Comment nous calibrons un système de propulsion de tricycle électrique

Deux tricycles électriques peuvent être construits à partir de listes de pièces quasi identiques — même puissance de moteur, même capacité de batterie, même type de capteur — et offrir des sensations de conduite si différentes qu'un revendeur refuserait d'en commercialiser un. La différence ne réside pas dans les composants eux-mêmes, mais dans leur configuration. Sur un tricycle semi-couché conçu pour les personnes âgées, cette configuration détermine même si le véhicule est utilisable par le public auquel il est destiné.

Voici la partie du système de propulsion qui n'est décrite dans aucune fiche technique. Vous trouverez ci-dessous les éléments qui déterminent le mode d'assistance d'un tricycle, les trois points de modification et les informations nécessaires à nos partenaires pour une adaptation optimale à leur marché.

Pourquoi un tricycle semi-couché pose un problème différent d'un vélo électrique ou d'un vélo cargo

La plupart des études publiées sur les systèmes de propulsion des vélos électriques partent du principe que le cycliste peut se mettre en danseuse. Sur un tricycle semi-couché, cette hypothèse est rarement vérifiée, ce qui a des conséquences directes sur la conception du système de propulsion.

Le cycliste est assis, le dos appuyé, les jambes travaillant vers l'avant plutôt que vers le bas. Il ne peut ni se lever, ni transférer son poids sur les manivelles, ni utiliser sa force de pédalage pour démarrer. La force de pédalage maximale qu'il peut générer est bien inférieure à celle d'un cycliste en position debout, et encore plus faible pour le profil du cycliste auquel ces tricycles sont destinés. Un système d'entraînement calibré pour la force de pédalage d'un cycliste en bonne forme physique ne lui apportera qu'une assistance insuffisante au moment précis où il en a besoin.

Trois roues changent tout. Un vélo s'autorégule : le cycliste s'incline et les petites erreurs sont compensées par l'équilibre sans effort conscient. Un tricycle, lui, ne s'incline pas ; les forces en virage sont donc transmises par les pneus et le cadre, et les corrections de direction à basse vitesse ne sont pas amorties automatiquement. Une arrivée soudaine de couple n'est donc pas perçue comme une accélération, mais comme le véhicule se déplaçant indépendamment du cycliste. C'est pourquoi les premiers mètres au démarrage sont ici plus importants que la puissance maximale.

Le véhicule est également plus lourd et son utilisation est plus fréquente à l'arrêt. Monter, descendre et charger se font alors que le tricycle est immobile, souvent en pente. Cela met en évidence des caractéristiques qui semblent souvent anecdotiques sur une fiche technique : un frein de stationnement qui reste actif pendant la montée, une boîte de vitesses interne qui peut être changée à l'arrêt pour éviter de démarrer avec le mauvais rapport, une assistance à la marche arrière pour manœuvrer dans des espaces trop restreints pour faire demi-tour.

Le FROIDEUR Le véhicule est dimensionné en fonction de ces caractéristiques plutôt que d'y être adapté : un enjambement de 380 mm, une hauteur de selle réglable de 580 à 707 mm, un réglage du dossier sur 22°, un rayon de braquage de 1,6 m, un différentiel arrière permettant aux deux roues motrices de tourner à des vitesses différentes en virage, et un moyeu à 8 vitesses intégré qui change de rapport à l'arrêt. Ces chiffres décrivent la géométrie. Le rôle du calibrage de la transmission est d'assurer un comportement cohérent du véhicule avec ces caractéristiques.

À titre de comparaison : sur un vélo cargo, le réglage est principalement déterminé par la charge utile – le même problème de masse que sur un tricycle, mais avec un cycliste qui peut se mettre en danseuse et compenser. Sur un vélo électrique classique, le véhicule est suffisamment léger pour que le cycliste absorbe une courbe d’assistance mal adaptée sans même s’en apercevoir. Le tricycle semi-couché est le cas où la marge d’erreur du réglage est la plus faible.

