velomobile electric leiba X stream (IUT Aisne)

mais il ne parle jamais de capacité des batteries ....

Quelle est la consommation d’un moteur électrique en fonction de la pente, de la vitesse donc de la poignée d’accélération ?
Quelle est l’optimisation de la consommation en fonction de la vitesse pour une certaine pente ?
Quel doit être le choix de la motorisation en fonction de la masse du véhicule, de la vitesse désirée et des pentes de la route ?

Pour répondre à ces 3 questions, il faut tracer la courbe vitesse, puissance absorbée, courant moteur en fonction du couple utile (puissance utile divisé par la vitesse) de votre moteur. Remarque : le couple utile est égal au couple résistant.
Les constructeurs donnent rarement ces courbes.
s’il n’y a pas de saturation magnétique, pour un moteur brushless DC, on peut retrouver facilement ces courbes par l’intermédiaire des coefficients k (V/rad/s) ou (N.m/A)  (appelé constante de vitesse ou de couple ) et R résistante équivalente de la motorisation.
Ces 2 coefficients peuvent être retrouvés à partir de 2 mesures.
Puis, il faudra connaitre la puissance résistante en fonction de la pente et de la vitesse de votre vehicule pour définir la consommation de votre moteur.

I) Caractérisation des coefficients k (V/rad/s) ou (N.m/A) et R de votre moteur.

Pour connaitre les coefficients du moteur, 2 essais, le premier à vide et l’autre en charge avec la poignée d’accélération à 100% seront effectués. En effet, plus il y aura d’écart de vitesse et de courant plus la détermination des coefficients k et R sera précise.
Le choix du 100% de la poignée d’accélération car dans ce cas, le courant moteur est égal au courant batterie.

A partir du coefficient k et de R, les caractéristiques du moteur fonction du couple utile peuvent être tracées avec les équations suivantes


Sur les 2 figures suivantes, on peut observer les caractéristiques du moteur pour une poignée d’accélération à 100%.
On peut observer que la vitesse diminue en fonction du couple résistant à cause de la résistance R. Par conséquent, plus le couple résistant est important et plus il y a d’écart important entre la puissance utile et la puissance absorbée ce qui provoque une degradation du rendement. Les pertes du moteur sont relativement faibles pour un couple résistant de 2 à 10 N.m, puis deviennent important.
Le couple résistant de n’importe quel véhicule en fonction de la pente a pour équation :
Cresistant =pente*masse*gravitation*rayon de la roue
Donc pour un véhicule de 140 kg et une pente de la route de 1% avec une roue de 26 pouces, le couple résistant sera de 4,53 N.m. Par conséquent, le moteur ne pourra pas entrainer le véhicule avec une pente de +3% car le couple max est de 14N.m.



A partir des courbes précédentes, il n’est pas possible de connaitre la vitesse de notre véhicule. Car le couple résistant ou la puissance utile dépend aussi de la vitesse du véhicule.

Avec la modélisation du véhicule (Crr coefficients des pneus et SCX coefficient aérodynamique), la puissance utile est connue
A partir de cette puissance utile et de la vitesse désirée, on peut en déduire la puissance absorbée, le courant batterie et la valeur de la poignée d’accélération et enfin la consommation du vehicule en fonction de la pente de la route, de la vitesse et la puissance humaine.
Voici la mise en équation pour connaitre ce pourcentage de la poignée d’accélération et la consommation pour le véhicule Leiba Xstream avec 15 kg de bagages, Donc 140 kg au total.

Nous pouvons vérifier les équations précédentes avec le simulateur ebike.ca pour 2 valeurs de poignées d’accélérations.
Ce simulateur prend en compte, la chute de tension dans le contrôleur qui est de 4V, donc la tension batterie est augmentée de 4V.
La vitesse à vide de 65 km/h est bien identique ainsi les vitesses en fonction de la puissance résistante.





