projet Vémo!

Bonjour à tous !
J’ai fait une rapide présentation dans la section dédiée à cela et je vais présenter un peu plus notre projet ici.

Après avoir croiser par hasard Eärendil du forum sur le campus de notre école l’année dernière, nous avons eu l’idée de construire un VM dans le cadre d’une association étudiante. On souhaite concevoir et fabriquer un VM utilisant un système de pédalage constant et de récupération d’énergie au freinage. Le but étant d’avoir quelque chose qui roule d’ici 2 ans environ.
Pour l’instant le projet n’est que grossièrement défini vu qu’on a démarré ce projet que récemment mais je devrais pouvoir vous en dire plus prochainement je pense.

On a quand même quelques idées sur ce qu’on veut obtenir, on voudrait :
- pouvoir rouler sans passer par le système de stockage d’énergie dès que c’est possible (afin de maximiser le rendement),
- optimiser autant qu’on pourra l’aérodynamisme et la masse, le but étant d’obtenir quelque chose de relativement performant (ca peut paraître évident mais c’est pour dire qu’on ne souhaite pas seulement développer les 2 systèmes en négligeant les performance du vélomobile en lui-même)
- si possible avoir la tête hors de l’habitacle.

Voila !
J’ai pas encore beaucoup de choses à vous raconter mais j’espère pouvoir vous donner rapidement des avancées de notre projet !

oh, une fitness car
Bon courage pour la suite!

Bienvenue !

L'idée de base de ton projet a fait l'objet plusieurs posts sur le forum, notamment la fitnesscar et pédalage constant sur un alternateur. Si cela peut te permettre de dégrossir un peu le sujet...

Edit : merdum, doublé par M

J'avais entendu parler il y a quelques temps du projet Equideus (moteur pneumatique à haut rendement).
Il faudrait étudier quel est son rendement par rapport à un stockage de l'énergie en batterie...

En pédalage constant, il y a :
- Le projet Écolibre
- Le projet en école d'ingé de Thibaut (qui roule actuellement avec un A4, je crois ?)
- Le projet de Centrale Lille (aucune nouvelles ; j'avais vu ça sur le site de la Fitness-car)

Il faudrait mettre en commun toutes ces recherches...

Eärendil a écrit:

Il faudrait mettre en commun toutes ces recherches...

je pense que l'émulation est plus profitable ...

Avez vous envisagez l'utilisation d'un condensateur à haute capacité ?

Si il n'y a pas de lien mécanique direct il me semble difficile de considérer ça comme un vélo à assistance électrique. Son usage devra probablement être réservé au "chemin privé".

Bonne chance

Ultracaps: 5 Wh/kg
LiFePO4 : 100 Wh/kg
LiPo: 180 Wh/kg

Alors voilà, les supercapacités c'est... superlourd.

Sans lien mécanique, il sera intéressant de voir comment sera considéré le fait d'avoir une partie musculaire plus une partie électrique, tous deux transmis en électrique. Disons que c'est facilement source de tricherie, et donc que l'acceptation de la chose dépendra peut-être de la capacité à prouver que la part musculaire est précisément mesurée et retransmise sans amplification.

D'autant que si tu stockes la puissance musculaire (au feu rouge par exemple) pour la retransmettre par la suite (quand le feu passe au vert), est-ce de l'assistance? Est-ce que ça compte dans les 250W ? Quelqu'un a le texte exact sous la main? (je sais, le sujet a été battu et rebattu tellement de fois que ça pourrait finir par lasser ... mais bon, ça fait passer le temps ).

Merci pour vos messages enthousiaste, ca fait plaisir!

sherpa421 a écrit:

Si il n'y a pas de lien mécanique direct il me semble difficile de considérer ça comme un vélo à assistance électrique.

Je pensais pourtant avoir dit le contraire la : "pouvoir rouler sans passer par le système de stockage d’énergie dès que c’est possible"
On veut pouvoir être en prise directe sur les roues avec le pédalier, à moins que j'ai pas compris ce que tu veux dire, on aura un "lien mécanique directe".

Pour la fitnesscar de Daniel Couque, je la connais, mais notre objectif est un peu différent, le sien était, si je ne me trompe pas "faire du fitness en se déplaçant" alors que nous ce serait plutot "fournir un effort le plus régulier en perdant le moins d'énergie". Maintenant il a réalisé un sacré travail et je le contacterai à l'occasion pour lui demander quelques conseils je pense.
Le projet d'écolibre je l'ai vu aussi mais je n'ai pas l'impression qu'il n'avance pas bcp, je pense que ce n'est pas évident de faire aboutir un tel projet uniquement sur un site de partage comme Ecolibre.
Enfin j'ai discuté avec Thibaut et on a échangé pas mal d'infos sur nos projets respectifs.