Qu'est-ce qui détermine réellement la puissance du moteur ?

On décrit souvent un système d'entraînement comme une chaîne : on pédale, le capteur détecte l'effort, le contrôleur agit, le moteur tourne. C'est le chemin du signal, et il est unidirectionnel. À lui seul, il n'explique pas le comportement du moteur. Trois éléments déterminent ce que fait réellement le moteur à chaque instant.

Ce que demande le cavalier. Le capteur de couple mesure la force exercée sur les pédales. La cadence et la vitesse de la roue sont également mesurées. Ces données constituent une entrée, et non une instruction.

Ce que le contrôleur est configuré pour fournir. Le contrôleur interprète ce signal d'entrée en fonction d'une cartographie d'assistance, du niveau d'assistance sélectionné, de la vitesse du véhicule et de ses propres limites de courant, puis commande un courant pour le moteur. La vitesse et le courant du moteur sont renvoyés en retour et la commande est corrigée en continu ; cette partie constitue une véritable boucle de régulation fermée, et dans la plupart des systèmes, une boucle imbriquée, avec une boucle de courant interne rapide intégrée à une boucle de couple ou de vitesse plus lente. La forme de la cartographie et le comportement de cette boucle relèvent de la configuration, et non du matériel.

Ce que le système est autorisé à fournir. Au-dessus de la boucle de régulation se trouve une hiérarchie de limites : l’enveloppe de courant autorisée par le système de gestion de la batterie, la limite thermique du moteur et le seuil de coupure de l’assistance légale. Aucune de ces limites ne détermine la puissance de sortie ; elles la plafonnent.

Avant toute chose, le système doit démarrer. Appuyer sur le bouton d'alimentation alimente le contrôleur, qui effectue son autotest et établit la communication avec l'écran avant que le système ne s'arme et n'affiche le niveau de charge et le mode. Sur un système CAN, cet échange correspond à une véritable communication entre les nœuds. Il est important de le savoir pour une raison pratique : un tricycle qui met du temps à démarrer, affiche un niveau de charge incohérent ou refuse parfois de s'armer présente un problème d'initialisation ou de communication, et non un problème de moteur ; or, ce type de diagnostic est nettement moins coûteux à réaliser pour un réseau de dépannage.

Cette classification n'est pas une taxonomie industrielle. C'est une manière utile d'organiser la question, car chacun des trois éléments a un propriétaire différent : le premier est le cycliste, le troisième est largement déterminé par les composants et la loi, et le deuxième — celui du milieu — est le nôtre. Tout ce qui suit relève de ce dernier.

Point d'étalonnage numéro un : la carte d'assistance

Un capteur de couple mesure la force exercée sur la pédale, et rien d'autre. L'utilisation de cette mesure par le contrôleur constitue la première et la plus visible des décisions de configuration ; or, ce même capteur prend en charge des cartographies aux caractéristiques totalement différentes.

Deux cartes provenant du même capteur

UN carte de référence de vitesse Chaque niveau d'assistance correspond à une vitesse cible. Un léger pédalage suffit pour l'atteindre ; l'assistance est donc élevée par rapport à l'effort fourni par le cycliste en bas de la plage et se maintient ensuite. Un cycliste ayant une force limitée dans les jambes conserve le mouvement et le rythme du pédalage sans avoir à fournir l'effort nécessaire.

UN carte de force proportionnelle Le système assure une assistance proportionnelle à la force de pédalage sur toute la plage de fonctionnement. Plus on pédale fort, plus l'assistance est importante ; plus on relâche l'effort, plus elle diminue. Le cycliste garde le contrôle de son effort, et le tricycle l'amplifie au lieu de le remplacer.

Les deux options peuvent être sélectionnées sur l'écran du même véhicule. Leur dénomination à l'écran est un choix propre au projet ; les partenaires qui commercialisent leurs produits sous leur propre marque les nomment généralement en fonction de leur marché plutôt que d'adopter la nôtre.