II ) Conclusion sur cette motorisation :

La résistance du moteur golden est relativement importante ce qui produit une diminution de la vitesse importante en fonction du couple résistant et produit des pertes à l’échauffement du moteur golden.
Le coefficient k, permet d’avoir pour une tension de 50V, une vitesse d’environ de 50 km/h. De même, le coefficient k permet d’avoir un couple résistant de 13.5N.m pour un courant moteur de 15 A. Les pertes à l’échauffement que peut supporter le moteur est de 500W en nominal (pour un temps infini) et la puissance utile nominal du moteur est de 500W.
Avec 140kg, des que l’on monte une pente de 5%, la puissance résistante est telle que l’échauffement thermique va détruire au bout de quelques minutes ce moteur.
A partir de la figure 1, ce moteur ne pourra pas entrainer un véhicule de 140kg avec une pente > à +3%. Par conséquent, cette motorisation n’est pas correctement dimensionnée pour la masse de ce véhicule pour aller sur nos routes quotidiennes.

La puissance d’un moteur doit être déterminée en fonction d’une pente comme le cas précédent mais aussi en fonction de l’accélération désirée,
Mais cela sera une autre histoire.

sacré tartine .... mais pas très digeste   

En clair Arnaud que me conseillerais tu comme moteur pour trainer le Waw attelé, masse de 80kg plus bonhomme 70kg soit un total de 150kg.  
Avoir une cassette de 9v à l’arrière et pouvoir monter des raidillons à 15% de 2 km à environ 10km/h.
Vitesse maxi environ 60.

Je suis d'accord avec toi guillaume, d'ailleurs je me suis demandé si je devais le mettre sur le forum.
Mais cela explique bien , le fonctionnement du simulateur e.bike.ca


Pour Zenedavtri
La conclusion meme avec un moteur Chrystalyte H3525 alimenté en 72V avec une roue de 20 pouce c'est juste pour une pente de 10%,
Avec un vario de 40A, la vitesse pourra atteindre 37.7km/h avec 60W.H/km p
Avec un vario de 20A, la vitesse pourra atteindre 24km/h avec 63W.H/km.
tu peux faire la simulation avec le simulateur ebike.ca.
avec une pente de 15% et un vario à 20A, la vitesse max sera de 10km/h, pendant 10 minutes.

Utiliser une roue de 20 pouces sur le waw, demanderai de changer le pedalier avant, c’est penible.

Sur le waw 206, je suis en train d’installer un H3525 en 72V qui permet de regénerer à 50 V.

Arnaud est bien parti pour se faire un simulateur.      
J'avoue, je n'ai pas eu le courage de décortiquer.

Zenedavtri a écrit:

Avoir une cassette de 9v à l’arrière et pouvoir monter des raidillons à 15% de 2 km à environ 10km/h.
Vitesse maxi environ 60.

Si le moteur plafonne à vide 50 pour limiter naturellement à 60 en descente .
Faudra monter à 25-30 minimum...sinon le rendement moteur va baisser, le moteur chauffer plus et la consommation au Km en prendre un coup.

ça commence à être du costauds 72V 40A mini coté controleur je pense et un moteur capable de les encaisser...mais il y aura la même chose à absorber en descente.

Zenedavtri a écrit:

En clair Arnaud que me conseillerais tu comme moteur pour trainer le Waw attelé, masse de 80kg plus bonhomme 70kg soit un total de 150kg.  
Avoir une cassette de 9v à l’arrière et pouvoir monter des raidillons à 15% de 2 km à environ 10km/h.
Vitesse maxi environ 60.

Je vais peut-être dire une bêtise mais j'avais pensé à une double motorisation pour les cas extrêmes en approchant des limites du moteur roue (dans les coups de cul du Cap Fréhel).

Un moteur pédalier pourrait donner un coup de main au moteur roue en tractant dans les plus forts pourcentages     

Je pense que ce serait une solution intéressante, reste à savoir s'il faudrait alors un deuxième contrôleur.  
Il faudrait aussi pouvoir conserver au moins 2 plateaux, à 10km/h le 42-34 est un peu surdimensionné.
L'avantage serait que le poids supplémentaire ne serait pas énorme.

