Vous avez probablement lu les spécifications d’une voiture ou d’un vélo électrique et êtes tombé sur un mot dont vous ne connaissez que vaguement la signification : le couple. La puissance étant clairement exprimée en watts ou en chevaux-vapeur, que signifie exactement le couple et est-ce vraiment important ? En fin de compte, les données de puissance devraient tout dire, n’est-ce pas?
Un peu de physique concernant le couple
Le couple est la mesure de la force qui provoque la rotation d’un objet autour d’un point, c’est-à-dire la mesure de la force qui peut faire tourner un objet autour d’un axe. La force est ce qui provoque l’accélération d’un objet en cinématique linéaire. De même, le couple est ce qui provoque une accélération angulaire. Le couple peut donc être défini comme l’équivalent rotationnel de la force linéaire.
Il se mesure en Newton-mètres, vu que c’est Isaac Newton qui l’a expliqué. Imaginons donc qu’on applique une force de 20 Newton-mètres à un levier en rotation autour d’un moyeu. Si le levier mesure 0,5 mètre de long, la force de rotation appliquée au moyeu sera de 20 x 0,5, soit 10 Nm. Si le levier ne mesure que 0,2 mètre de long, la force de rotation appliquée au moyeu sera de 20 x 0,2, soit 4 Nm. Par conséquent, comme la chaîne de vélo est plus éloignée de l’axe sur les grands pignons, ce qui donne un levier plus long, ces derniers délivrent un couple plus élevé que les petits. Cependant, déplacer un pignon de 60 dents engage trois fois plus de maillons qu’un petit pignon de 22 dents. Ainsi, les grands pignons sont plus performants pour démarrer, grimper et transporter des charges lourdes, tandis que les petits pignons atteignent ds vitesses plus élevées.
Il en va de même pour les moteurs : plus le couple est élevé, plus ils sont capables de supporter des charges, d’accélérer à l’arrêt et de grimper. Par conséquent, les moteurs diesel peuvent fournir un couple plus élevé, avec un taux de compression (de l’air dans le cylindre) de 23 pour 1, qui exerce une force plus importante sur l’arbre en rotation, contre environ 10 pour 1 pour les moteurs essence. Les premiers sont bien plus adaptés aux camions, les seconds aux voitures plus rapides. Il n’existe pas de voitures de course diesel. Les moteurs électriques offrent le couple le plus élevé. Une Audi A5 essence : 261 ch (ch) et 273 Nm, contre une Volkswagen ID 7 électrique : 286 ch et un couple impressionnant de 550 Nm. Une Dacia Sandero essence développe 95 Nm pour un poids de 1 060 kg, contre 100 Nm pour un vélo électrique moyen de 25 kg équipé de la dernière Bosch Performance Line CX Gen5. Devinez lequel accélère plus vite, surtout sur une montée?
Comment les moteurs de vélo électrique obtiennent du couple
Les moteurs électriques fonctionnent grâce à l’interaction entre le champ magnétique du moteur et le courant électrique dans un enroulement pour générer la force de Laplace sous forme de couple appliqué sur l’arbre du moteur. La conception de cette pièce et l’utilisation d’engrenages internes permettent d’obtenir un couple plus élevé. Cela implique des moteurs plus sophistiqués et complexes. Par conséquent, plus le couple est élevé, plus le moteur de vélo électrique est cher, bien que la puissance soit toujours identique, respectant la limite légale de 250 watts en Europe, tandis qu’aux États-Unis, la moyenne des moteurs de vélo électrique est de 500 watts.
Le rapport couple/puissance est plus faible avec les moteurs chinois moins chers
Les moteurs chinois moins chers fournissent un couple par watt de puissance bien inférieur. La plupart des moteurs dans le moyeu chinois de 500 W ne dépassent pas 55 Nm. En général, les moteurs moyeu sont moins coupleux que les moteurs centraux. Ils sont Principalement utilisés pour les vélos électriques de ville et de randonnée. Les meilleurs VTT électriques européens et américains sont équipés de moteurs centraux. Les moteurs allemands et japonais de haute qualité, de 250 watts, offrent généralement un couple de 80 à 90 Nm.
Néanmoins, certains moteurs chinois, comme certains Bafang et Avinox, offrent un excellent couple même avec seulement 250 watts.
Le couple peut varier considérablement d’un vélo à l’autre
Les moteurs de vélos électriques offrent une plage de couple plus large. Celle-ci varie en fonction de l’usage prévu et du prix du vélo. Les moteurs légers de 250 W destinés aux vélos électriques légers vont des 23 Nm du Mahle, équipé de son nouveau moyeu arrière sportif X20, pesant seulement 1,375 kg, aux 55 Nm du Bosch Performance Line SX. Les vélos électriques bon marché de 250 W offrent rarement plus de 50 Nm, et méfiez-vous de ceux qui n’affichent même pas leur couple.