Il convient de faire une distinction, car les fiches techniques ont tendance à la brouiller. Aider aux changements de niveau combien L'aide arrive. La carte change. à quoi répond le support. Les deux sont indépendants : un cycliste sur une carte de référence de vitesse de niveau 5 et une carte proportionnelle à la force de niveau 1 vivent deux choses qui n'ont presque rien en commun, et un concessionnaire qui n'en présente qu'une seule ne montre que la moitié du produit.

Aucune des deux cartographies ne modifie le statut légal du véhicule. Dans les deux cas, le moteur ne fournit aucune assistance lorsque le cycliste cesse de pédaler, et l'assistance est progressivement réduite puis coupée avant 25 km/h – conditions dans lesquelles un vélo à assistance électrique n'est pas homologué comme cyclomoteur électrique. Règlement (UE) 168/2013. Il ne s'agit pas d'une poignée d'accélérateur. Il ne faut pas les confondre avec la fonction d'assistance au démarrage ou à la marche autorisée par la norme harmonisée EPAC jusqu'à 6 km/h sans pédalage, une fonction volontairement limitée au déplacement du tricycle et non à son utilisation.

Quelle est sa valeur commerciale ?

L'ingénierie en question n'a rien d'exotique. La détection du couple est largement répandue, et les cartographies d'assistance configurables relèvent des fonctionnalités du contrôleur plutôt que d'une invention. Ce qui est vraiment intéressant, c'est l'association spécifique de deux cartographies avec le public cible auquel un tricycle semi-couché est réellement destiné.

Dans ce segment de clientèle, les ménages comptent souvent deux utilisateurs aux capacités physiques sensiblement différentes – une situation bien connue des vendeurs de solutions de mobilité ou d'aide aux seniors, où un tricycle est généralement acheté par ou pour un couple. Un seul véhicule adapté aux deux situations évite d'avoir à stocker ou à présenter deux configurations pour un même ménage, et permet d'optimiser les démonstrations réalisées avec un seul modèle en salle d'exposition.

Cela change aussi la donne concernant les retours. Un trike trop réactif pour un utilisateur et trop passif pour l'autre a tendance à être retourné. Un modèle réglable dans les deux sens, en magasin, lors de la prise en main, ne l'est pas.

Deuxième point de calibration : l'approche de la limite de vitesse assistée

Un problème fréquemment rencontré avec les tricycles électriques est une sensation de surtension ou de pulsation lorsque le véhicule approche de la limite de son assistance. Il s'agit d'un phénomène lié au calibrage, et non d'un défaut.

L'assistance doit être réduite progressivement et coupée avant 25 km/h ; c'est une exigence réglementaire, et tout produit conforme s'y conforme. Ce qui diffère, c'est le point de départ de la réduction et sa forme. Lorsque la réduction est abrupte et que le contrôleur présente peu ou pas d'hystérésis autour du seuil, le système se comporte comme un interrupteur : l'assistance diminue, le tricycle décélère, il retrouve sa plage d'assistance, l'assistance revient à son niveau initial, et le cycle se répète. Le cycliste ressent alors des à-coups répétés. Sur un tricycle chargé, avec un cycliste allongé qui ne peut pas absorber ces à-coups avec ses bras et ses jambes, ces à-coups sont suffisamment marqués pour constituer un motif de refus d'achat.

La solution consiste en une plage de variation plus large, à pente plus douce et avec une hystérésis contrôlée, permettant ainsi au système de passer par une transition plutôt que d'osciller à une limite. Le contrôleur et l'affichage se déplacent simultanément dans cette plage et le tricycle se stabilise à une vitesse constante au lieu d'hésiter. Aucune des deux configurations n'est plus performante que l'autre ; l'une est simplement calibrée, l'autre simplement conforme à la réglementation.

