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Les différentes sorte de fitness car.

Principe commun: un dispositif permet de freiner ou d'aider de sorte à pouvoir doser son effort dans sa zone d'endurance, et surtout pouvoir le maintenir durant tout le trajet sans coupure,  tout en ayant des contraintes de pente ou de vitesse, ou même d'arrêt.

DIFFÉRENCES. Elles se trouvent dans la gestion de l'énergie.
mixte - Soit on lie le pédalage ET le moteur ET l'alternateur directement aux roues via le pédalier: la propulsion est mixte, musculaire électrique. C'est un vélo assisté disposant EN PLUS de la possibilité de récupérer l'énergie. à l'arrêt, le fitness sur alternateur est possible en découplant la transmission du sol.
électrique seulement - Soit le véhicule est entièrement électrique pour la propulsion, le musculaire étant utilisé pour la remise à niveau de la batterie: c'est à l'avant un vélo d'appartement, et à l'arrière une voiture électrique.

difficulté générale: récupérer l'énergie des descentes
lorsqu'on veut récupérer en descente, sans perdre non plus l'énergie du pédalage maintenu pour des raisons de poursuite de la séance, la puissance, très forte, s'ajoute à celle, modérée du pédalage et dépasse la capacité de courant de charge des batterie, à moins d'en emporter des quantité énorme: les batteries étant lourdes le problème est aggravé, mais il existe un optimum qui fait que on arrive à peu près à un poids tout équipé double de celui de l'ensemble "nu", c'est à dire seulement l'être humain et son vélo sans rien.
La réglementation imposant la contrainte "aide limitée à 250 watts", ce doublement du poids signifie que le système compense à peine le surpoids pour la performance en côte.
Il faut prévoir en fait une capacité de recharge des batteries de l'ordre de 500 watts, soit 40A sous 12 volts et donc 80Ah avec C/2, 200 avec C/5. Cette entrée de 500 watts (compte tenu des pertes de conversion) équivaut à 1200 mètre par heure de vitesse de perte d'altitude, soit en dessous de 20km/h/route sur la plupart des descentes raides.

et si il y avait un ressort? (et la clim du coup)
J'ose ici penser que la solution à ce problème serait  d'utiliser EN PLUS un autre vecteur énergétique qui n'est pas limité en puissance de récupération: par exemple un compresseur d'air absorbant l'énergie des descentes quelque soit la vitesse (il pourrait y avoir un contre couple de son choix), l'air ainsi comprimé étant détendu ensuite dans les côtes: rien de plus en fait qu'une voiture à ressort, sauf que le ressort est un gaz. Le système électrique serait conservé pour la gestion des faibles puissances (250 watts sortie ou entrée, et donc 20A de charge pour les athlètes).
je pense qu'un bon constructeur pourrait concevoir ceci: il se peut que le poids du compresseur plus moteur à air comprimé, de petit calibre, soit moins important que celui des batteries qu'il évite d'avoir pour absorber les fortes puissances des descentes, le rendement sera peut être équivalent, en outre, surtout si l'occasion de détendre l'air suit de peu la descente. Si on attend la détente de l'air qui s'est refroidi dans le réservoir est moins puissante mais produit du froid, cela pourrait être utilisé pour compenser la moindre ventilation dans les côtes (la clim!!!). En pratique cela est sans doute très dur à exploiter, mais notons que d'obtenir le confort thermique permet, à charge cardiovasculaire, donc effort équivalent, à gagner 30 watts de production d'énergie mécanique comparé à celle d'un être humain qui a trop chaud (cela est du au travail de pompage du sang près de la peau pour évacuer).
Il se peut aussi qu'apparaisse des batteries fiables qui pèsent beaucoup moins lourd pour permettre ces courants de charge. je crois plutôt en cette version du futur: batteries à forte capacité de courant de charge provenant de la recherche automobile.

