Moteur central ou moteur de moyeu : Guide d’un ingénieur pour choisir la transmission de votre vélo électrique

Si vous êtes pressé de commencer votre montage, voici un aperçu technique des systèmes de moteur central et de moteur-roue**.

| Caractéristique | Moteur-roue (à engrenages/direct) | Moteur central |

| :--- | :--- | :--- |

| Interaction avec la transmission | Indépendante (contourne la chaîne et les engrenages) | Intégrée (utilise la transmission du vélo) |

| Montée en côte | Modérée (baisse de rendement à bas régime) | Supérieure (maintien d'un régime optimal grâce aux engrenages) |

| Entretien | Faible (système étanche, usure de la chaîne réduite) | Élevé (usure accrue de la chaîne et de la cassette) |

| Difficulté d'installation | Modérée (montage de la roue, bras de couple) | Complexe (démontage du boîtier de pédalier, alignement) |

| Discrétion | Élevée (surtout pour les moteurs-roues compacts à engrenages) | Faible à moyenne (le moteur est situé près des pédales) |

| Répartition du poids | Poids à l'arrière/à l'avant (affecte la maniabilité) | Centré et bas (centre de gravité optimal) |

| Utilisation idéale | Trajets domicile-travail, terrain plat, balades | VTT, charges lourdes, pentes raides |

Bien que des kits pour vélos électriques existent pour les deux, le choix modifie fondamentalement la dynamique mécanique de votre vélo.

Pour bien comprendre le débat moteur central vs moteur moyeu, il faut examiner le point d'application de la force par rapport à la roue.

Moteurs moyeu : L'approche directe

Un moteur moyeu remplace le moyeu standard d'une roue de vélo. Il applique le couple directement à la roue (ou via des engrenages planétaires internes). Comme il court-circuite la transmission du vélo (chaîne, cassette, dérailleur), sa conception mécanique est plus simple en termes de transmission de puissance.

D'un point de vue technique, c'est un avantage indéniable en termes de fiabilité. Si la chaîne casse, un moteur moyeu peut toujours vous ramener chez vous. Cependant, il souffre d'un rapport de transmission fixe. Le moteur doit tourner à une certaine vitesse par rapport à la roue. Dans les côtes raides, le régime du moteur diminue, ce qui le fait sortir de sa courbe de rendement optimale et convertit davantage d'énergie de la batterie en chaleur plutôt qu'en mouvement.

Moteurs centraux : Avantage mécanique

Un moteur central est placé au niveau du pédalier (boîtier de pédalier) et entraîne le plateau. Voici le principal atout : il utilise la transmission existante du vélo.

Tout comme une voiture rétrograde pour gravir une côte, un moteur central permet au moteur de tourner à un régime élevé et efficace, même lorsque la roue tourne lentement. Ce rapport de transmission variable signifie qu'un moteur central de 750 W peut souvent surpasser un moteur-roue de 1 000 W en montée, car il exploite l'avantage mécanique plutôt que la force brute. Cette intégration fait des configurations de moteurs personnalisées utilisant des moteurs centraux la référence en matière d'optimisation des performances sur terrains variés.

Lors de l'évaluation des moteurs de moyeu pour les kits de vélos électriques, vous rencontrerez deux sous-types distincts : à engrenages et à entraînement direct (DD).

Moteurs de moyeu à engrenages

Ces moteurs contiennent des engrenages planétaires internes en nylon ou en composite.

• Avantages : Ils offrent un couple plus élevé à basse vitesse, fonctionnent en roue libre sans résistance lorsque la batterie est déchargée et sont généralement plus petits et plus légers. Ils sont parfaits pour un montage discret de vélo électrique, car ils peuvent être dissimulés derrière un disque de frein.

• Inconvénients : Les engrenages internes sont des pièces d'usure. Ils ne permettent généralement pas le freinage régénératif en raison de l'embrayage interne.

Moteurs de moyeu à entraînement direct (DD)

Il s'agit essentiellement de grands électroaimants sans pièces mobiles internes, à l'exception des roulements.

• Avantages : Durabilité quasi illimitée et possibilité d'utiliser le freinage régénératif (transformation du moteur en générateur pour recharger la batterie et préserver les plaquettes de frein). Ils sont capables de gérer une puissance importante pour les montages DIY haute performance.

Inconvénients : Elles sont lourdes (souvent plus de 6 kg), volumineuses et présentent une résistance au pédalage sans assistance électrique.

Note de l’ingénieur concernant le poids non suspendu : L’ajout d’un moteur-roue lourd augmente le poids non suspendu. Cela nuit aux performances de la suspension et rend le vélo moins réactif sur les terrains accidentés qu’avec une roue standard.

Les moteurs centraux, comme le Bafang BBSHD ou le Tongsheng TSDZ2, sont plébiscités par les passionnés de technique.

Le roi de l'efficacité

En fonctionnant à un régime proche du régime optimal quelle que soit la vitesse (à condition que le cycliste passe correctement les vitesses), les moteurs centraux chauffent moins et optimisent l'autonomie de la batterie. Pour les projets de mise à niveau moteur 1000 W destinés au tout-terrain, le moteur central est souvent la seule option viable pour éviter la surchauffe du moteur lors des longues ascensions.