Ce même ensemble de travaux explique comment le moteur fonctionne pendant toute sa durée. Chaque moteur possède une plage de rendement optimal : une zone de vitesse et de charge où il convertit le courant en couple de la manière la plus efficace et génère le moins de chaleur résiduelle. En dehors de cette plage, le même courant produit moins de puissance utile et la température augmente davantage. Un fonctionnement prolongé dans cette plage entraîne une réduction de puissance thermique, auquel cas le contrôleur réduit la puissance pour protéger le moteur. Le cycliste se retrouve alors avec un tricycle qui perd de l'assistance en pleine montée. C'est en adaptant les limites de courant et la courbe de réponse du contrôleur à la plage de rendement du moteur que l'on obtient une puissance constante tout au long du trajet, plutôt qu'une puissance maximale uniquement sur le premier kilomètre.

Trois implications pour quiconque conçoit un vélo. La configuration est spécifique au moteur et doit donc être refaite à chaque changement de moteur. Elle ne peut être déduite d'une fiche technique, car la puissance nominale ne renseigne pas sur la puissance délivrée. Et c'est précisément là que deux trikes avec la même liste de composants finissent par donner l'impression d'être des produits différents.

Troisième point d'étalonnage : adapter le contrôleur aux capacités de la batterie

Le système de gestion de batterie est généralement décrit comme un dispositif de sécurité. C'est exact, mais incomplet, et cette description a souvent tendance à surestimer le rôle du BMS.

Un système de gestion de batterie (BMS) définit une plage de fonctionnement. Il détermine le courant de décharge continu et maximal autorisé par la batterie, surveille la tension et la température de chaque cellule, assure l'équilibrage des cellules pour un vieillissement uniforme de la batterie (et non limité par sa cellule la plus faible), et intervient (en limitant le courant ou en ouvrant le circuit) lorsqu'une limite est atteinte. À l'intérieur de cette plage, il ne détermine pas la puissance de sortie. C'est le contrôleur qui s'en charge, en fonction de la cartographie d'assistance et des données saisies par le cycliste. Le BMS fixe la limite supérieure ; le contrôleur fonctionne en dessous.

Cette distinction a une conséquence pratique : la panne évitable la plus fréquente dans un système configuré. Si la demande de pointe du contrôleur dépasse la capacité du BMS à fournir en continu, le système se coupe sous charge soutenue. Les conditions de déclenchement sont précisément celles qui comptent sur un trike : un démarrage à pleine charge ou le maintien de la puissance sur une longue pente. Un système peut réussir tous les tests en laboratoire et pourtant s'arrêter en pleine montée, car ces deux paramètres n'ont jamais été comparés.

Le même principe s'applique à l'association d'une batterie compacte avec un moteur puissant. C'est un choix judicieux, et il existe de bonnes raisons de le privilégier : le poids, le coût, l'encombrement, ou un marché où les exigences en matière d'autonomie sont modestes. La clé de son efficacité réside dans le paramétrage du contrôleur en fonction de la puissance réelle fournie par la batterie, et non de la puissance théorique du moteur. Le compromis acceptable est que les performances maximales sont alors déterminées par la batterie, et non par le moteur. Une batterie plus petite, avec des limites correctement adaptées, est un choix judicieux. À l'inverse, une batterie plus petite associée à un contrôleur configuré pour une batterie plus grande risque de poser un problème de garantie.

Système de gestion technique du bâtiment (GTB) matériel ou logiciel

Ce choix a une incidence sur ce qu'un réseau de services peut voir et sur ce dont une équipe de conformité aura besoin.

Un système de gestion de batterie (BMS) matériel assure une protection analogique (surtension, sous-tension, surintensité, court-circuit) sans communication. Le niveau de charge est déduit de la tension, qui chute sous charge ; l’affichage indique donc un niveau faible en montée, puis se rétablit. Sa limite de courant est un seuil fixe : lorsqu’il est franchi, le système se déclenche et le moteur s’arrête sans explication. Il est robuste, peu coûteux, mais peu transparent.

