Batterie de vélo électrique : tout ce que vous devez savoir

L’assistance électrique a révolutionné l’univers du vélo en permettant d’abolir certaines contraintes : forme physique du cycliste, relief, distance, charge, etc. Pièce essentielle de tout bon VAE, la batterie électrique est au centre de la plupart des questions des utilisateurs. Technologie, entretien, durée de vie, capacité et autonomie,  vous devriez y voir plus clair après avoir lu cet article  !

Batterie électrique sur le porte-bagage arrière d'un vélo

Au cœur du succès du VAE

Comme nous l’expliquons dans notre article Comment fonctionne un vélo à assistance électrique ?, la batterie fait partie des 5 éléments clés de l’assistance électrique avec le moteur, la console, le contrôleur et le capteur de pédalage. Contrairement aux cyclomoteurs ou aux trottinettes électriques qui possèdent rarement des pédales, la batterie du vélo à assistance électrique n’envoie son énergie au moteur que pour amplifier le mouvement du pédalier. Il s’agit donc d’une assistance discrète et limitée qui ne dénature pas la fonction première du vélo

L’histoire du vélo électrique (ou vélo à assistance électrique pour être plus précis) débute peu de temps avant la Seconde Guerre Mondiale, avec le modèle de série Simplex mis au point conjointement par EMI et Phillips. Dans la seconde moitié du 20e siècle, le VAE disparaît presque complètement de la circulation, terrassé par la voiture thermique individuelle. Il va falloir attendre le début des années 2000 pour que les ventes commencent doucement à décoller (avant d’exploser en 2020 dans le sillage de la crise sanitaire). L’explication tient en trois petits mots : batterie lithium-ion

Batterie lithium-ion vs batterie au plomb 

Sur les premiers vélos électriques, pour bénéficier d’une capacité de 240 Wh et d’une autonomie de 30 à 80 km, on utilisait deux batteries au plomb de 12 volts dont le poids total dépassait allègrement les 10 kg (1 kg de batterie équivalant à 24 Wh). Apparues sur le marché en 2003, les batteries lithium-ion offrent un large éventail de capacités (de 320 Wh à 750 Wh selon les modèles disponibles sur notre site) et pèsent nettement moins lourd puisque 1 kg de batterie Lithium-ion correspond à 174 Wh.  

L’emplacement de la batterie 

Moins lourdes et moins volumineuses que leurs ancêtres au plomb, les batteries lithium-ion peuvent être installées dans divers endroits du vélo, qui ont chacun leurs avantages et leurs inconvénients. C’est donc un point à prendre en compte en fonction de l’usage que vous comptez faire de votre biclou électrique.

  • Au niveau du porte-bagage arrière 

C’est la configuration la plus commune aujourd’hui, notamment sur les vélos de ville. Il faut néanmoins s’assurer que le porte-bagage spécial est bien compatible avec les sacoches et autres sièges enfants que vous avez prévu de fixer dessus. Idéalement, il faut que ceux-ci gênent le moins possible l’accès à la batterie pour ne pas avoir à les retirer et les réinstaller sans cesse.  

  • Sous le porte-bagage avant

Cette solution offre l’avantage de ramener du poids sur la roue avant et d’utiliser n’importe quel porte-bagage arrière (court, long, lowrider tubus, etc). En cas de choc frontal, la batterie risque toutefois d’être plus durement touchée. 

  • Dans une malle fixée au porte-bagage avant

Longtemps proposée sur le site d’Amsterdam Air, cette option permet de dissimuler la batterie aux regards un peu trop envieux et de mieux la protéger du froid. Mais elle vous prive d’un espace de stockage bienvenu.  

  • Sur le tube diagonal 

Cette configuration est idéale sur les vélos électriques de randonnée puisqu’elle abaisse le centre de gravité et laisse plus de place à l’avant et à l’arrière pour les sacoches.  

  •  À l’arrière du tube de selle 

Peu élégante, cette solution rend le vélo moins maniable et se révèle souvent incompatible avec les sièges bébé. Elle est à réserver aux vélos pliants aux roues plus petites. 