Bref, je ne vois pas de solution idéale, il faut juste avoir le meilleur compromis pour l'utilisation envisagée.  

Il ne faut pas surcharger le vehicule et faire des choses simples et robustes pour avoir un maximum de fiabilité.
c'est ma philosophie pratique.
Surtout lorsqu'on fait de grand periple, cela permet de partir sans stress.

Donc, un seul moteur roue c'est bien, mais pour monter des pentes importantes avec une masse relativement important, il faut un moteur coupleu de 3000W pour faire de la montagne, c'est un minimum.

Heureusement que Denis ne fait pas 100 kg comme serge.
D'ailleurs, Serge avec son A6 et sa remorque part en periple avec 200kg. on comprend pourquoi ces fils fondent dans les montées de 15% à une vitesse de 7 km/h. Mais son moteur 2805 et le variateur tiennent le cout.
du 6mm^2, c'est un minimum sur les fils batteries et pour aller au moteur. cela evite les chutes de tensions.

il faut que je fasse l'etude de l'echauffement du moteur Crystalyte, car moi je n'ai jamais reussi à le faire chauffer et verifier le simulateur ebike.ca.
j'ai plus peur de detruire les transistors du variateur car en velomobile ou dans le top case, le variateur est mal refroidi mais bien protégé des intempéries.

bonne idée, pour le simulateur Snikers , mais je n'ai pas trop le temps.

3000W,   ça veut dire la batterie qui va avec, soit au mini 72v 40Ah, non ça ce n'est pas pour moi.
Pour le plus gros raidillon de 2km aux environs de 17%, je l'ai monté avec les 500w et autour de 7 à 8km/h, j'avais bien chaud arrivé en haut. D'autant que le petit plateau a bien sûr refusé de passer, j'ai fait en force sur le 42-34.  

non zenedavdri, batterie 72V 15A.H ou 20A.H, c'est le controleur qui sera en 72V 40A.

il y en a qui connaisse ce challenge solar qui commence de 28 juin et fini le 14 juillet, cette année c'est à Versaille.
http://www.solardecathlon2014.fr/

http://www.developpement-durable.gouv.fr/-Solar-Decathlon-Europe-2014-.html

Il faut épauler avec une petite A123. Ma 48V 6,9Ah rigole à 45A...et accepte 30A à la recharge donc une 24S: 76V 6,9Ah ferait parfaitement l'affaire.
On bascule sur cette "petite" batterie dans les gros raidillons et dans les descentes.
Elle peut aussi servir de batterie principale journalière pour les petits déplacements.

@Arnaud
Je pense que l'échauffement évalué sur ebikes.ca se base sur la masse du stator, sa capacité thermique, les watts de pertes moteur. Il calcul le temps pour que le moteur passe de 20°C à 120-150°C sans refroidissement puis les km.

C'est bien un des seuls truc que j'ai pas implanté dans mon simulateur  
J'ai mon fichier exel qui me permet de retracer les courbes moteurs et faire des simulations à partir de 2 points connues.
Il est très compliqué parce que le résultat de très nombreuses de couches de modifications...
J'avais essayé d'en faire une version diffusable en v3.0...mais le temps faisant il m'est aussi devenu hermétique. ça date de 2006.
Voilà toutefois une vue du panneau principale, ça peux inspirer...
Il fonctionnement avec différents modules qu'il faut renseigner (les cases vertes)
La simulation permet d'enregistrer un parcours (course!) et de déterminer la meilleure configuration, les Wh à embarquer.
Ebikes.ca à ensuite sortie son simulateur java qui est bien mais ne calcul pas tout ce que fait le mien et ne permet pas de simuler des moteurs exotiques.



Quelques données moteurs et paramètres d'entrés

trop fort Mr SNICKERS avec ce simulateur,

Il faut me l'envoyer par Mail, ce fichier Excel.

j'aime bien respecter le taux de decharge de 3C et le taux de charge à 1C sur tous les elements lithium,
mais je n'ai pas de retour d'experience, ni la connaissance au dela et sur la fiabilité des elements batteries.

