Sun Trip, j’ai constaté qu’il n’y avait pas de configuration idéale d’un vélo electro-solaire. Si c’était le cas, petit à petit, tous les participants seraient arrivés aux mêmes conclusions et auraient eu des engins quasi identiques.
Chaque solution est le résultat de la réflexion de son concepteur. Chaque solution est toujours un compromis entre différents critères comme : le poids, le budget, la fiabilité, la résilience en cas de problème, la réparabilité, le confort, etc… Le vélo présenté ici est donc issu de mes choix mais qui, je l’espère, peut satisfaire le plus grand nombre d’utilisateurs.
Mes critères de choix (subjectifs)
- Maniable et pas trop encombrant
- Confortable
- Solide
- Pas trop lourd
- Bon rendement quelque soit le terrain
- Fiabilité des solutions
- Si possible redondance des solutions pour ne pas rester en rade.
Description technique
Partie cycle
J’ai choisi un vélo droit pour la maniabilité et le faible encombrement, j’ai opté pour un vélo de type mini cargo pour la solidité.
Cadre « Le Petit Porteur » avec porte bagage intégré (fabricant français). C’est un cadre acier type long-tail (distance importante entre le tube de selle et l’axe arrière) pour le confort malgré l’absence de suspension arrière.
- Fourche avant suspendue de bonne qualité (hydraulique et gaz).
- Roues 20 pouces avec jantes renforcées type cargo
- Tube de selle réglable et suspendu pour le confort.
- Guidon large et haut pour le confort et les positions multiples possibles des mains.
- Potence réglable.
- Moyeu arrière Shimano Alfine 11 vitesses intégrées.
- Freins hybrides : étriers hydrauliques pilotés par des câbles depuis le guidon (maitre cylindre sur l’étrier).
La motorisation
J’ai choisi un moteur Direct Drive sur roue avant pour la simplicité mécanique (fiabilité), la possibilité de régénération d’énergie à la descente. La roue avant de faible diamètre (20 pouces) permet d’éviter l’inconvénient majeur des moteurs Direct Drive, à savoir le faible rendement à basse vitesse de rotation. J’ai rencontré un peu de difficulté à trouver un moteur Direct Drive pas trop lourd (env 3kg). Mais j’ai trouvé le modèle Smartpie de Goldenmotor modifié et amélioré par mes soins.
J’ai choisi de monter en plus un moteur pédalier pour 2 raisons :
- la redondance de motorisation, en cas de panne d’un des 2 systèmes,
- la complémentarité de ces 2 technologies :
- le moteur pédalier a une meilleure efficience en côte, à faible vitesse,
- le moteur Direct Drive peut aider au freinage dans les descentes et régénérer de l’énergie pour charger la batterie.
Pilotage des moteurs
Les deux moteurs sont « presque » indépendants d’un point de vue pilotage. Cela permet une liberté totale de choix de combinaison des deux moteurs.
Pourquoi « presque » ?
Parce que le moteur roue avant est piloté par un CycleAnalyst qui mesure la consommation globale des deux moteurs via un shunt externe. Sa limitation de puissance dépend donc de la puissance consommée par le moteur pédalier. Le résultat est que le moteur pédalier est prioritaire sur le moteur roue. Si on augmente la puissance du moteur pédalier, la puissance restante pour le moteur roue diminue donc dans la limite fixée au niveau du CycleAnalyst.
Ce fonctionnement est très agréable et efficace à l’utilisation.
La batterie
Le réservoir d’énergie est constitué de 2 batteries de 600Wh en 48Volts nominal. Les deux batteries sont mises en parallèle, la capacité globale est de 1200Wh. Il est plus facile d’intégrer 2 batteries plutôt qu’une, dans les deux sacoches de cadre. En outre, cette redondance permet de pallier une défaillance d’une des deux batteries.
L’équipement solaire
La recharge solaire est assurée par 3 panneaux solaires, pour un total de 240Wc :
- 1 panneau de 90Wc a l’avant,
- 2 panneaux de 75Wc à l’arrière
J’ai chois d’installer 2 panneaux à l’arrière au lieu d’un seul et chaque panneau est équipé d’un régulateur MPPT : cela permet de palier l’ombrage assez courant de la zone juste derrière le cycliste, si un panneau est à l’ombre, l’autre peut continuer à fonctionner. Cela offre aussi une redondance, en cas de panne d’un chargeur, en rassemblant alors les deux panneaux sur un même régulateur MPPT, en mode dégradé.
Les panneaux sont orientables manuellement sur l’axe longitudinal pour optimiser la recharge solaire.
Retour d’expérience
En condition normale, j’ai observé une consommation aux environs de 8Wh/km. La capacité de batterie de 1200 Wh permet donc une autonomie de 150 km environ sans recharge.
Par beau temps d’été, les panneaux solaires produisent en une journée entre 900 et 1200 Wh (entre 4 et 5 fois la puissance crête). Cela permet de retrouver une batterie pleine ou quasi pleine après 120 à 150kms de parcours journalier.
Évolutions de la motorisation et des batteries
Au début, mes batteries étaient en 36 Volts. Mais sous 36 Volts, mon moteur sur roue de 20 pouces avait une vitesse maxi de 28 km/h qui était insuffisante à mon goût. J’ai donc changé pour des batteries en 48 Volts, ce qui me permettait d’atteindre une vitesse de 35 km/h avec le moteur roue uniquement.
Le moteur pédalier Tongsheng TSDZ2 en 36 Volts a dû être remplacé par un moteur pédalier en 48 Volts, un modèle de la marque Bafang.
Après 600 km de parcours en Corse avec de beaux dénivelés, j’ai constaté que j’avais très peu utilisé le moteur pédalier. Le petit moteur roue Smartpie n’avait pas chauffé et se révèlait suffisant tant que les pentes ne dépassaient pas 10%.
Sur ce vélo, on peut donc se passer du moteur pédalier à 3 conditions :
- ne pas charger trop de bagages pour ne pas trop augmenter la masse (mais on gagne 4kg en enlevant le moteur pédalier),
- abandonner la redondance de la motorisation,
- ne pas gravir des pentes au delà de 10%.