La durée de vie de la batterie 

Les premiers adeptes du vélo à assistance électrique se souviendront peut-être des batteries au nickel-métal hybride (NiMh) qui ont connu leur heure de gloire dans les années 90. Elles présentaient à peu près les mêmes avantages que leurs consoeurs au lithium, à une exception près : l’effet mémoire. Les utilisateurs devaient impérativement attendre que la batterie soit complètement déchargée avant de la recharger sous peine de voir sa capacité fortement compromise. Le problème ne se pose plus du tout avec les batteries Li-ion, qui peuvent être rechargées à tout moment. Il faut noter toutefois que leur durée de vie reste étroitement associée au nombre de cycles de charge-décharge (entre 500 et 600 cycles généralement). 

Quand elle est utilisée au quotidien, on estime la durée de vie d’une batterie lithium-ion à 5 ou 6 ans. Elles peuvent bien évidemment continuer de fonctionner au-delà de cette période mais leur capacité se réduira avec le temps, à raison de 10% par an environ, avec des recharges de plus en plus fréquentes. Il arrive parfois que des batteries correctement entretenues rendent l’âme au bout de 3 ans seulement. Il s’agit le plus souvent de batterie sous dimensionnée par rapport à l’usage (266 Wh sur un triporteur électrique Babboe Big-E par exemple). Pour éviter un tel scénario, il est donc préférable de choisir une batterie dont la capacité excède ses besoins originaux.

La durée de vie d’une batterie dépend également de la qualité des accumulateurs qui la composent. Nous vous recommandons donc d’opter pour une batterie dotée d’accumulateurs de marques reconnues comme Panasonic, Samsung ou LG.

L’entretien de la batterie

Voici maintenant quelques conseils à suivre pour optimiser la durée de vie de votre batterie : 

La batterie électrique n’apprécie pas les températures extrêmes. Exposée longuement au soleil d’été, elle risque de surchauffer, avec des conséquences fâcheuses sur ses performances et sa longévité. De même, le froid fait baisser sa tension, entraînant parfois une coupure automatique de l’alimentation du moteur afin de la protéger. Entre deux sorties, nous vous conseillons donc de retirer la batterie de votre vélo et de la stocker idéalement dans un endroit frais et sec dont la température se situe entre 15°C et 25°C. Au besoin, prenez le temps de la laisser se tempérer avant de la remettre en charge.

Si une batterie reste inactive trop longtemps, elle va finir par présenter des risques de fatigue. Le mieux est donc d’utiliser son vélo régulièrement. Si vous avez prévu de le laisser au garage pendant plusieurs mois (en hiver par exemple), essayez de stocker la batterie avec une charge autour de 50% (soit une tension d’environ 27,5 volts pour une batterie 24 volts). Quand elles ne sont pas utilisées, les batteries lithium-ion perdent en moyenne 5 à 10% de charge par mois. Pensez donc à la recharger au moins une tous les deux mois pour la ramener vers ce taux idéal de 50%. Ne laissez jamais votre batterie atteindre une décharge profonde (< 5% de la capacité totale). Cela pourrait entraîner un blocage automatique nécessitant une intervention en atelier. Si vous êtes d’un naturel distrait, il est préférable de stocker la batterie chargée à plein, en prenant soin de la débrancher dès qu’elle atteint les 100% pour éviter de la fatiguer inutilement.

Capacité et autonomie de la batterie

La capacité de la batterie correspond à la taille du réservoir d’énergie. Pour une voiture thermique, on mesure celle-ci en litres et la consommation en litres pour 100 km. Pour un vélo, la consommation est exprimée en Watt (W) et la taille du réservoir en Watt Heure (Wh). Certains fabricants omettent parfois cette information, préférant indiquer la tension (V) et l’ampérage (Ah). Pour convertir ces données en Wh, il suffit de les multiplier. Ainsi, si votre batterie fait 36 Volts et 10 Ah, sa capacité sera de 360 Wh.

La capacité de la batterie influe directement sur son autonomie. Une batterie de 500 Wh, par exemple, peut théoriquement alimenter en continu un moteur de 250 W pendant 2 heures (500 Wh / 250 W). Dans la réalité, l’autonomie varie en fonction d’un grand nombre de facteurs qu’il convient de prendre en compte : 

  • la température extérieure
  • le poids total transporté (cycliste et chargement)
  • la résistance à l’air (des vêtements de cycliste offriront moins de résistance qu’une grosse veste d’hiver)
  • la manière de rouler (arrêts fréquents ou longs trajets)
  • la topographie du lieu de circulation (plat ou vallonné)

Face à tous ces paramètres, il est difficile d’évoquer l’autonomie autrement que sous forme de fourchette plus ou moins approximative du nombre de kilomètres. C’est ainsi que se présente notre tableau de l’autonomie des batteries, que nous avons mis au point à partir des essais pratiqués sur nos modèles de vélos, tandems, biporteurs et triporteurs. 

