Conception d'une remorque solaire à assistance électrique pour cyclotourisme

Tétrault-Leclerc, Merlin (2026). Conception d'une remorque solaire à assistance électrique pour cyclotourisme. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Dans un contexte de transition énergétique et de promotion du transport actif, le vélo à assistance électrique (VAE) s’est largement imposé pour les déplacements urbains de courte distance. Toutefois, son usage en cyclotourisme de longue durée et en autonomie demeure limité, notamment en raison de l’accès parfois restreint ou inexistant à la recharge électrique. Ce mémoire évalue le potentiel d’intégration de production solaire photovoltaïque (PV) mobile à un VAE afin de soutenir des voyages longue distance en autonomie complète.

L’objectif principal est de concevoir et d’évaluer, selon une approche de conception d’ingénierie, un système PV intégré à la pratique du cyclotourisme. Un outil de simulation de véhicule électrique solaire a été développé en Python, s’appuyant notamment sur la bibliothèque PVlib et sur une gestion systématique des données météorologiques. Ce modèle combine une représentation simplifiée de la dynamique du véhicule et de la production solaire afin d’analyser la performance énergétique et d’identifier les paramètres de conception dominants.

Deux parcours-types ont été étudiés, l’un à faible dénivelé et l’autre à fort dénivelé, permettant de comparer les performances relatives. Le concept proposé consiste en une remorque solaire intégrant 0,966 m² de PV, une batterie de 792 Wh et une assistance maximale de 500 W, pour une masse additionnelle de 20,37 kg. Par rapport à un cycliste sans système d’assistance, ce système permet un gain de vitesse moyenne d’un facteur 1,47 sur parcours plat et 2,31 sur parcours avec dénivelé, avec une contribution énergétique du système d’assistance atteignant respectivement 182 % et 204 % de celle du cycliste seul.

L’analyse de sensibilité montre que la masse et la surface PV influencent la performance d’un ordre de grandeur supérieur à la capacité de batterie et à la puissance maximale d’assistance. La masse est plus critique en terrain vallonné, alors que la surface PV l’est davantage en terrain plat. Malgré certaines limites liées à la modélisation du moteur, de la batterie et des fonctions de contrôle, les résultats démontrent un potentiel non négligeable de l’assistance électrique solaire pour le cyclotourisme en autonomie et fournissent une base méthodologique réutilisable pour de futurs travaux.

Titre traduit

Design of an electrically assisted solar trailer for cycle touring

Résumé traduit

In the context of the energy transition and the promotion of active transportation, electric bicycles (e-bikes) have become widely adopted for short urban trips. However, their use in long duration, self-supported cycle touring remains limited, particularly due to restricted or nonexistent access to electrical charging. This thesis evaluates the potential of integrating mobile photovoltaic (PV) power generation into an e-bike system to support long-distance travel in full autonomy.

The primary objective is to design and assess, following an engineering design approach, a PV system integrated into cycle touring practice. A solar electric vehicle simulation tool was developed in Python, notably relying on the PVlib library and a systematic management of meteorological data. The model combines a simplified representation of vehicle dynamics with PV power generation modeling in order to analyze energy performance and identify the dominant design parameters.

Two reference routes were studied: one with low elevation gain and one with significant elevation gain, allowing for relative performance comparisons. The proposed concept consists of a solar trailer integrating 0.966 m² of PV, a 792 Wh battery, and a maximum assistance power of 500 W, adding 20.37 kg to the system. In comparison to a cyclist riding without any assistance, this solution increases average speed by a factor of 1.47 on flat terrain and 2.31 on hilly terrain. The electrical assistance contribution reaches 182 % and 204 % of the cyclist’s standalone energy output on flat and hilly routes, respectively.

Sensitivity analysis shows that total mass and PV surface area influence performance by roughly one order of magnitude more than battery capacity and maximum assistance power. Mass is more critical on hilly terrain, whereas PV surface area is more influential on flat terrain. Despite limitations related to motor, battery, and control function modeling, the results demonstrate significant potential for solar-assisted e-bikes in autonomous cycle touring and provide a reusable methodological foundation for future work.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en énergies renouvelables et efficacité énergétique". Comprend des références bibliographiques (pages 105-113).
Mots-clés libres:	VAE, vélo à assistance électrique, PV, photovoltaïque, autonomie, modélisation, simulation, performance
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur(-trice) Rousse, Daniel R.
Programme:	Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt:	14 juill. 2026 13:56
Dernière modification:	26 juill. 2026 21:20
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/3961

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