Oui, il est bien et m'a demandé un temps de travail assez conséquent de comprehension et d'intégration.
Si je le diffuse, ce serait pour tout le monde...mais il n'est pas diffusable en l'état.

ok Snikers, j'attends avec impatience ton simulateur finalisé. Super travail en tout cas comme d'habitude.

Une petite video de la course à pedales d'Amagne 2014 que je viens de finaliser


une future balade presentée ici
https://velorizontal.1fr1.net/t19291-voie-verte-ardennaise-en-fete-30-aout-2014

Il y en a qui connaisse ces roues « boucles » ?
A mon avis, Cette roue boucle permettrait d’améliorer l’amortissement des cycles.
Je me demande comment la jante alu résiste. car  Il faut une certaine élasticité aussi de la jante pour quelle ne soit pas detruit
200 euros la roue, mais la commercialisation débute.

https://www.youtube.com/watch?v=O11hFiu43RQ
https://www.youtube.com/watch?v=PPKY1pFyqu8
https://www.kickstarter.com/projects/1205277475/loopwheels-for-a-smoother-more-comfortable-bicycle

On en parle la: https://velorizontal.1fr1.net/t17520-loopwheels-suspension-dans-la-roue-cette-fois-c-est-la-bonne - sleibt

Il y a déjà eu des équivalents avec des élastomères ds le moyeu
Déjà, sur un trike ou un VM ça ne devrait pas marcher à cause des efforts latéraux
Sur une roue motrice, il me semble que ça va faire des pertes d'énergie en enroulant la "boucle" ?
Quid des réglages ?

Sur le marché, il y a des bons amortisseurs légers et fiables ...

Etude thermique moteur Chrystalyte 5305 / 72V  avec variateur 40A

L’objectif est de connaitre le temps de fonctionnement du moteur en surcharge sans que celui-ci soit détruit.
Un home trainer a été réalisé pour vélo électrique, ce qui nous a permis de tester l’échauffement du moteur avec la poignée d’accélération à 100%. La mesure de la température optique est effectué sur la flasque extérieure car n’ayant pas de capteur sur le bobinage électrique à l’intérieur malheureusement.
Après avoir modélisé le moteur électriquement, nous avons pu connaitre la puissance perdue du moteur en fonction du courant moteur. A partir de cette puissance perdue, nous allons modéliser thermiquement le moteur roue en remplissant le tableau suivant :


Modélisation thermique simple du moteur roue de velo
Un modèle thermique simple sera utilisé pour le moteur roue avec seulement une résistance (°C/Watt) et une capacité thermique (Joule/°C) utilisant la puissance perdue en chaleur du moteur.

La dynamique de la température correspond à l’équation suivante :

Pour connaitre, les valeurs de la résistance et capacité thermique, nous avons tracé la température en fonction du temps avec une puissance batterie constante.

La résistance thermique est déterminée avec la température en régime établi.
RTH=Tfinale-Tamb/Pperdue=(37.8-21)/90W=0.187°C/W
(remarque : plus la resistance est petite et plus la dissipation sera importante)
La constante de temps est de 18 minutes (63%(finale-amb))   capacité thermique
CTH=18*60/RTH      =5786 J/°C   avec un moteur de 7.5kg     C=770 J/°C.kg    


on pourrait se poser la question suivante
Quel est le courant maximum que peut supporter le moteur sans jamais atteindre la surchauffe ?
(Limitation du courant moteur  paramétrage variateur)
Il n’est pas possible sur les variateurs de vélo de limiter le courant moteur mais seulement de limiter le courant batterie. Le courant moteur est en fonction de la poignée d’accélération  :
Imoteur=Puissance elec/(pourcentage de la poignée*UBatterie)= UBatterie*IBatterie /(pourcentage de la poignée*UBatterie)
donc, il est difficile de connaitre le courant moteur sauf lorsque la poignée d'acceleration est à  100%.

Conclusion sur la modelisation thermique du moteur roue:

La meilleure façon pour protéger le moteur est d’avoir un capteur de température dans le bobinage qui coupe le variateur en cas de surchauffe comme pour tous les variateurs de vitesses industrielles (klixon, kty84..)