Ce n'est pas du délire
L'idée du compresseur d'air est à retenir pour une autre raison: on ne compresse l'air que là ou c'est propre, et ensuite, après avoir descendu des routes de montagne par exemple, on respire... en ville grace à un détendeur le bon air qu'on a stocké à l'extérieur, en attendant que les voitures disparaissent du paysage: cela permet de continuer à pédaler tout en respirant à plein poumons, au lieu de limiter l'effort à cause de la pollution, donc ça permet plus de puissance. Un tel dispositif, de petite capacité (quelques litres à des dizaines de bars), même insuffisant pour la propulsion est envisageable pour la respiration: stocker l'air là où il est propre pour franchir les zones polluées: carrefours, rond points ou rues en pente!
l'auteur a remarqué que l'air pollué faisait par endroit chuter la puissance de 300 watts à seulement 150 watts pour des raisons de limitation de la ventilation due au seuil de ce que les poumons peuvent supporter, vers 300 watts on respire en effet pas loin de 100 litres d'air par minute contre 8 au repos! le problème s'est aggravé depuis que les nouveaux moteurs turbocompressés lachent des composés imbrûlés et des résidus de solvants (à partir de 2002, puis surtout à partir d'automne 2006)

LA PROPULSION SEULEMENT ÉLECTRIQUE OU MODE FITNESS INTÉGRAL.
L'avantage est de ne pas affecter la résistance et même la continuité de pédalage lors des arrêts ou variations de terrain. La conduite s'effectue au moteur électrique, le pédalage peut entièrement être géré par un ordinateur de vélo d'appartement.
L'inconvénient est d'avoir des pertes de rendement systématiquement lors de la conversion mécanique-électrique et électrique-mécanique qui concerne alors 100% de l'énergie de pédalage.
Il existe cependant des outils hi tech qui permettent une double conversion mécanique-électrique puis électrique-mécanique avec le rendement d'une transmission à chaîne, mais le prix serait décourageant.

difficulté techniques:
il faut que le moteur électrique puisse être "chargé" convenablement quelque soit la vitesse: un variateur de puissance ne suffit pas, il faut aussi une variation de démultiplication. sinon, le moteur n'aura le bon rendement que dans une plage de vitesse étroite, ce qui du coup ne permet pas de disposer réellement de la puissance requise tout en consommant l'énergie en pure perte (un moteur de vélo assisté prévu pour 25km/h ne donnera, pour la même consommation (300 watts électriques) que 100 watts à 10km/h!
Le concept n'est pas remis en question, mais il faut attendre qu'un constructeur qui a plus de moyens fabrique la démultiplication à rapport variable pour que le moteur  tourne à la bonne vitesse quelque soit la vitesse du véhicule.

LA PROPULSION MIXTE.
L'énergie musculaire est transmise aux roues comme dans un classique vélo, par chaîne avec donc un rendement proche de 100%, celui d'une transmission par chaîne. Si l'effort est bien dosé, l'équilibre puissance pédalage et résistance naturelle (celle du au fait de rouler) sont équilibrée à la vitesse souhaitée. Si la tendance est d'aller trop vite, l'alternateur résiste au pédalier et dirige la puissance en excès à la charge de la batterie. Si le véhicule descend une pente, c'est un frein alternateur freinant les roues qui ajoute sa récupération. Si la tendance est d'aller pas assez vite (une côte par exemple), le moteur peu aider le pédalage via le pédalier. Les pertes de conversion ne se produisent alors que si on a beaucoup d'écart entre la vitesse désirée et la vitesse naturellement permise par la puissance musculaire, et ce n'est qu'une fraction de l'énergie, celle qui est en trop ou en manque dans le pédalage qui est concerné par les pertes de conversion.
En revanche, la gestion est plus compliquée, il faut en effet gérer son effort comme on le ferait en vélo pour avoir la bonne intensité, et gérer l'aide ou la récupération de façon à lisser sa vitesse et à maintenir une charge d'effort compatible avec son objectif d'entraînement.
Si nous disposons d'un bon moteur électrique, il suffit de le coupler au pédalier: comme la cadence de pédalage est toujours comprise entre 70 et 90 tours/minutes, le moteur qui y est couplé avec la démultiplication à rapport fixe ne s'écartera jamais beaucoup de sa vitesse de bon rendement: il profite, tout comme les jambes de la démultiplication réglable constituée par les plateaux et les pignons.
SI on dépasse 25km/h et que la charge d'effort est insuffisante moteur coupée (conformément à la réglementation qui interdit d'avoir de l'aide au dessus de 25km/h); il suffit de "charger" le pédalier avec l'alternateur pour maintenir la puissance de pédalage et donc la bonne fréquence cardiaque. On peut aussi passer un rapport plus long, jusqu'à que la seule résistance de roulement s'oppose à la puissance délivrée en respectant la bonne fréquence cardiaque. J'insiste sur le fait qu'il est plus rentable de sacrifier quelques kilomètres heures sur le plat, pour disposer d'une réserve d'énergie en côte: du fait que beaucoup de puissance en plus n'apporte que relativement peu sur le plat, et au contraire qu'en côte la vitesse est proportionelle à la puissance, mieux vaut ajouter par exemple 5km/h à 10km/h initial (gain de 50% vitesse avec +60% puissance) en utilisant le stock d'énergie justement récupéré en se limitant sur la plat à 25km/h  pour avoir 15, que d'ajouter 5 km/h à 25km/h pour avoir 30 (gain de 20% vitesse et +75% puissance):