Un système de gestion de batterie (BMS) logiciel pilote un microcontrôleur, calcule les entrées et sorties de charge et transmet les informations via un protocole de communication. L'état de charge est nettement plus précis car il est calculé et non estimé. Les défauts sont affichés sous forme de codes d'erreur identifiables, évitant ainsi une coupure inexpliquée. Grâce à la communication, le courant de décharge autorisé peut être transmis au contrôleur sous forme de valeur variable en fonction de la température et de l'état de charge de la cellule, au lieu d'être fixe. Le système d'entraînement se dégrade donc progressivement en fonction de ses limites, sans déclenchement brutal.

Cette capacité de reporting devient une question d'approvisionnement plutôt qu'une préférence technique. Règlement (UE) 2023/1542 La réglementation européenne introduit l'obligation d'un passeport pour les batteries des véhicules légers à partir de février 2027. Les données requises par ce passeport (historique des cycles, état de santé, identification de la batterie) sont déjà gérées par un système de gestion de batterie logiciel, contrairement à un système de gestion de batterie matériel. Tout programme prévoyant de commercialiser ses produits dans l'UE en 2027 doit dès maintenant intégrer cette exigence dans ses spécifications. L'approvisionnement et le cycle de vie des batteries sont traités séparément dans notre document. guide stratégique sur les batteries.

Que couvre la validation ?

Un étalonnage non validé relève de l'opinion. Une partie de la réponse est définie de manière externe, ce qui est utile car cela fournit un seuil objectif plutôt qu'interne.

En Europe, les essais de type conformes à la norme harmonisée EPAC vérifient que la puissance nominale continue maximale est mesurée et documentée plutôt qu'affirmée, que l'assistance est réduite progressivement et coupée avant 25 km/h plutôt que commutée, que l'assistance au démarrage sans pédalage est limitée à 6 km/h, que le moteur ne peut pas démarrer involontairement et que le circuit électrique, le câblage, la protection et l'échauffement se comportent correctement en charge. Les batteries font l'objet d'un traitement distinct, leur sécurité étant conforme à la norme EN 50604-1 et leur transport à la norme UN 38.3. Pour les programmes destinés à l'Amérique du Nord, UL 2849 Elle adopte un point de vue remarquablement similaire au nôtre : elle évalue le groupe motopropulseur, la batterie et le chargeur comme un système intégré plutôt que de certifier les composants isolément.

Au-delà de ce plancher se trouvent les vérifications qu'aucune norme ne décrit, car elles concernent le comportement du tricycle plutôt que sa sécurité. Comment il démarre à pleine charge ? Si l'assistance se maintient lors d'une montée soutenue ou diminue prématurément ? Comment se ressent la transition au niveau de la zone de puissance réduite, plutôt que simplement son emplacement ? Si la charge affichée correspond à la charge réelle ? Et ce qui se passe aux limites : pleine charge, faible charge, temps froid ?.

Les deux conditions doivent être remplies pour qu'un échantillon soit approuvé. La norme établit qu'un tricycle est sûr et conforme à la réglementation. Elle ne garantit pas que quiconque souhaitera l'utiliser. La configuration et les éléments justificatifs constituent alors le dossier technique à l'appui de la déclaration de conformité.

L'étalonnage ne résout pas tout, et il est important de le préciser. Lorsqu'un pack compact limite la puissance de pointe, l'étalonnage permet de gérer cette limite sans la supprimer. Si un moteur se situe à la limite de sa plage d'efficacité pour le terrain et le marché concernés, la solution réside dans un autre moteur, et non dans une courbe de puissance différente. Une partie du travail consiste à informer un partenaire lorsque les spécifications demandées ne permettront pas d'atteindre ses objectifs.

Que signifie cette spécification d'une version ?

Étant donné que les trois points de calibration sont spécifiques à chaque configuration, nous ne publions pas de valeur unique de performance ni de temps de réponse pour une plateforme configurable. Toute valeur publiée serait valable pour une configuration et trompeuse pour toutes les autres. Nous calculons donc les valeurs pour une configuration spécifique lors de l'établissement du devis.