C'est pas encore décidé mais je pense qu'on essayera de rester dans la réglementation, en tout cas moins de 250W de moteur et pour les moins de 25km/h ce sera facile de le brider/débrider par la suite. Par contre c'est vrai que je ne connais pas le texte exact mais ca me parait pas illégal de pédaler au feu rouge et de réutiliser cette énergie au prochain démarrage...

POur le moteur pneumatique je ne connaissais pas. Maintenant on a déja à innover sur un certain nombre de point, alors on restera peut être dans un classique moteur électrique dans un premier temps!

Pour finir les supercondensateurs, ils sont effectivment lourd mais ils présentent l'avantage d'avoir une densité de puissance bcp plus grande (cf : Wikipédia). Or lors d'un freinage important il faut emmagasiner rapidement bcp d'énergie d'un coup. Alors soit il faut mettre plusieurs batteries (=lourd) ou utiliser des supercondensateurs ou encore on pourrait imaginer un stockage d'énergie mécanique (ex: ressort de torsion). Tout ceci ne sont bien sûr que des idées, il faudra regarder un peu plus en détail pour voir les avantages et inconvénients de chacun.

Tu peux très bien avoir un générateur à l'avant et un moteur, sans batterie. Dans ce cas là, tu roule "sans passer par le stockage d'énergie".

Pour ce qui est du condensateur à haute capacité, je ne voyais pas ça comme le remplaçant d'une batterie, mais comme un stockage d'appoint. Dans mon imaginaire, ça permettait de stocker l'énergie produite en pédalant au feux rouge et de la restituer au démarrage au feux vert. Donc un gros condensateur, mais pas de la taille d'une batterie. Une sorte de tampon avec la batterie.

Mais après lecture, vu les rendements, il semble difficile de se passer d'une liaison mécanique (sauf à voir l'engin non pas comme un véhicule, mais comme un appareil de fitness.)

Pour recharger pendant l'arrêt avec une liaison mécanique, il faudrait probablement une sorte de système débrayable. Ou alors un système avec roue libre inversé qui permettrait de recharger en pédalant à l'envers ?

Sans ce genre de système, je ne vois pas bien ce qui différencie votre projet d'un vélo-mobile à assistance électrique.

Pour avoir travaillé sur ce projet je vais donner mon avis. Le but est clairement d'avoir un système tampon le plus efficace possible pour lisser l'effort de pédalage.
Un association de passionnés a réalisé un dossier assez complet sur "comment récupérer l'énergie cinétique pour une voiture "ici
Mais ce qui est valable pour un voiture ne l'est pas forcément pour un vélo, notamment pour le pneumatique, une solution sur laquelle je travail.
Quand on parle du pneumatique, il ne faut pas tout de suite penser "rendement faible", ça dépend de comment on l'utilise. Il est principalement utilisé comme vecteur, et on ne profite pas de 100% de la détente de l'air, Equideus et engine air ont développés des moteurs rotatifs plus efficaces (très peu de friction et utilisant toute la détente, c'est à dire que la pression de sortie est quasiment nul). Ensuite il y a les pertes thermiques, il existe des systèmes de compensation, la chaleur produite lors de la compression sert à réchauffer l'air lors de la détente.
On peut imaginer de stocker l'air dans le cadre, ou dans la roues si on l'utilise comme un moteur roue. Les avantages peuvent être intéressants (léger, simple de fabrication, plus écologique que les batteries, très grande durée de vie, gros couple au démarrage). Bien sur, ceci est valable pour une petite quantité d'énergie, comme pour un système tampon sur un vélo...

Ensuite, concernant la cinématique, le plus simple me semble de pédaler sur le moteur/générateur qui lui même fait tourné la roue arrière équipé d'un système de vitesses (un moteur pédalier quoi). Si on veut pouvoir régénérer, il faut un système de vitesse réversible (pour pouvoir utiliser le frein moteur comme sur un voiture en gros).
Récapitulatif des technologies de changement de vitesses:
système avec dérailleur --> non réversible (regardez si on ne peut pas brider le dérailleur arrière...)
Système de moyeu à vitesse : il existe un moyeu fixi à 3 vitesses le Sturmey Archer S3X Fixed Gear Hub ici (donc résersible) mais pas très étagé, je ne sais pas si on peut modifier un Rohloff...
moyeu Nu vinci : non réversible pour le moment, un modèle réversible est à l'étude je crois, mais le rendement serait moindre... (c'est juste mon avis, il faudrait leur demander)
Infinity Drive de IO dupont : ici et ici les caractéristiques font rêver...
Un point mort ou un embrayage dans les vitesses ainsi qu'une roue libre au niveau du pédalier seront utile pour pédaler à l’arrêt.

