vignette|upright=1.3|Transformation de deux vélos en vélos électriques. La batterie est portée dans un sac à dos ou fixée sur le haut du cadre. Les moteurs sont situés au niveau des pédaliers.
Un vélo électriqueL'expression , abréviation anglaise pour (vélo électrique), est parfois employée dans le réseau de vente des deux-roues. est un cycle doté de pédales et d'un moteur électrique auxiliaireLe moteur électrique n'est pas la seule source d'énergie disponible : un vélo électrique comprend obligatoirement des pédales qui permettent aussi de propulser le véhicule. et embarquant une source d'énergie, généralement une batterie rechargeable.
Au Canada, un « vélo électrique » ou est un véhicule à deux ou trois roues doté d'un moteur électrique et d'un pédalier permettant de rouler comme avec un vélo ordinaire ; le moteur, d'une puissance limitée à , ne doit pouvoir fonctionner que si la vitesse du vélo est comprise entre .
La Suisse définit le « vélo électrique » comme un vélo animé par un moteur auxiliaire électrique, qui peut fonctionner seul.
L'Union européenne définit les « vélos à moteurs », au sein desquels les cycles à pédalage assisté constituent une catégorie particulière.
Les vélos électriques existent depuis les années 1890 ; le premier modèle de série, le EMI/Philips, est commercialisé dans les années 1930. Ils réapparaissent à la fin des années 1970 et connaissent un regain d'intérêt depuis l'an 2000 avec l'amélioration des performances des batteries.
Historique vignette|Vélo électrique Spacelander de Benjamin Bowden, inventé en 1946 et produit aux États-Unis en 1960.. vignette|Vélos électriques en Chine (2008). Plusieurs brevets déposés aux États-Unis dans les années 1890 portent sur des vélos électriques. Le , Ogden Bolton s'est vu attribuer le brevet , brevet déposé par Ogden Bolton pour un vélo équipé d'une batterie pouvant délivrer à une tension de et d'un moteur monté dans la roue arrière.
Deux ans plus tard, Hosea W. Libbey, à Boston, invente un vélo propulsé par un double moteur électrique (brevet , brevet déposé par Hosea W. Libbey.) logé dans l'axe du pédalier.
Entre 1936 et 1938, EMI/Philips commercialise un modèle de vélo électrique en sérieCharlotte Anfray, « L'audace du vélo électrique », Paris Match, semaine du 29 mars au 4 avril 2018, ..
L'Allemand Egon Gelhard invente et brevette ce qui peut être considéré comme le principe du vélo électrique en 1982. Il faut attendre près de dix ans pour que le fabricant japonais de motos Yamaha développe le premier vélo électrique et le lance sur le marché en 1993. Convaincre les consommateurs avec un unique produit étant difficile, Yamaha persuade ses concurrents Sanyo, Panasonic, Mitsubishi, Honda, Suzuki et de nombreux autres de se positionner sur ce nouveau marché..
Un modèle sur la base du brevet de Hosea W. Libbey est par la suite réinventé et imité à la fin des années 1990 par Giant.
La même période voit l'apparition de couplemètres et de contrôleurs de puissance. Une cinquantaine de modèles de vélos électriques sont développés entre 1992 et 1998. Les plus anciens et les plus abordables embarquent des batteries au plomb tandis que les modèles plus évolués sont dotés de batteries au nickel ou au lithium, plus légères.
En 2004, les ventes sur le marché intérieur chinois sont de 7,5 millions d'unités, soit pratiquement le double de l'année précédente, et atteignent en 2006. En 2007, en Chine, les vélos électriques constituent jusqu'à 10 à 20 % de l'ensemble des deux-roues en circulation dans plusieurs grands centres urbains. Parallèlement, les exportations pour l'année 2006 se montent à trois millions d'unités... En 2010, la Chine est le premier producteur mondial de vélos électriques.
