En tant que Regen, nous recevons souvent des questions de nos clients et partenaires sur les capteurs de couple - ce qu'ils sont, comment ils fonctionnent et pourquoi ils sont si importants pour les vélos électriques et les vélos-cargos. Les capteurs de couple font partie de ces composants cachés que l'on ne remarque peut-être pas au premier coup d'œil, mais qui influencent fondamentalement l'expérience de conduite, l'efficacité du moteur et même la sécurité des vélos à assistance électrique.
Dans cet article, nous allons explorer les capteurs de couple en détail : ce qu'ils font, comment ils fonctionnent, leurs avantages et inconvénients, et où ils sont utilisés. Nous ferons également le lien entre leur rôle et des considérations plus générales relatives à la conception des vélos-cargos, telles que le choix du couple du moteur et les protocoles de communication au sein du système électrique.
Qu'est-ce qu'un capteur de couple ?
Un capteur de couple est un dispositif qui mesure la quantité de couple (force de rotation) appliquée à un arbre ou à un essieu. Dans un vélo électrique ou un vélo cargo, il est généralement situé dans le système de freinage. le boîtier de pédalier, la patte arrière ou l'axe de la manivelle. Lorsque le cycliste appuie sur les pédales, le capteur de couple détecte la force de torsion et envoie un signal au contrôleur du moteur. Le contrôleur ajuste alors l'assistance du moteur de manière proportionnelle.
Cette situation diffère sensiblement de celle qui prévaut dans les pays de l'UE. capteurs de cadencequi détectent simplement si vous pédalez ou non, sans mesurer la force avec laquelle vous pédalez. Alors que les capteurs de cadence ont tendance à fournir une sensation d'assistance plus binaire, "on/off", les capteurs de couple permettent une assistance de type "on/off". une expérience de pédalage plus douce et plus naturelle.
Définition :
Couple = Force × Distance (mesuré en Newton-mètres, Nm).
Si vous appliquez une force de 100 N sur une manivelle de 0,17 m, le couple résultant est de 17 Nm.
2. Comment fonctionnent les capteurs de couple ?
La plupart des capteurs de couple utilisés dans les vélos électriques et les vélos-cargos sont à base de jauges de contrainte. Décortiquons le principe de fonctionnement :
2.1 Méthode des jauges de contrainte
- L'axe de la manivelle se tord légèrement lorsque le cycliste pédale.
- Jauges de contrainte-de minuscules éléments électriques résistifs- sont collés à la broche.
- Lorsque la broche se déforme, les jauges de contrainte changent de résistance.
- Ces changements sont amplifiés par un pont de Wheatstone et convertis en un signal électrique.
- Le contrôleur du moteur interprète ce signal comme l'effort fourni par le cycliste et ajuste la puissance de sortie en conséquence.
2.2 Méthode magnétoélastique
Certains capteurs de couple haut de gamme utilisent les principes de la magnétoélasticité :
- L'acier de la broche change de perméabilité magnétique lorsqu'il est soumis à une torsion.
- Les capteurs de champ magnétique détectent ces changements sans contact physique.
- L'avantage : moins d'usurecar il n'y a pas de fils ou de bagues collectrices sur les pièces mobiles.

Schéma d'un capteur de couple pour vélo électrique
Capteur de couple vs. capteur de vitesse : Quel est le meilleur ?
En termes simples, il s'agit d'un conducteur expérimenté par rapport à un apprenti conducteur.
On peut faire l'analogie entre un conducteur expérimenté et un apprenti conducteur :
Le capteur de couple est comme un "conducteur expérimenté"
- Le conducteur expérimenté contrôlera en douceur la puissance du véhicule en fonction de l'état de la route et de la force de l'accélérateur :
- En montée, l'accélérateur sera automatiquement augmenté (plus d'assistance au moteur).
- En descente ou en appuyant légèrement sur l'accélérateur, la puissance est réduite (économie d'énergie et sécurité).
- L'expérience de conduite est fluide et naturelle, et le sentiment de sécurité est fort.
Le capteur de vitesse est comme un "apprenti conducteur"
- L'apprenti conducteur n'a qu'une idée générale de l'interrupteur d'accélération :
- Dès que l'on appuie sur l'accélérateur, on donne le plein gaz, quelles que soient les conditions de la route.
- La réaction est lente et l'accélérateur est soit complètement ouvert, soit fermé.
- Il est facile d'accélérer et de décélérer brusquement lorsque l'on roule, en particulier lorsque l'on est chargé. Ce n'est pas sûr.
Résumé : capteur de couple = sortie intelligente à la demande, capteur de vitesse = sortie fixe (arrêt si personne n'appuie, pleine puissance en cas d'appui).
Capteurs de couple (basés sur la force de la pédale)
- Mesure la force avec laquelle vous pédalez en détectant la force de rotation appliquée à la manivelle, au pédalier ou à la patte arrière.
- L'assistance est proportionnelPlus vous pédalez fort, plus le moteur délivre de la puissance.