Pour ce faire, il nous faut des informations plus précises qu'il n'y paraît : le profil du terrain du marché cible, le profil du cycliste visé, la charge que le véhicule est censé transporter et le positionnement tarifaire cible. Ces quatre éléments déterminent le moteur, la capacité de la batterie, les limites du contrôleur et les cartographies d'assistance. Tout le reste est de notre ressort. Comment se déroule une configuration de production, du brief à la production en série décrit les étapes qu'il traverse.

Foire aux questions

Le mode d'assistance est-il sélectionnable par le pilote ou est-il fixé en usine ?

Elle est sélectionnable depuis l'écran. C'est tout l'intérêt de proposer deux cartes sur un seul véhicule plutôt que sur deux véhicules distincts. Lorsqu'une application nécessite un comportement prévisible pour de nombreux utilisateurs différents (flottes de location, systèmes partagés, établissements de soins), il est judicieux de définir la configuration dès le départ, car il s'agit d'un choix de spécification et non d'une option à modifier ultérieurement.

Le changement de carte a-t-il une incidence sur le statut EPAC ?

Non. Les deux modèles sont à assistance au pédalage : le moteur ne fournit aucune assistance lorsque le cycliste cesse de pédaler, et l’assistance est progressivement réduite puis coupée avant 25 km/h dans les deux cas. Aucun des deux ne permet de faire avancer le tricycle sans action sur les pédales, ce qui constitue la différence qui empêche un tricycle d’être homologué selon le règlement (UE) n° 168/2013.

Peut-on utiliser une batterie plus petite pour réduire les coûts ?

Généralement oui, à condition que les limites du contrôleur soient configurées en fonction de la capacité réelle de la batterie. La contrainte principale est le débit de décharge continu du BMS par rapport à la demande de pointe du contrôleur, et non la capacité énergétique de la batterie. Nous vous indiquerons le coût en performances maximales de la batterie de plus petite capacité avant votre engagement. Les capacités actuellement disponibles sur chaque plateforme sont listées dans les options de configuration. FROIDEUR et Vita pages produits.

Si nous changeons le moteur ultérieurement, l'étalonnage est-il conservé ?

Non. Les limites de courant, la forme de la réponse et la plage de variation sont adaptées aux caractéristiques spécifiques de chaque moteur. Par conséquent, tout changement de moteur implique un nouvel étalonnage et une nouvelle validation de l'ensemble. C'est la principale raison pour laquelle les modifications d'un système d'entraînement nécessitent des délais de mise en œuvre plus longs que les modifications esthétiques.

Combien de temps l'étalonnage et la validation ajoutent-ils à un projet ?

Elle se déroule en parallèle du reste du développement, et non séquentiellement après celui-ci ; par conséquent, dans la plupart des cas, elle n’allonge pas le chemin critique. Lorsqu’un composant non validé au préalable est introduit, cela peut poser problème – et nous le précisons lors de la soumission du devis, et non lors de la fourniture d’un échantillon.

Quelles normes s'appliquent à un EPAC à trois roues ?

Le périmètre de certification est défini pour chaque projet et non présumé, car la norme harmonisée pour les véhicules électriques à deux roues (VÉG) est conçue pour les vélos à deux roues et un tricycle n'est pas automatiquement inclus dans son champ d'application. Nous convenons des normes applicables et de la procédure d'essai avec le partenaire et l'organisme notifié dès le début du projet. Ceci est essentiel car, en vertu du droit européen, la partie qui commercialise le produit sous sa propre marque est considérée comme le fabricant et détient la déclaration de conformité. Notre rôle consiste à fournir le dossier technique et les preuves d'essais qui le justifient.

Quels documents recevons-nous ?

Le dossier de configuration et les preuves d'essais relatifs à cette configuration, faisant partie du dossier technique à l'appui de la déclaration de conformité.

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