En Chine, le développement d'une chaîne de valeur autour du vélo électrique est inscrit dans des stratégies planifiées par le gouvernement national et des municipalités (Tianjin) dans le cadre de plans quinquennaux 2011-2015 et 2016-2020..
Fonctionnement
Un vélo électrique est un vélo doté d'un moteur électrique, ainsi que d'un pédalier, qui permet également de propulser le véhicule.
Moteurs vignette|Moteur moyeu. Moteur moyeu : simple à installer, il s'insère en lieu et place d'un axe de roue avant ou arrière. Moteur déporté : la transmission se fait par une courroie ou une chaîne agissant sur un plateau de transmission placé sur l'axe d'une roue. La position du moteur est libre. Moteur pédalier : il agit directement sur l'axe du pédalier du vélo. Il est constitué d'un bloc comprenant tous les composants de la traction électrique : le moteur, les capteurs et l'électronique de commande. Il ne peut être installé que sur un cadre adapté. Moteur à friction : moteur à friction par galet sur la bande de roulement du pneumatique avant ou arrière. Il a été utilisé sur le cyclomoteur Solex.
Source d'énergie Afin d'alimenter le moteur électrique, le vélo peut disposer de plusieurs types de source d'énergie en complément de la propulsion humaine.
Batteries vignette|Station de recharge pour vélos électriques à Nordwalde (Allemagne). vignette|Station de recharge pour vélos électriques (projet Apollo) à Amazon LIL1 à Lauwin-Planque (France). Des panneaux solaires photovoltaïques installés au sol d'un cheminement piétonnier chargent une batterie, qui permet de recharger les vélos. vignette|Panneau signalant la possibilité de circuler sur une voie à circulation restreinte avec un vélo électrique.|class=skin-invert-image Pour les vélos électriques, la batterie au lithium est essentiellement utilisée ; les autres technologies, plomb ou nickel, ont été progressivement abandonnées sur les vélos électriques commercialisés en Europe (presque exclusivement des vélos à assistance électrique).
Le poids de la batterie, longtemps problématique, bénéficie aujourd'hui des améliorations importantes liées aux lithium-ion et lithium-polymère. Ainsi, une batterie au plomb pèse environ , alors qu'une batterie au lithium pèse environ pour une tension et une capacité équivalentes.
La charge complète de la batterie demande de selon le type de batterie et de chargeur. Des recharges rapides sont possibles avec des chargeurs et des batteries appropriés. Ces types d'accumulateurs supportent mal les décharges profondes, il est donc conseillé de les recharger le plus souvent possible, voire de rester en charge lors des phases d'inutilisation, les chargeurs modernes étant particulièrement bien étudiés pour ces cas de figure.
La dénomination générique « lithium » recouvre plusieurs technologies aux caractéristiques sensiblement différentes. En 2015, les vélos électriques fonctionnent essentiellement avec des accumulateurs lithium-ion, au lithium polymère (Li-Po) et au lithium-fer-phosphate (). Les deux premières technologies permettent d'obtenir des batteries très légères mais sensibles au froid et aux fortes charges/décharges. Le est considéré comme plus sûr (moins susceptible de prendre feu), il accepte des courants de charge plus importants (temps de recharge réduit) et surtout il a une durée de vie plus importante (mille cycles et plus).
La batterie d'un vélo électrique est sensible aux différences de température : les fabricants donnent une de fonctionnement donnant la meilleure autonomie possible.. Elle est également sensible aux chocs : les produits chimiques sont contenus dans des enveloppes fragiles qui peuvent se percer voire s'enflammer. À la suite d'incendies des batteries de vélo électrique, des innovations ont conduit au développement de batteries à résistance thermique, capables d’absorber et de diffuser la chaleur, prévenant ainsi le risque de surchauffe et d’incendie...
En outre, le prix de rechange des batteries est très important, plusieurs centaines d'euros pour une batterie au lithium. La batterie reste ainsi un des points faibles du vélo électrique, comme pour les automobiles électriques.