Voila, ça ne reste que mon avis, à vous de creuser les possibilités, la récupération d'énergie est un point clé, alors bonne chance pour votre projet.

Thibaut

Toine a écrit:

Pour finir les supercondensateurs, ils sont effectivment lourd mais ils présentent l'avantage d'avoir une densité de puissance bcp plus grande (cf : Wikipédia). Or lors d'un freinage important il faut emmagasiner rapidement bcp d'énergie d'un coup. Alors soit il faut mettre plusieurs batteries (=lourd) ou utiliser des supercondensateurs ou encore on pourrait imaginer un stockage d'énergie mécanique (ex: ressort de torsion). Tout ceci ne sont bien sûr que des idées, il faudra regarder un peu plus en détail pour voir les avantages et inconvénients de chacun.

Vrai.. et faux.
Il faut reprendre les chiffres liés à notre usage.
Un vélo, au freinage, c'est juste 120 kg à 50 km/h, et c'est déjà largement compté pour la majorité des cas. Souvent ce sera 120 kg à 25 ou 30 km/h. Dans ce cas, 1'500 W de frein sera sacrément intéressant, et bien suffisant avec à peine un peu d'anticipation. Voir trop pour que le pneu ne dérape pas. J'utilise le plus souvent la régénération dans les 500 W et c'est très efficace pour ralentir, 90 % des besoins sont couverts. Le reste est laissé aux freins, et ce serait probablement abusif d'alourdir le véhicule pour aller chercher ces derniers 10 %, brutaux et peu énergétiques.

Mais prenons tout de même 1500 W.
Sous 54 V, tension de recharge d'un pack 48 V 16 éléments LiFePO4 chargé à 3/4 de sa capacité, cela ferait un peu moins de 28 A. Pour rester sous 2 C de courant crête, il faut un pack de 14 Ah
Choisissons 16 Ah. Sous 51.2 V nominal, nous aurions 820 Wh et en gros 9 kg.
Avec une consommation de 10 Wh/km cela fait 82 km d'autonomie.
Imaginons une batterie de seulement 12 Ah, le poids baisserait de 2 kg environ.
Ces 2 kg, en supercaps, offriraient dans les 10 Wh disponibles, et encore: dès que le premier électron entre, la tension monte, donc ce serait plutôt 10 % utilisable avant de pousser de toute façon sur la batterie, puisque la capa est déjà presque chargé, à la tension de la batterie. Donc 1 Wh à fort courant, puis on passe en charge mixte capa+accu. Avec 1'500 W, 1 Wh c'est 2.4 secondes. Ensuite il y aura une répartition du courant pour que la tension reste égale, et la batterie prendra donc la quasi totalité du courant si l'on ne cesse pas d'envoyer les 1'500 W.
Dans ce procédé, l'autonomie a baissé de 82 à 62 km.

Pour un vélo, c'est donc faux: la demande en courant ne le justifie pas, et si l'on remplace le surpoids apporté par les condensateurs par le poids équivalent en batterie, elle sera plus grosse donc acceptera plus de courant et le gain d'autonomie sera un effet secondaire très désirable.

Par contre sur des engins équipés de plus gros moteurs, plus rapides et plus lourd la question se pose autrement. Le poids est moins critique, les pics d'énergie plus brutaux et longs et les batteries jamais assez grosses pour tout encaisser.

Exemple chiffré: 120 kg pour 1'500 W, cela correspond à 1'200 kg pour 15 kW. On parle souvent de 4 à 5 fois ce chiffre en automobile électrique, et la barre des 100 kW sera franchie tantôt de manière standard. Autres besoins, autre solution.

Quand j'ai parlé de condensateur, je pensais surtout à leur bon rendement. Je pensais à la fitness car dont le but est d'obtenir un effort régulier.

Rajouter un système débrayable sur la partie mécanique, c'est rajouter du poids et éventuellement des frottement. Il est probablement plus interessant financièrement et en terme d'autonomie de rajouter le même poids en batterie.

