Assistance Eléctrique de Vélo

Raphaël Lamy

https://wiki.lowtechlab.org/wiki/Assistance_El%C3%A9ctrique_de_V%C3%A9lo

Dernière modification le 26/06/2023

Difficulté

Hard Difficile

Durée

5 day(s) jour(s)

Coût

70 EUR (€)

Description

Conception et Prototypage Low-tech d’une Assistance Électrique de Vélo dans le cadre d'un projet étudiant CentraleSupélec avec le Low-Tech Lab Boulogne-Billancourt. Nommé Kit VALTER (Vélo à Assistance Low-Tech Et Responsable) Par Théo, Raphaël et Maxime

Sommaire

électrique, vélo, assistance, VAE

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Introduction

L'objectif de ce projet étudiant était d'aboutir à une assistance électrique pour vélo dans une démarche Low-tech; en cherchant à maximiser la récupération de matériau, à rester dans le cadre légal d'une assistance se déclenchant au pédalage et inférieure à 250W, à ne pas dépasser les 100€, et à permettre un trajet moyen de vélo-taf du quotidien.

Matériaux

Partie Mécanique

Pour cette partie, nous avons pu compter sur un partenariat de récupération avec la Siredom (Syndicat pour l'Innovation, le Recyclage et l’Energie par les Déchets et Ordures Ménagères) auprès de qui nous pouvions nous rendre en déchetterie afin de nous fournir en vélos usagés ainsi qu’en petits outillages et électroménagers portatifs.

Pour ce projet, en plus de votre vélo actuel, il est nécessaire de récupérer :

• Un vélo de récupération avec une transmission fonctionnelle
  • Pédalier équipé de plateau(x)
  • Chaîne
  • Pignon de vitesse (pignon libre si possible)

Le mieux est de récupérer un « single speed », c’est-à-dire un vélo mono plateau, mono pignon libre

• Une perceuse portable de récupération ou d’occasion
  • Moteur avec réduction
  • La commande de ce même moteur (facultatif)

Un aparté sur la commande d’origine du moteur, si celle-ci est récupérable facilement (ou achetable à bas prix), il peut être intéressant de se la procurer. Cela n’est pas nécessaire mais peut-être intéressant pour la partie commande afin d’avoir plus de flexibilité sur l’utilisation du vélo. Cependant, nous ne conseillons pas d’utiliser une autre commande par soucis de simplicité.

Partie Électrique

Pour ce projet, il est nécessaire de récupérer :

• Une ou des batteries avec chargeur compatibles avec le moteur de perceuse

Celle-ci peut être différente de la batterie d’origine du moteur mais elle doit être compatible en tension et intensité. Par exemple si le moteur est celui d’une perceuse 18V, toutes les batteries d’autres perceuse 18V sont utilisables.

Le mieux est de récupérer d'occasion une perceuse avec batterie et chargeur

Partie Commande

Il sera nécessaire de se procurer, probablement en achetant plusieurs outils de commande :

• Une Arduino
• LEDs, résistances, câbles d'électronique légère...
• Relais mécanique ou transistor résistant aux intensité et tension à pic du moteur électrique
• 1 ou 2 interrupteurs 2 ou 3 positions (selon si vous arrivez à récupérer la commande de votre moteur)
• Carte de soudure d’outils électroniques
• Diode de roue libre résistant aux intensité et tension à pic du moteur électrique
• Condensateur de protection de la batterie résistant aux intensité et tension à pic du moteur électrique
• Capteur à Effet Hall (pour mesurer la fréquence de rotation de notre pédalier)

Le relais mécanique sera à privilégier si vous souhaitez une commande plus simple et plus sécuritaire, si vous souhaitez une commande variable, vous pouvez passer à l’utilisation de transistors.

De plus, il sera nécessaire de récupérer le code joint pour configurer votre Arduino.

Partie Intégration Vélo

Pour cette partie, de nombreuses possibilités s’offrent à vous, avec les spécificités de votre vélo et le matériel à disposition. Nous allons ici simplement parler de nos choix dans notre projet

• Des tubes PVC (un au diamètre du moteur, un autre pouvant accueillir la batterie en largeur)
• Des colliers Rilsan pour venir fixer le tout
• De la mousse rigide

Outils

Matériel Spécifique Vélo

• Un extracteur de manivelle (généralement au diamètre standard de 22mm)
• Un dérive-chaîne

Autre matériel classique

Ce matériel est généralement accessible gratuitement (moyennant une adhésion dans une association adaptée comme un Low-Tech Lab)

• Petit outillage (perceuse, outil rotatif [type Dremel], scie, limes...)
• Matériel de soudure légère
• Pistolet à colle
• ...