petite difficultée de prototype: si on couple directement l'alternateur aux roues via le pédalier, il peut théoriquement servir aussi de frein alternateur freinant les roue via un pignon fixe, mais il ne doit pas freiner les roues: à cause du ressort du dérailleur. donc l'alternateur possède une "roue libre" pour ne freiner la chaine que coté pédalier.
SI on veut récupérer l'énergie des descente, il faut un deuxième alternateur couplées aux roues.
Il a va de même pour le moteur, mais dans le sens inverse, de sorte que le moteur ne peut que tirer la chaine (il peut être mis en roue libre évitant alors de consommer inutilement de l'énergie en tournant "à vide" lors d'un pédalage non assisté ou même récupérateur)
La difficulté de concillier les deux implique justement UN moteur ET un alternateur, (plus un autre alternateur dédié à la récupération en freinage ou descente), et non pas un moteur pouvant être inversé en alternateur (ou alors, il faudrait un inverseur de roue libre, comme sur les clefs à cliquet)
 
 

CHOIX DU MODE ÉLECTRIQUE OU MODE MIXTE.
Le mode électrique est intéressant pour les parcours urbains. En effet, vous conduisez l'engin comme on conduirait un véhicule électrique, et vous faites en même temps votre séance de fitness, en pédalant toujours pareil ou selon le programme de votre ordinateur de fitness, et cela dure tout le temps du trajet.
En ville les caractéristiques sont généralement
- Un parcours avec peu de dénivelé mais des arrêts, peut être 30% du temps, si ce n'est pas 50% du temps sont de l'arrêt.
- Une vitesse sous contrainte: 7km/h dans les zones piétonne, 15km/h sur les voies vélo, et 35 à 45 km/h sur les rues où il y a les voitures.
Le fait de pédaler en continu et dans la zone d'endurance, permet de produire à peu près 60% de l'effort épuisant sur 5 minutes, mais sans se fatiguer et durant des dizaines de minutes voir 1 ou 2h. en ville il est très rentable, de remplir continuellement la batterie pour la vider par "à coup": la conduite en ville mélange forte puissance pour faire les rues avec les voitures, avec presque pas de puissance pour faire les zones piétonnes ou les routes à vélo. Même le mode mixte n'apporterait pas grand chose de bénéfice pour le rendement car la puissance demandée par les roues est toujours très différente de celle fournie par le pédalage, et le fait de se compliquer à gérer les deux énergie (directe et récupérée) n'est pas avantageux: cela entraîne des petites variations d'effort, le temps des réglages et des arrêts qui font perdre autant de puissance.