Là où le couple est le plus nécessaire sur les vélos électriques
Le transport de charges lourdes exige un couple important. Les vélos cargo électriques ne devraient pas avoir moins de 80 Nm. Rouler sur des routes vallonnées, et encore plus dans des montées raides, nécessite également un couple important, dépassant 65 Nm, voire plus, selon votre musculature et votre endurance.
Plus vous êtes faible, plus le couple est important. Avec un âge avancé et des articulations douloureuses, démarrer un vélo à l’arrêt et accélérer peut être douloureux, à moins de bénéficier d’un couple correct. Le couple étant particulièrement efficace pour l’accélération et la conduite à basse vitesse, il est extrêmement efficace jusqu’à la limite de vitesse légale de 25 km/h pour les vélos électriques en Europe.
Couple pour rouler ou se déplacer sur des routes plates
Pour les vélos électriques de ville, de gravel ou de trekking circulant presque exclusivement sur des routes plates, un couple de 40 Nm est le minimum pour éviter les échauffements. Je préférerais au moins 50 Nm pour plus de confort. À cela, il faut ajouter, pour une expérience de conduite plus agréable :
- Un Newton-mètre pour chaque année d’âge après 40 ans et un autre pour chaque kilogramme de surpoids.
- 3 Nm pour chaque point de pourcentage d’inclinaison de vos parcours habituels.
Cela revient à suggérer au moins 69 à 70 Nm pour un cycliste de 50 ans, avec 10 kilos de surpoids, roulant souvent sur des pentes de 3 %. Et ainsi de suite.
Couple pour les VTT électriques
Je commencerais par 50 Nm, en appliquant les mêmes critères pour en ajouter, comme mentionné précédemment.
Vélos électriques légers pour jambes fortes et jeunes cyclistes sportifs
De nos jours, la plupart des marques de vélos électriques haut de gamme proposent des modèles jusqu’à 10 kg plus légers, pesant environ 15 kg au lieu de 25, mais délivrant un couple bien inférieur, soit environ la moitié du Nm d’un vélo électrique classique de 25 kg et 85 Nm. Il va sans dire que le rapport couple/kg reste bien meilleur pour les vélos électriques plus lourds et coupleux, surtout compte tenu du poids du cycliste. Lors du choix d’un tel vélo, il est donc essentiel de tenir compte du rapport couple/kg du cycliste, qui peut varier de 1 à 2-3 Nm par kilogramme, selon ses capacités sportives et son âge.
Plus de couple, mieux c’est ? Pas toujours
Plus de couple implique une consommation électrique plus importante, ce qui nécessite des batteries plus coûteuses, encombrantes et lourdes. Plus le couple est élevé, plus le moteur est lourd et coûteux. Les moteurs 250 W de haute qualité vendus en Europe pèsent en moyenne environ 2 kg pour un couple de 50 à 60 Nm, et environ 700 grammes de plus pour un couple de 80 à 90 Nm. Avec un couple de 55 Nm, le Bosch Performance Line SX ne pèse que 2 kg ; le Bosch Performance Line CX Gen5, plus puissant, avec 100 Nm, pèse 2,75 kg. Le meilleur rapport couple/poids est probablement celui du Dji Avinox : 105 Nm pour 2,5 kg.
Le couple use les composants de la transmission
Si l’on calcule un couple moyen de 100 Nm pour nos jambes, pour résumer le couple moteur, on peut imaginer la contrainte que doivent supporter les plateaux, les chaînes, les dérailleurs et les cassettes des vélos électriques.
Le couple d’un vélo électrique n’est pas donné
Avec des moteurs européens de 250 W, on peut compter environ 10 euros par Newton-mètre de couple. Ce qui donne un moteur de 40 Nm coûtant environ 400 €, et un moteur de 85 Nm coûtant environ 800 €, hors taxes.
Le couple implique la nécessité d’un cadre et de composants de transmission plus robustes, ce qui rend le vélo électrique plus cher et plus lourd.
Fiche de performance de couple pour vélo électrique
| Utilisation | 40-45 Nm | 50-60 Nm | 65-70 Nm | 75-85 Nm | 90-120 Nm |
| Terrain plat | suffisant | facile | confortable | comme naviguer à voile | comme voler |
| Montée peu prononcée | un peu fatigant | pas trop difficile | assez bien | facile | à l’aise |
| Montée raide | où est une dépanneuse? | à peine supportable | suffisant | presque facile | confortable |
| VTTAE/cargo | au secours! | doit pousser fort | à peine suffisant | amusant/facile | comme un écureuil/camion |
