10 façons d'améliorer l'autonomie des vélos électriques

Il y a quelque temps, nous avons écrit sur l'autonomie des vélos électriques des batteries lithium-ion, bien que fondamentalement la plupart des batteries de ce type régisse par les mêmes principes. Dans ce post, nous avons fait un résumé des principales raisons pour lesquelles une batterie lithium-ion décharge l'énergie qu'elle a accumulée et donc, nous pouvons déterminer la distance. Cette fois-ci, nous allons traiter le sujet d'un point de vue plus précis, et nous allons approfondir le mécanisme qui rend possible la dépense d'énergie de nos batteries lithium-ion. Nous allons également démystifier les mythes sur le fonctionnement de ces batteries car dans de nombreuses occasions, nous ne sommes pas conscients des changements technologiques qui se produisent autour de nous. Favorisant des idées qui étaient réelles auparavant, mais qui ne le sont plus aujourd'hui.

Il existe de nombreux types de batteries au lithium avec des combinaisons chimiques différentes et qui diffèrent alors par leurs capacités et leurs défauts. Les cellules électrochimiques que nous utilisons dans nos batteries sont composées d'une cathode NMC (oxyde de cobalt, nickel, manganèse) et d'une anode en graphite qui sont à l'origine de la réaction REDOX (oxydation-réduction) qui a lieu grâce aux propriétés de l'oxyde de lithium. Le fonctionnement est relativement simple, et nous disons relativement, car si nous analysons les propriétés physiques et chimiques des matériaux qui rendent son fonctionnement possible, le sujet devient extrêmement dense et complexe.

En bref, une telle batterie fonctionne en stockant de l'énergie et en la libérant par le processus d'électrolyse, et la propriété la plus remarquable du lithium est simplement que le processus d'électrolyse peut être répété jusqu'à des centaines ou des milliers de cycles. La durée de vie des cellules est déterminée par plusieurs facteurs, tels que les temps d'utilisation et d'inutilisation, la température ou le nombre de cycles de charge et de décharge. Ce qui est inévitable, c'est la dégradation chimique du lithium, qui entraîne une diminution de ses propriétés à chaque utilisation. Cela est dû à différents facteurs que nous allons aborder ci-dessous.

Il est 9 h 45 et le téléphone sonne au bureau de Legend e-Bikes. Un client propriétaire du Legend Etna veut parler à Ramon, notre responsable SAT. Le client demande une explication sur la légère diminution de l'autonomie de sa batterie Panasonic-Sanyo 10,4Ah car, après une utilisation intensive, il a remarqué que la capacité de charge n'est plus ce qu'elle était le premier jour.

De nombreux utilisateurs se demandent comment améliorer l'autonomie des vélos électriques. C'est un phénomène que nous constatons régulièrement, et pas seulement dans les vélos électriques, mais aussi dans les voitures électriques, les smartphones, les ordinateurs portables et pratiquement tous les appareils qui nécessitent l'utilisation d'une batterie au lithium pour leur fonctionnement.

Le fait est que beaucoup ne savent pas que le scénario de stockage électrique n'est pas aussi avant-gardiste qu'il n'y paraît et, s'il est vrai que de nombreux progrès ont été réalisés depuis ces vieilles et lourdes batteries au plomb, la technologie actuelle présente plusieurs inconvénients que nous devons prendre en compte si nous voulons prolonger la durée de vie de nos batteries.

1. La deuxième loi de Newton

Bien que la deuxième loi de Newton explique la relation entre l'énergie, la masse et le mouvement, il n'est pas dans notre intention que le lecteur résolve des équations pour déterminer si votre batterie sera à la hauteur, nous allons donc la résumer d'une manière beaucoup plus pratique.

Cela peut sembler être une évidence, mais certaines personnes ne réalisent pas l'importance de ce détail, à savoir que plus vous pesez lourd, plus il faut d'énergie pour vous déplacer. Lorsque nous entendons des chiffres tels que la distance que nous pouvons parcourir avec une charge, nous devons garder à l'esprit que ces calculs sont basés sur une norme, à savoir un cycliste de 70 kg. Par conséquent, plus nous dépassons ce chiffre, moins nous obtiendrons d'autonomie avec la même batterie. De même, moins nous avons de masse corporelle, plus nous pourrons parcourir de kilomètres par charge.

2. Profil du parcours

Cette section est régie par les mêmes principes que la précédente et est d'une importance égale ou supérieure, le poids de la personne étant d'une importance secondaire.