LES ZONES RURALES
Que ce soit en plaine ou en terrain vallonné, c'est là le mode mixte qui faut adopter, ce mode est plus intéressant des que une majorité de temps est consacré à rouler, ce qui est le cas presque partout ailleurs qu'en ville. Ce mode de fonctionnement demande un peu plus d'expérience car il faut savoir gérer un effort, et être habitué aux changements de vitesse d'un vélo ordinaire, mais cet apprentissage est assez rapide si on s'aide d'une montre cardio par exemple, pour exemple, admettons que votre puissance d'entraînement se situe vers 150 watts.
- En plus du vélo: vous fournissez l'effort tout en bridant votre vitesse pour récupérer de l'énergie ou bien au contraire, vous augmentez votre vitesse en utilisant le stock...
exemple: sur le plat sur une voie verte pleines de piétons et de chiens: vous pédalez à 150 watts, mais vous freinez de sorte à rester à 10km/h, l'excès d'énergie, au lieu de vous faire prendre de la vitesse, va à la batterie. Sur une côte, à 150 watts vous ne faites que 6km/h, ajoutez 250 watts du moteur, ce qui porte à 400 watts l'énergie motrice totale, et alors vous monterez cette même côte à 16km/h.
- Si vous n'avez pas de contrainte, que la route est plane ou ne descend pas trop, que votre batterie est pleine... mettez le système en position neutre, et mettez en jeu seulement votre énergie musculaire en pédalant à 150 watts. En effet, vous pouvez choisir alors, comme un cycliste un rapport qui résout l'équilibre puissance humaine et vitesse sans faire intervenir l'aide ou le freinage, comme en vélo vous n'avez alors pas de perte de conversion.
Pour aider à la régulation d'effort un mécanisme peut réguler la cadence de pédalage: si votre puissance dépasse celle soustraite par la résistance naturelle et que vous sentez que votre cadence de pédalage monte ou simplement que vous prenez plus de vitesse que vous souhaitez, vous avez le choix entre passez le rapport supérieur ou récupérer: en ce cas l'excès d'énergie est récupéré en freinant par alternateur le pédalier: par exemple sur route de campagne lisse et droite vous allez à 25km/h et votre appui sur les pédale tend à dépasser votre vitesse. Vous avez le choix de passer le rapport plus long pour obtenir la résistance souhaitée comme en vélo classique, ou bien mettre un peu de récupération, ce qui permet de mettre un peu d'énergie de coté si vous savez que plus loin, une côte un peu raide par exemple demandera de l'aide pour être grimpée à 15km/h au lieu de 6 sans aide... le moteur aidera le pédalage via le pédalier. Si vraiment ça prend trop d'énergie et que le moteur peine, réduisez le rapport, et si vous n'êtes pas pressé ou désirez conserver de l'énergie, adaptez le rapport jusqu'à que la seule puissance musculaire suffise à la propulsion. Le gain de temps gagné sur les côtes en se servant de l'énergie récupérée en freinant sur le plat est supérieure à la perte de temps en freinage léger sur le plat, car en côte le gain de vitesse est proportionnel à la puissance: 30% plus de puissance= 30% plus vite alors que sur le plat, il est proportionnel à racine cubique de la puissance: 30% plus de puissance = 10% plus vite
En zone rurale vous avez donc un tricycle assisté qui fonctionne comme un vélo assisté qui aurait en permanence le vent dans le dos grâce au carénage, pour avoir beaucoup d'aide en côte, dites vous que vous simuleriez la résistance de l'air en freinant avec l'alternateur, pour ensuite simuler une légèreté de vélo dans les côtes... vous pouvez forcer la dose en freinant encore plus sur le plat, pour monter très vite les côte et avoir ensuite des vitesse moyennes supérieures au vélo ordinaire.
Cependant, la différence par rapport au vélo et que vous pouvez choisir d'aller lentement et quand même produire l'effort "de fitness", et vous pouvez même pédaler à l'arrêt, en passant de la plus petite vitesse 4km/h résistance 150 watts par exemple à 0km/h résistance 150watts, en posant un patin d'arrêt sur le sol.

Notre avis est que le mode mixte est plus "passionnant" et rentable pour les gens d'un niveau sportif moyen à fort, alors que le mode électrique seul est pratique, sans soucis, et adapté à une vie urbaine, et surtout est le plus valable pour un programme de rééducation par l'effort de citadins louant la fitnesscar.