Tableau de l'autonomie d'une batterie électrique de vélo

Résumons les règles fondamentales liées à l’autonomie de la batterie : 

  • une batterie de 320 Wh est généralement suffisante sur un vélo pour la plupart des utilisations
  • une batterie de plus de 400Wh est conseillée si vous roulez souvent chargé, si vos arrêts sont fréquents (en centre-ville par exemple) et si vous avez des côtes à grimper car l’assistance électrique sera naturellement plus sollicitée 
  • dans ces trois cas de figures, mieux vaut considérer par prudence la valeur basse de la fourchette mise en valeur dans notre tableau 
  • une même batterie sur un biporteur avec 3 enfants aura une autonomie plus faible que sur un vélo électrique traditionnel car l’énergie consommée pour déplacer le cycle sera plus importante
  • pour un usage quotidien, voyez aussi large que possible au niveau de la capacité : vous espacerez les recharges et la batterie durera plus longtemps

L’affichage de l’autonomie sur la console 

Les vélos à assistance électrique sont équipés d’une console LED ou LCD qui affiche entre autres la capacité restante de la batterie. Ce qui conduit à deux questions récurrentes de la part de nos clients : À quel point on peut se fier à cet indicateur ? Et sur quelles bases exactes le calcul est-il fait ? 

Console LED 4 niveaux d'autonomie
Console écran LCD 6 niveaux d'autonomie

Pour connaître la capacité d’une batterie (et donc son autonomie), il suffit tout simplement de mesurer sa tension. Prenons l’exemple d’une batterie 36 Volts avec une capacité de 375 Wh. Lorsqu’elle est complètement chargée, sa tension se situe entre 40 et 42 volts. Dans le graphique ci-contre, la tension est indiquée sur l’axe des ordonnées. La courbe verte correspond à la tension sans décharge et la courbe noire à la tension avec un courant de décharge de 4 ampères.

La tension diminue au fur et à mesure que la batterie lithium-ion se vide. Quand celle-ci est fortement sollicitée (au démarrage ou dans une montée par exemple), la tension va baisser rapidement puis remonter une fois de retour sur le plat. C’est donc quand on roule à vitesses constante sur une route avec un relief peu prononcé que l’indication est la plus fiable. Arrivée à 34 volts, la tension de la batterie va rapidement s’effondrer, comme le montre bien notre courbe de décharge. À 30 volts, l’assistance se coupe automatiquement pour éviter une décharge profonde de la batterie qui pourrait l’endommager irrémédiablement.

Courbe de décharge d'une batterie

Mesure de la capacité d’une batterie 36 V sur une console LED

  • 4 leds allumées = 38,6 t / m 40 Volt =  batterie pleine à 100%
  • 3 leds allumées= 36,7 t / m 38,5 Volt = batterie pleine à 80%
  • 2 leds allumées= 34,8 t / m 36,6 Volt = batterie pleine à 60%
  • 1 led allumées= 32,3 t / m 34,7 Volt = batterie pleine à 20%
  • 1 led qui clignote = 30,0 t / m 32,2 Volts = coupure imminente
  •  leds éteintes = tension inférieure à 30 volts = tension de coupure de sécurité (tolérance +/- 0,5 Volt)

Mesure de la capacité d’une batterie 36 V sur une console LCD

  • 5 barres = 36,4 t / m 40 Volt =  batterie pleine à 100%
  • 4 barres = 35,6 t / m 36,3 Volt = batterie pleine à 80%
  • 3 barres = 34,2 t / m 35,5 Volt = batterie pleine à 60%
  • 2 barres = 32,9 t / m 34,1 Volt = batterie pleine à 40 %
  • 1 barre = 31,1 t / m 32,8 Volt = batterie pleine à 20%
  • 1 barre qui clignote = 30,0 t / m 31,0 Volts = coupure imminente
  • l’écran s’éteint = tension inférieure à 30 volts = tension de coupure de sécurité (tolérance +/- 0,5 Volt)

ATTENTION : les valeurs de tension mesurées peuvent différer entre la console et la batterie lorsque cette dernière est équipée de son propre dispositif d’affichage (par exemple 3 leds allumées sur la console mais seulement 2 leds sur la batterie). Dans ce cas, la prudence impose de se fier à ce qu’indique la batterie.