Un parcours sur une pente est rarement linéaire, que ce soit en ville ou à la campagne, il est courant de pédaler sur des pentes et des terrains variables ou des courbes de toutes sortes. Il est évident que si notre parcours est ascendant, la quantité d'énergie dont nous aurons besoin sera plus importante. Encore une fois, les valeurs que nous pouvons apprécier dans les spécifications de toute batterie sont basées sur des normes et celles-ci sont basées sur une inclinaison de pente neutre, c'est-à-dire sur le plan.

3. Interruptions du parcours

La plus grande consommation d'énergie se produit lors des démarrages. Pour vaincre la résistance représentée par le poids combiné du vélo et du cycliste depuis l'arrêt jusqu'à une vitesse de 25 km/h, une grande quantité d'énergie est utilisée, bien plus que celle utilisée pour nous maintenir à cette vitesse constante pendant une longue période. En effet, une fois que nous avons atteint une vitesse constante, l'énergie n'est utilisée que pour surmonter la résistance mécanique offerte par les pièces mobiles du vélo et la résistance du vent. En pratique, si vous voulez augmenter l'autonomie de votre vélo, essayez de toujours conserver votre inertie et ne vous précipitez pas à l'approche d'un feu rouge qui vous oblige à vous arrêter. Au lieu de cela, anticipez et ralentissez progressivement à mesure que vous vous rapprochez et, avec un peu de chance, lorsque vous y serez, le feu sera passé au vert.

4. Conditions Climatiques

Une fois encore, les forces externes interfèrent de manière significative avec les performances de nos batteries. Des augmentations de performance de 22% ont été documentées dans les batteries en raison du vent arrière, et des baisses notables similaires ont été observées lorsque l'on pédale face à un vent de face.

La température est également un facteur déterminant, contrairement aux circuits électroniques et aux puces, les batteries ne fonctionnent pas mieux à basse température puisque nous parlons de réactions chimiques. Une température de 0º est suffisante pour réduire les performances de la batterie de 20% et cela ne signifie pas qu'elle perd sa charge ou qu'il y a une défaillance dans les cellules, simplement le froid ne permet pas aux électrons de se déplacer aussi librement qu'à haute température. Cependant, cela ne signifie pas que plus il fait chaud, plus notre batterie fonctionnera bien. Il existe une plage de fonctionnement optimale de 35º/45º. Si nous dépassons cette plage, nous commencerons à remarquer que la batterie perd sa charge en raison de l'instabilité des ions de lithium.

5. Pneus

Il est crucial de maintenir une pression correcte des pneus ; un contact constant génère une friction qui doit être réduite autant que possible. Des pneus avec peu d'air feront qu'une plus grande surface du pneu sera en contact avec le sol, provoquant ainsi une friction qui offrira une résistance. De même, le type de pneu peut nous faire perdre un peu d'efficacité. Un pneu lisse sera beaucoup plus efficace sur l'asphalte, et un pneu à larges crampons nous offrira plus de débattement sur les terrains escarpés.

6. Utilisation de l'accélérateur

Bien que l'utilisation d'un accélérateur sur un vélo électrique ne soit pas légale dans l'UE, certains utilisateurs choisissent d'installer l'un de ces accessoires, soit parce qu'ils sont fatigués, soit par simple commodité. Dans tous les cas, l'accélérateur est capable de réduire l'autonomie d'une batterie jusqu'à 50 %. L'explication est évidente : si l'on omet l'assistance humaine, la consommation d'énergie par le moteur sera plus élevée.

7. Composants mal ajustés

Que vous utilisiez des freins à disque ou des freins en V, un mauvais réglage peut entraîner le frottement des plaquettes ou des segments sur le disque ou la jante et produire une résistance. Cela peut sembler aller de soi puisqu'il est facile de remarquer que le vélo freine, mais avant que ce freinage indésirable ne devienne perceptible, il y a au préalable un mauvais réglage progressif que vous ne remarquerez probablement pas. Sur un vélo normal, il sera difficile de pédaler, et vous remarquerez probablement rapidement le frottement, mais sur un vélo électrique, vous ne le remarquerez pas si facilement, car le moteur continuera à fonctionner de la même manière mais consommera plus d'énergie. De la même manière, un axe décentré, des rayons mal fixés ou une suspension trop lâche peuvent offrir une résistance minimale qui peut nous faire perdre un peu d'autonomie.

8. Ancienneté de la batterie

Il existe un facteur très important pour mesurer la longévité d'une batterie. Peut-être le facteur le plus déterminant dans la façon dont il affecte l'autonomie des vélos électriques. La vie d'une batterie ne commence pas au moment où les cellules sont fabriquées, ni même au moment où l'assembleur construit la batterie. Le premier jour de la batterie au lithium commence dès sa première charge. Ceci est dû à la SEI (Solid Electrolyte Interphase), une réaction chimique qui, lors de la première charge, provoque la formation d'une couche d'oxyde de lithium autour de l'anode en graphite.