Grace au test précédent, il est possible d'estimer le temps de fonctionnement du moteur roue en surcharge dans le cas le plus défavorable. D’ailleurs, ces temps de fonctionnements sont identiques à ceux du simulateur ebike.ca.
En effet, la déperdition thermique est améliorée en interne lorsque le moteur tourne et lorsque le véhicule avance.
Pour vérifier cette déperdition, il faudrait rouler pendant 25 minutes à puissance constante tout en mesurant la température ce qui n’est pas aisé à faire.
Sinon sur le banc, il faudrait mettre une ventilation  avec un débit d’air correspondant à la vitesse du véhicule, ce qui n’est pas facile à réaliser.

Une autre façon pour connaitre la résistance et capacité thermique est de bloquer la roue puis alimenter  le moteur. Dans ce cas, toute la puissance absorbée par le moteur est perdue en chaleur dans le moteur. Donc, les caractéristiques thermiques du moteur peuvent être facilement déterminés mais ne correspondra au caractéristique thermique d’utilisation du moteur lorsqu’il tourne. De plus, l’es courant du moteur n’étant pas régulé, les transistors du variateur risques d’être détruit.

voici une photo du banc (home trainer) ou le moteur roue est posé sur 2 rouleaux

Il n'est pas possible d'utiliser un home trainer classique à cause des fixations et de l'ecartement du moteur roue. mais en plus, un home trainer ne pourra pas freiner la puissance d'un moteur electrique.

Je pense que le moteur peu dissiper environ 300 watts de pertes en continu.
La température fait intervenir beaucoup de paramètres, intensité, rendement moteur, conductivité thermique, refroidissement, température extérieur, vitesse, masse du stator...C'est pour cela que l'on monte une sonde de température interne en cas de risque.
La protection la plus simple est une coupure du signal des hall par l'utilisation d'une sonde de type "airpax" ou autre à l'intérieur du moteur.

Bonsoir,

M6 à diffusé ce soir 29/06 dans l'émission E=M6 un document sur les cellules photovoltaïques souple.

A voir dans les replay.

A+, Willy.

je ne connaissais pas la marque Airpax,
Les variateurs que j'utilise sont sensorless,  mais il est possible de mettre en serie (l'interrupteur thermique klixon) avec l'interrupteur du variateur de vitesse qui coupe le regulateur de tension 5V du microcontroleur.
C'est une super bonne idee pour les variateurs avec capteur à effet hall de couper l'alimentation de ces capteurs ce qui permet de ne pas sortir de fil à l'extérieur du moteur.

merci willy pour l'info, je vais mettre un bout de l'explication dans la video de la solar cup de Chartres, ou nous etions presents avec le leiba :




une video et un resumé pour la fin de la semaine

https://sites.google.com/site/chartressolarcup2014/
https://www.facebook.com/pages/Chartres-Solar-Cup-2014/219681931548627?sk=timeline

3 manches ont été effectuées à la Solar Cup 2014, sur un circuit carré de 4 fois 400m donc de 1.6 km avec 4 virages serrés à 90° et un petit rond point. Il y a une descente de 400m et une légère montée sur 800m, la différence d’altitude était de 11m à chaque tour.
Le règlement demande d’avoir 500W.H (48V, 10A), certain avait 500W de panneaux solaires, donc il pouvait espérer d’avoir 1500W.H sur 2 heures avec du soleil. Malheureusement, il n’y a pas eut beaucoup de soleil.
Le doublement des véhicules était relativement facile. Mais, la vitesse moyenne par tour pouvait dépendre du trafic sur la piste car il y avait 15 véhicules engagés. Un changement de pilote était obligatoire tous les 30 minutes. 2 types de catégories de véhicules était engagé avec pédalage et sans pédalage.
Le classement a été effectué seulement en fonction du nombre de tour. Donc, toutes les équipes devaient gérer sa vitesse en fonction de la consommation pour ne plus avoir d’énergies au bout de la manche (W.H/km).
Etant donné que tous les véhicules avaient des cycles analysts, la consommation d’énergie finale aurait pu être prise en compte, ainsi que le taux de régénération des panneaux solaire et du freinage électrique.