Le compromis de l'entretien

Le principal inconvénient réside dans la contrainte exercée sur la transmission. Un humain produit environ 100 à 200 watts en continu. Un moteur central peut délivrer des pics de puissance de 750 à 1500 W directement sur une chaîne de vélo conçue pour la force humaine. Cela entraîne une usure accélérée des chaînes, des cassettes et des dérailleurs. Si vous optez pour cette solution pour votre configuration moteur personnalisée, investissez dans des chaînes spécifiques pour vélos électriques (comme la série KMC-e) et des cassettes en acier.

Centre de gravité

Pour une maniabilité optimale, les vélos à moteur central sont supérieurs. En plaçant le moteur et généralement la batterie au centre et en bas du cadre, le vélo se comporte davantage comme un VTT traditionnel. C'est essentiel pour la pratique du VTT technique sur sentiers étroits.

Pour le cycliste amateur, le processus d'installation est un facteur déterminant dans le choix entre un moteur central et un moteur de moyeu.

Installation d'un moteur de moyeu

Difficulté : Moyenne. La principale difficulté consiste à s'assurer que l'axe est compatible avec les pattes de cadre. La plupart des moteurs de moyeu utilisent des axes surdimensionnés (12 mm ou 14 mm, avec des méplats limés à 10 mm). Il est souvent nécessaire de limer les pattes de cadre ou d'utiliser des bras de couple : des entretoises métalliques épaisses qui empêchent l'axe du puissant moteur de tourner brusquement et d'endommager le cadre. Le câblage est généralement simple : il suffit de faire passer le câble de la roue au contrôleur.

Installation d'un moteur central

Difficulté : Élevée. Il faut démonter le boîtier de pédalier, ce qui nécessite souvent des outils spécifiques et une force importante. La compatibilité est délicate ; il faut mesurer la largeur du boîtier de pédalier (généralement entre 68 mm et 73 mm, mais parfois plus large sur les fatbikes) pour acheter le kit adéquat. Il faut également s'assurer que la ligne de chaîne est correctement alignée, ce qui nécessite souvent des entretoises ou des plateaux décalés pour éviter que la chaîne ne déraille.

Outils indispensables :

• Extracteur de manivelle

• Outil pour boîtier de pédalier

• Clé pour écrou de blocage

• Fer à souder (pour le remplacement des connecteurs)

Scénario A : La côte à 15 %

• Moteur central : Vous passez le vélo sur la plus petite vitesse (grand pignon). Le moteur tourne vite, la roue tourne lentement. Le vélo gravit la côte sans effort à 13-16 km/h sans surchauffer.

• Moteur de moyeu : Le moteur est contraint de tourner lentement. Son rendement chute à 50 % ou moins. Le reste de l'énergie est dissipé sous forme de chaleur. À moins qu'il ne s'agisse d'un système haute puissance, il risque de caler ou de surchauffer.

Scénario B : Le trajet domicile-travail sur terrain plat

• Moteur de moyeu : Pas besoin de changer de vitesse. La puissance est instantanée. En cas de rupture de chaîne, vous pouvez toujours accélérer pour rentrer chez vous. Le trajet est silencieux et fluide.

• Moteur central : Vous devez changer de vitesse à l'accélération. Impossible de changer de vitesse lorsque le moteur est à pleine charge (craquement des engrenages), un capteur de vitesse est donc nécessaire pour couper brièvement l'alimentation lors du changement de vitesse.

En milieu urbain et plat, la simplicité du moteur-roue l'emporte souvent. Sur terrain accidenté, le moteur central est imbattable.

Lors de l'établissement du budget pour un kit de vélo électrique, ne vous fiez pas uniquement au prix affiché.

Coûts initiaux :

En général, les kits à moteur-roue sont moins chers. Un kit à entraînement direct correct se trouve entre 250 et 400 $ (batterie non comprise). Les kits à moteur central, comme la série Bafang, coûtent généralement entre 400 et 600 $.

Coûts à long terme :

• Moteur central : Vous devrez remplacer la chaîne et la cassette beaucoup plus souvent. Un vélo à moteur central utilisé intensivement peut nécessiter une nouvelle chaîne tous les 800 à 1 600 km.

• Moteur-roue : Entretien extrêmement réduit. Cependant, en cas de crevaison de la roue arrière, changer la chambre à air est beaucoup plus complexe que sur un vélo à moteur central (en raison du poids du moteur et du câblage relié à la roue).

Si vous réalisez une conversion économique vous-même, le moteur-roue offre le meilleur rapport qualité-prix.

En tant qu'ingénieur, je ne crois pas au « meilleur » moteur, mais seulement au moteur adapté à l'usage. Voici ma recommandation finale, basée sur vos besoins spécifiques :

Choisissez un moteur central si :

1. Vous pratiquez le VTT ou le VTT en zone vallonnée : L'avantage mécanique est alors indispensable.

2. Vous recherchez un vélo équilibré : Essentiel pour le VTT et une conduite technique.

3. Vous êtes à l'aise avec la mécanique : Vous maîtrisez l'entretien de la transmission et le passage des vitesses.

Choisissez un moteur moyeu si :

1. Vous souhaitez un vélo fiable pour vos trajets quotidiens : Fiabilité et redondance sont essentielles pour vos déplacements professionnels.

2. Votre budget est limité : Bénéficiez de plus de puissance à moindre coût.

3. Vous souhaitez un vélo électrique discret : Un petit moteur moyeu à engrenages est quasiment invisible.

4. Vous souhaitez un freinage régénératif : Disponible uniquement avec les moyeux à entraînement direct.