Capteurs de vitesse ou de cadence (basés sur la vitesse de pédalage)
- Mesure si et à quelle vitesse vous pédalez à l'aide d'aimants et d'un capteur sur la manivelle.
- L'assistance est binaire/on-offLe moteur se met en marche dès que l'on commence à pédaler et que l'on atteint une cadence donnée, avec une puissance prédéfinie (non proportionnelle à la force).
Tableau des principales différences en un coup d'œil
Fonctionnalité | Capteur de couple | Capteur de vitesse |
---|---|---|
Réponse du moteur | Proportionnel à la force de la pédale (naturel et doux) | Puissance de sortie fixe une fois le seuil de cadence atteint |
Sensation de conduite | Sensation d'effort humain amplifié ("jambes bioniques") | Peut sembler saccadé ou soudain ; moins intuitif |
Efficacité de la batterie | Plus élevé : n'utilise que ce qui est nécessaire | Plus faible : peut parfois gaspiller de l'énergie |
Coût | Plus élevé (technologie plus complexe) | Plus bas (simple, bon marché) |
Mise en place | Nécessite une installation et un étalonnage précis | Très facile à installer et à remplacer |
Meilleur pour | Vélos électriques haut de gamme, vélos-cargos, terrains vallonnés ou urbains | Vélos électriques d'entrée de gamme, terrain plat, conduite occasionnelle |
Quelle est la meilleure solution pour les vélos-cargos ?
Pour vélos cargo, capteurs de couple sont presque toujours le meilleur choix:
- Fourniture d'énergie sans à-coups : Lorsque vous transportez des enfants ou des marchandises, vous avez besoin de stabilité au démarrage et à l'arrêt. Les capteurs de couple fournissent une assistance prévisible et proportionnelle.
- Efficacité de la batterie : Les flottes de livraison et de logistique bénéficient d'une plus grande autonomie par charge.
- Contrôle sur les collines : Les capteurs de couple facilitent les démarrages en côte car le moteur réagit instantanément à la force exercée.
- La sécurité : Les surtensions soudaines provenant des capteurs de vitesse peuvent provoquer des oscillations, voire le basculement des vélos lourdement chargés.
(Vous pouvez lire notre article sur De quel couple avez-vous besoin pour votre vélo cargo ? pour voir comment les capteurs de couple sont liés à la sélection du moteur).
3. Avantages des capteurs de couple pour les vélos électriques et les vélos-cargos
3.1 Expérience d'équitation naturelle
L'assistance du moteur étant proportionnelle à la force avec laquelle vous pédalez, vous avez l'impression d'avoir des "jambes bioniques". Le vélo réagit intuitivement à vos sollicitations, ce qui est particulièrement important pour les personnes âgées. vélos cargo transportant de lourdes charges. Les conducteurs se sentent plus en contrôle à basse vitesse, lorsqu'ils manœuvrent autour d'obstacles, ou lorsqu'ils démarrent en montée avec des enfants ou des marchandises à bord.
3.2 Utilisation efficace des batteries
Les capteurs de couple permettent au contrôleur de régler avec précision la puissance du moteur :
- Si vous pédalez plus fort, le moteur délivre plus de puissance.
- Si vous ralentissez, le moteur réduit son assistance. Cette réponse dynamique permet d'économiser l'énergie de la batterie par rapport aux systèmes basés sur la cadence, où le moteur peut fournir une puissance inutile à certains moments.
3.3 Amélioration de la sécurité
Sur les vélos cargos, les pics de puissance soudains peuvent être dangereux, en particulier lorsqu'ils sont entièrement chargés. Les capteurs de couple empêchent les accélérations brutales en adaptant la puissance du moteur à l'effort du cycliste. Les démarrages et les arrêts sont ainsi plus souples et la stabilité est maintenue.
3.4 Compatibilité avec les contrôleurs modernes
Les capteurs de couple s'intègrent bien avec Bus CAN ou d'autres protocoles de communication utilisés dans les systèmes électriques des vélos électriques. Les données qu'ils fournissent peuvent être partagées avec d'autres composants, tels que les unités d'affichage et les systèmes de gestion de la batterie, afin d'optimiser les performances.
4. Inconvénients et considérations
Si les capteurs de couple présentent de nombreux avantages, ils ont aussi quelques inconvénients qui méritent d'être soulignés :
- Coût plus élevé : Par rapport aux simples capteurs de cadence, les capteurs de couple sont plus coûteux en raison de leur complexité.
- Exigences en matière d'étalonnage : Ils doivent être calibrés avec précision pour garantir des relevés exacts.
- Sensibilité : Comme ils mesurent des micro-déflexions, les vibrations externes et les changements de température peuvent affecter les performances s'ils ne sont pas compensés.
- Potentiel d'usure (types de jauges de contrainte) : Au fil du temps, les contraintes mécaniques peuvent dégrader les capteurs à jauge de contrainte, bien que cela soit rare avec des composants de qualité.