Le velomobile leiba xstream était en 72V lipofer, avec un vario de 40A sans panneau solaire. Mais nous pouvions recharger la batterie avec une valise solaire de 60W donc nous étions hors Gabarit.
A la première manche de 2 heures (samedi après midi), nous avons consommé 406W.H (5.8A.H) à 35km/h de moyenne. Notre meilleur temps au tour a était de 2minutes 20s donc de 41.1 km/h. Remarque : A 35km/h de moyenne, il fallait freiner légèrement dans tous les virages. La consommation est donc de 5,8W.H/km.

Les 2 manches du dimanche de 1.5 heures étaient consécutives avec une pause de 2 heures le midi pour recharger seulement en solaire.
Sur cette première manche, le véhicule leiba xstream a consommé 476W.H mais avec une vitesse moyenne de 37km/h et un record de tour en 1minute 48secondes avec une vitesse moyenne au tour 53.3km/h. Mais dans certain virage, le
L’addition de la première manche et de la deuxième manche de 3 heures de conduite a permis d’effectuer 110.4 km avec une consommation de 860W.H (13.1A.H), la vitesse moyenne de 36.8km/h car les dernières 15 minutes, il y a eut un orage et on a du lever le pied faute de visibilité.
Nous avons effectué aussi des tours sans pédaler pour enregistrer les données, la consommation a été de 14.5W.H/tour et de 10W.H/tour avec le pédalage.
Notre consommation sur ces 2 manches est passé à 7.6 W.H/km, mais il nous restait encore 7A.H.



Sur les 3 manches donc sur les  5 heures, le leiba effectués 108 tours avec 172800 à 35km/h de moyenne.
On peut voir que les autres equipes sont à 1 tour pres avec une vitesse moyenne de 30km/h, ce qui est déjà tres honorable.

Je n’avais pas pris le WAW 206 qui a une meilleure tenue dans les virages, donc qui aurait pu ameliorer le meilleur temps au tour.
https://velorizontal.1fr1.net/t19228-velomobile-waw-206-iut-aisne

joel etait present à ce challenge, il aurait été interressant de faire 3 à 4 tour avec le "velomobile milan" sur ce circuit en utilisant l'application runtastic.

Une video arrive trés prochainement

gui13 a écrit:

que penses tu de cette phrases ?

"une batterie qui se dercharge dans l'autre et on recupère le différentiel de décharge ...."

c'est quand même ça qui justifie l’extraordinaire autonomie ... ( plus la regen    )

Je fais la même chose avec mon pack A123:

Avec 4 éléments en parallèle, quand la batterie est sollicité, l'énergie provient d'un seul élément et les 3 autres rechargent celui-ci multipliant par 4 l'autonomie.
Comme il y a 12 structures en série, l'autonomie est multipliée par douze (soit 48 fois l'autonomie initiale !)

J'ai juste un problème: Je ne fait que 20 km à 40 km/h   

Cet homme nous mentirait-il ?

tu as raison silicium81,

il ne faut pas prendre en compte ce que cette personne  a dit dans cette video, d'ailleurs hubert68 a bien resumé la personnage.

la ou il faut travailler, c'est sur les forces resistances du vehicule.
Au challenge de la solar cup, il y avait l'equipe suivante :
http://solarcarsolutions.free.fr/
il ne consommait que 100W.H pour 100kg avec des gros pneu à 25km/h de moyenne, alors que le leiba consommait le double à  35 km/h avec 50kg.

En dessous de 10m/sec la résistance à l'air devient faible par rapport aux pertes au sol pour un VM ,,,plus adapté pour 15 à 20 m/sec,
Les Pneus font la loi aux basses vitesses,,,d'où les efforts de Michelin pour le pneu 406 45,,,qui peut atteindre 0,0008 rd sur sol lisse