Étape 1 - Adaptation du pédalier

Ici, on va chercher à récupérer la manivelle droite avec plateau(x) du vélo récupéré, pour la mettre à la place de la manivelle gauche du vélo qu’on cherche à équiper.

Pour se faire, on retire d’abord la pédale de la manivelle droite du vélo récupéré ainsi que son cache-poussière.

Puis, il existe généralement un écrou ou une vis à retirer qui sécurise le maintien de la manivelle à l’axe, pour ensuite utiliser l’extracteur de manivelle (chercher autres tutoriels en ligne) afin d’obtenir l’ensemble manivelle + plateau(x) du vélo récupéré.

On extrait de la même manière la manivelle gauche du vélo à équiper

On remplace cette manivelle par l’ensemble manivelle + plateau(x) du vélo récupéré en resserrant bien les sécurités et les cache-poussières, puis on peut remettre la pédale (il n’est généralement pas possible de mettre une pédale gauche sur une manivelle droite à cause du sens des pas de vis).

Si on souhaite sécuriser d’avantage, ce qui n’est normalement pas nécessaire, on peut ajouter du frein filet faible sur l’écrou ou la vis qui sécurise le maintien.

Étape 2 - Fixation du pignon au renvoi d’angle

Pour retirer le pignon ou la cassette d’une roue arrière, il existe des outils spécifiques mais dont on peut facilement se passer, il existe de nombreux tutoriels en ligne expliquant comment les retirer.

Cependant, nous avons choisi dans notre cas de garder le tube de la roue pour conserver le filetage permettant la fixation du pignon, car le tube de la roue est fait pour accueillir des diamètres de tiges plus petits et plus adaptés au renvoi d’angle.

On coupe donc au plus proche de la fin de course du filetage pour le pignon, en conservant la butée pour le pignon si elle existe.

Au niveau du renvoi d’angle, un des côtés disposait d’un mandrin de perceuse, qui une fois retiré, laissait place à une tige filetée qui nous a finalement permis d’y fixer le pignon libre.

Il faut faire attention au sens de rotation libre du pignon pour permettre l’entrainement de la chaîne par la transmission, et le roulage libre quand l’assistance n’est pas utilisée

Étape 3 - Rangement pour le moteur et la commande

Tube pour le moteur et la commande

On coupe une longueur de tube PVC assez longue respectant les conditions suivantes

• Longueur amplement suffisante pour le moteur avec son système de réduction et l’électronique de commande
• Longueur permettant de mettre le tube au niveau du tube de cadre oblique, tout en laissant une bonne distance entre l’axe avec pignon et les plateaux pour permettre une bonne transmission.

On modifie ensuite ce tube avec :

• Un guide pour le renvoi d’angle afin de fixer son mouvement
• Une zone aménagée pour l’accueil des commandes avec
  • Des trous pour les interrupteurs
  • Des trous pour les LEDs
  • Des trous pour un accès aux câbles
• Des trous permettant d’attacher le tube au cadre avec des colliers

Guide anti-rotation

Pour empêcher la rotation du tube, il est également nécessaire de réaliser une autre pièce qui viendra se fixer à deux tubes du vélo, et dans laquelle on viendra insérer la pièce précédente à l’aide de deux fourches et d’une coupe en biais.

Cette autre pièce se compose d’un tube PVC de même diamètre

que précédemment, coupé en deux en longueur et d’une longueur comprenant les diamètres des deux tubes contre lesquelles elle vient se poser et la longueur que l’on veut entre ces deux tubes.

On y aménage alors :

• Des encoches pour venir épouser le diamètre des tubes de cadre
• Des trous pour permettre d’attacher le tube aux deux tubes de cadres
• Des trous pour venir passer les câbles du capteur à effet Hall
• Des trous pour venir insérer la pièce précédente
  • Ces trous doivent être placés à une distance de sorte que la pièce précédente vienne s’y insérer au bon angle du tube oblique de cadre

Il est possible de pencher le support pour permettre un alignement optimal du tube du moteur avec le cadre

Étape 4 - Stockage de la batterie

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