Mais ce que j'ai compris du projet Vémo, c'est que le but est de faire un vélo à propulsion humaine qui régule l'effort demandé. Ce n'est pas de faire un véhicule électrique performant. C'est à dire que l'utilisation du Vémo pourrait s'envisager sans recharge secteur.

Je suis d'accord avec ton raisonnement Cavallo mais c'est vrai que pour l'instant on imaginait une batterie beaucoup plus petite, de l'ordre de 300Wh max (donc 6Ah sous 48V). Du coup on ne peut pas récupérer si facilement l'énergie du freinage à l'aide de ces batteries (mes connaissance en élec sont légères donc je peux me tromper).

Sherpa tu as parfaitement résumé le but de notre projet, "un vélo à propulsion humaine qui régule l'effort demandé" et effectivement dans l'idéal sans recharge secteur. Je pense qu'on se débrouillera pour que ce soit malgré tout possible mais ce n'est pas le but. Avec un tel objectif la batterie peut avoir une capacité beaucoup plus faible, elle doit seulement permettre d'emmagasiner l'énergie accumuler après une grosse descente de pédalage et freinage.

Si on prends une descente de 30 min et qu'on pédale à 200W sur toute la descente avec un rendement de 80% (surestimé je pense), on récupère ainsi 80 Wh. A cela il faut ajouter l'énergie récupérer par le freinage, difficile à estimer mais je pense qu'on sera dans tout les cas en dessous de 300Wh récupéré.

C'est sûr que ensuite l'énergie disponible n'est pas la même mais le but n'est pas de faire un VAE mais plutot de réguler l'effort à fournir.

Dans ce cas, batteries A123 qui encaissent le courant nécessaire sans soucis...
Je viens de me louper samedi soir en préparant un pack, deux éléments 3.3 V 2.3 Ah se sont touchés tête-à-cul et j'ai le pouce brûlé sur 6 mm de diamètre... Assez pour que cela sente le cochon grillé dans toute la maison.
60 A en décharge, 10 A en charge, pour 2.3 Ah.
En configuration 12S4P tu auras 39.6 V nominal et 9.2 Ah, donc 364 Wh pour 40 A de courant de charge donc près de 1'600 W, largement de quoi faire. Le tout pour 3.36 kg d'éléments. Attention, c'est 240 A de courant max en décharge, gaffe au montage... Fusibles partout et câbles courts. Les supercaps ne font par tellement mieux, en fait.

Les supercaps n'ont pas d'intérêts appliqué à l'assistance électrique du vélo en terme de rapidité de charge et d'énergie accumulé. Mais en terme de rendement sur un cycle charge / décharge ? Et que dire de la durée de vie sur d'une batterie qui ne fait pas des cycles complets, mais des successions de petites charges / décharges ?

Ils auront ensuite la question du moteur à régler. Son fonctionnement sera probablement extrêmement différent d'une assistance classique. Je pense qu'il devra donner des grosses accélérations très ponctuels, puisque son but est de simplement réguler l'énergie fournis par le cycliste. Est ce qu'un moteur de chaine, qui pourrait être utilisé comme dynamo au feux rouge est envisageable ?

Beaucoup de questions auxquels je n'ai pas vraiment de réponses à donner pour le moment!

Pour le rendement sur cycle charge/décharge je crois qu'il est proche de 100% pour les batteries Li-Ions et LiPo.
Je sais pas si le cycle du moteur sera si différent que ça : certes il aura, pour les démarrages à fournir une grosse puissance mais en montée il aura le même fonctionnement que tout moteur de VAE, un assistance modérée sur plusieurs centaines de mètres ou kilomètres.

Cavallo Pazzo a peut être plus de réponses à apporter à tes questions.

Salut Toine,

Voir vers le milieu c'est plus intéressant

https://www.youtube.com/watch?v=Ahs2pM10xQU&feature=mfu_in_order&list=UL

Voici pour information un générateur assez bien conçu puisqu'il utilise un stator sans fer : gain de masse

Thibaut à raison, il ne faut utiliser qu'un élément pour les fonctions de moteur et de générateur

***

Mais mon imagination fait des tours

J'imagine une chaîne élastique

Mais si je prends un bon gros élastique de 100 mètre de long et que je le bande

Je dois bien récupérer quelque chose, non ?

Ou alors un élastique que je tournicote comme pour les petits avions pour enfants :

https://www.youtube.com/watch?v=VQK-UB1J9tk