Sur certains vélos à moteur moyeu, la batterie se recharge automatiquement par freinage régénératif. Le freinage est ainsi facilité par le frein moteur.
Pile à combustible Le vélo électrique à hydrogène (dihydrogène sous la forme gazeuse) produit l'électricité nécessaire à sa locomotion grâce à une pile à combustible ; il ne peut être utilisé que dans les villes équipées de bornes de recharge en hydrogène. Inventé à Biarritz et produit par Pragma Industries, l'Alpha 2.0 est le premier vélo au monde utilisant cette technologie..
Supercondensateur Le groupe français Veloci Industries développe un vélo à assistance électrique équipé d'un supercondensateur au lieu d'une batterie.. Le super condensateur se recharge en pédalant, transformant l'énergie mécanique en énergie électrique... Le supercondensateur est fabriqué à partir d'aluminium et de carbone, pour limiter l'emploi de métaux rares.
Dispositifs de sécurité En 2020, des chercheurs de l'université technique de Delft développent un système d'assistance de direction pour vélo électrique, qui entre en fonctionnement à partir de ..
Législation
Union européenne En 1992, la directive 92/61/CEE du , relative à la réception des véhicules prévoit des dérogations pour les cyclomoteurs à performances réduites .. Cette catégorie de véhicules est appelée plus tard « vélo à moteur ».
Le règlement UE 168/2013 distingue deux catégories de « deux-roues motorisés légers » (à l'exclusion des cycles à pédalage assisté, définis par la directive de l'Union européenne 2002/24/CE du ) : les « vélos à moteurs » () et les « cyclomoteurs à deux roues » (), Article 4 et Annexe I... La définition des vélos à moteurs est moins contraignante que celles des cycles à pédalage assisté de la directive de 2002 : la puissance doit être inférieure ou égale à , et le « but premier » (mais non exclusif) du moteur doit être l'assistance au pédalage : le but premier du moteur est l'assistance au pédalage ; l'assistance se coupe au-dessus de ; moteur d'une puissance inférieure ou égale à (puissance nominale continue). Un véhicule à trois ou quatre roues (par exemple un triporteur ou un vélo-taxi) qui vérifie les conditions ci-dessus est .
Les véhicules de la catégorie L1e-B (« cyclomoteurs à deux roues ») sont limités à et .
L'Union européenne définit par ailleurs le « cycle à pédalage assisté », un vélo à assistance électrique répondant à certaines normes.
France La France a défini une catégorie spécifique de vélos électriques au sein de la catégorie L1e-B, appelés « cyclomobiles légers », Article 3...
Il s'agit de deux-roues motorisés destinés au transport d'une seule personne et dépourvus de dispositif permettant de transporter des marchandises. Leurs caractéristiques techniques sont les suivantes : vitesse maximale par construction de ; puissance maximale du moteur électrique de ; poids à vide maximal de .
Les cyclomobiles légers ne sont pas autorisés aux enfants de moins de 12 ans et nécessitent une assurance spécifique souscrite par le propriétaire.
Les cyclomobiles légers comprennent plusieurs types d'engins tels que les draisiennes électriques, certaines trottinettes modifiées (avec ajout d'un siège) et les vélos électriques équipés d'une poignée d'accélérateur (tant que la puissance du moteur reste inférieure à ).
En agglomération, les cyclomobiles légers doivent emprunter les pistes et bandes cyclables s'il y en a. En l'absence de ces voies, ils peuvent circuler sur les voies dont la vitesse maximale autorisée est inférieure ou égale à . Hors agglomération, la circulation est limitée aux voies vertes et aux pistes cyclablesArticles et du code de la route..
Canada Au Canada, un vélo ou tricycle électrique doit, pour ne pas être considéré comme un scooter : posséder un pédalier ; être muni d'un dispositif qui alimente le moteur en électricité lorsque celui-ci atteint une vitesse de et cesse de l'alimenter lorsque celui-ci dépasse ; la puissance du moteur ne doit pas excéder .