Cette réaction marque le début de la durée de vie de la batterie, mais entraîne une réduction discrète de la capacité de charge dès le premier cycle, ce qui est assez courant dans toutes les batteries lithium-ion. Malgré cela, la dégradation naturelle du lithium se produit de cycle en cycle, vous ne devez donc pas vous inquiéter d'acheter une nouvelle batterie fabriquée il y a un an, car les fabricants livrent des cellules avec 60% du premier cycle de charge dans la plupart des cas.

9. Puissance du moteur et accessoires

Il existe de nombreux types de moteurs, les plus courants sont de 250W, mais de nombreux autres vélos électriques ont des moteurs de 500W ou plus qui nécessitent une consommation d'énergie beaucoup plus élevée. Il est fortement recommandé de connaître la puissance du moteur ou, pour être plus précis, la puissance maximale de sortie du contrôleur, lors de l'achat d'un eBike, là encore, le choix dépendra de vos besoins.
Comme vous pouvez vous y attendre, l'utilisation de dispositifs et d'accessoires sur un vélo nécessite de l'énergie pour fonctionner. Beaucoup d'entre eux sont alimentés par une batterie ou possèdent leur propre batterie interne, mais le plus courant est d'utiliser la batterie de l'eBike pour alimenter les lumières, les smartphones, les haut-parleurs, les écrans, les odomètres, etc. L'utilisation de quelques accessoires n'est généralement pas appréciée (en termes de performance), mais encore une fois, tout dépend de la quantité d'énergie dont nous avons besoin pour utiliser des dispositifs externes. À une occasion, un client a installé un système de sonorisation alimenté par le port USB de sa Legend Monza et a sacrifié une certaine autonomie en échange d'être la vie de la fête.

10. Coup de pédale

Un coup de pédale incorrect est également une cause de réduction de l'autonomie des vélos électriques. En particulier sur les vélos électriques équipés d'un moteur central, il est très important d'avoir un coup de pédale correct et nous vous expliquons pourquoi :

Tout comme les moteurs à combustion, les moteurs électriques ont une plage de régime dans laquelle ils sont plus efficaces. Le pic maximal d'efficacité énergétique (environ 80 %) se produit à un régime assez élevé. Cela signifie qu'en dessous de ces vitesses, le moteur a tendance à être beaucoup moins efficace, ce qui est très important pour les moteurs centraux (car ils utilisent la chaîne, et donc le dérailleur, comme transmission), donc essayez de garder cela à l'esprit lorsque vous utilisez le dérailleur de votre vélo.

Comme nous l'avons mentionné au début, il existe certains mythes sur les batteries qui, à l'époque, étaient corrects mais qui, aujourd'hui, sont non seulement faux, mais peuvent également endommager nos batteries. L'un des plus répandus est la recommandation de faire une charge complète lors du premier cycle pour l'épuiser complètement avant de faire la seconde charge. Heureusement, le BMS (BATTERY MANAGEMENT SYSTEM) à l'intérieur de la batterie est déjà chargé de limiter la charge ou la décharge totale pour augmenter la durée de vie des cellules, en évitant la surcharge. Le BMS est également chargé de contrôler le taux de charge et de décharge, ce qui est crucial pour les batteries au lithium car elles ne seront jamais déchargées à 100 %.

Bien que les batteries au lithium n'aient pas d'effet mémoire, de nombreux fabricants recommandent de calibrer notre batterie une fois tous les 3 mois. Ils expliquent ici comment le faire.

En connaissant ces causes, nous pouvons nous faire une idée de l'efficacité que nous obtiendrons en nous déplaçant avec notre vélo électrique et de la batterie dont nous aurons besoin en fonction de l'utilisation que nous en ferons. L'utilisateur moyen sera couvert par des batteries de 8,8Ah ; pour une utilisation plus intensive, il faudra probablement atteindre 11Ah et dans le cas des flottes de transport, il est très courant d'avoir une réserve de batteries de rechange en charge constante. Mais nous ne pouvons pas omettre le fait que, pour certains utilisateurs, soit parce qu'ils doivent parcourir de très longues distances sur des pentes très raides, soit parce que leur poids est excessif, un vélo électrique peut ne pas être leur solution de mobilité idéale.

Vous avez un doute ou des questions ? Nous sommes là ! Il suffit de nous contacter et nous vous aiderons.



Si cet article vous a été utile, partagez-le !