Pour les fabricants OEM/ODM de vélos cargo comme nous, ces facteurs doivent être pris en compte lors du développement du produit. Par exemple, nous sélectionnons avec soin des boîtiers de pédalier qui allient durabilité et précision de la détection du couple.
5. Applications des capteurs de couple
Les capteurs de couple sont utilisés dans un grand nombre d'industries, mais leur rôle dans la gestion de l'environnement est très important. vélos électriques et vélos-cargos est particulièrement transformatrice.
5.1 Systèmes d'assistance à la pédale
- Les capteurs de couple sont l'épine dorsale des assistance au pédalage (pedelec) fonctionnalité.
- Ils veillent à ce que l'assistance électrique soit naturelle et proportionnelle.
5.2 Vélos utilitaires lourds
- Pour les Long John, Longtail et les vélos cargo de type trike, un retour de couple précis est essentiel pour la stabilité et la confiance du pilote.
- Les passagers transportent souvent des enfants, des provisions ou des marchandises ; un support moteur prévisible améliore donc la sécurité.
5.3 Vélos de flotte et de livraison
- Les entreprises de logistique utilisent des capteurs de couple pour réduire la fatigue du conducteur et garantissent des performances constantes sur différents terrains et dans différentes conditions de charge.
5.4 Autres applications de mobilité électronique
- Les scooters électriques et les cyclomoteurs utilisent des capteurs similaires pour le contrôle de l'accélérateur et du freinage par récupération.
(Vous pouvez également consulter notre article sur Mécanismes de direction Ackerman dans les vélos-cargos Les capteurs de couple et la géométrie de la direction travaillent ensemble pour assurer une conduite stable sous charge).
6. Comparaison : Capteurs de couple et capteurs de cadence
Fonctionnalité | Capteur de couple | Capteur de cadence |
---|---|---|
Réponse du moteur | Proportionnel, doux, naturel | On/off, binaire, moins intuitif |
Efficacité de la batterie | Élevée (optimisée en fonction de l'effort du coureur) | Plus faible (peut gaspiller de l'énergie) |
Coût | Plus haut | Inférieur |
Préféré pour | Vélos cargo, vélos électriques haut de gamme, terrain vallonné | Vélos électriques d'entrée de gamme, terrain plat |
Verdict : Pour les vélos-cargos, les capteurs de couple sont presque toujours le meilleur choix, car ils permettent des démarrages plus souples et une utilisation plus efficace de la batterie lors du transport de charges.
7. Intégration dans la conception des vélos-cargos
Chez Regen, nous intégrons des capteurs de couple au cours de la phase de conception. phase de conception du pédalieren tenant compte de facteurs tels que
- Géométrie du cadre : La rigidité de la zone du pédalier affecte la précision du capteur.
- Niveaux de couple du moteur : Nous associons des capteurs à des moteurs à entraînement intermédiaire ou à moyeu d'une puissance comprise entre 60 et 100 Nm pour la plupart des vélos-cargos.
- Architecture électrique : Les données du capteur de couple sont traitées avec celles de la vitesse, de la cadence et de la température du moteur via le bus CAN.
Nous travaillons également en étroite collaboration avec nos équipes d'ingénieurs et de concepteurs industriels pour veiller à ce que l'assemblage du capteur de couple reste intact. étanche à l'humidité et à la poussière (IP65 ou supérieur). Cette caractéristique est cruciale pour les vélos utilisés dans la logistique urbaine, où l'exposition à la pluie et aux débris est inévitable.
8. Conclusion
Les capteurs de couple ne sont peut-être pas visibles au premier coup d'œil, mais ils font partie des composants les plus importants des vélos électriques et des vélos-cargos modernes. Ils :
- Offre une expérience de conduite plus naturelle et plus réactive.
- Améliorer l'efficacité de la batterie.
- Améliorer la sécurité, en particulier lors du transport de charges lourdes.
Lorsque nous développons des solutions personnalisées de vélos cargo pour des clients OEM/ODM, les capteurs de couple font toujours partie de la discussion. Choisir le bon type (jauge de contrainte ou magnétoélastique), assurer un étalonnage correct et l'intégrer au reste du système électrique sont autant d'étapes cruciales pour fournir un produit de haute qualité.
Si vous envisagez un nouveau projet de vélo cargo et souhaitez discuter des capteurs de couple, de la sélection du moteur et de la sensation générale de conduite, notre équipe d'ingénierie et d'identification peut vous aider. Nous proposons des consultations gratuites par vidéo, téléphone ou courrier électronique pour vous aider à prendre les bonnes décisions pour votre marché cible.
En fin de compte
Vous souhaitez en savoir plus sur l'intégration de capteurs de couple dans votre prochain projet de vélo cargo ? Contactez-nous pour discuter de vos besoins. L'équipe de Regen est spécialisée dans Solutions OEM/ODM pour vélos cargodu développement du châssis à l'intégration du système électrique.