Trottinette électrique - Site Vincent Boitier.

Lano Lilian Chilaud Anne Trottinette électrique Sommaire Introduction ................................................................................................. 3 I Analyse du marché ..................................................................................... 4 II Les caractéristiques techniques ................................................................ 5 III Analyse des pertes ................................................................................... 7 Conclusion ................................................................................................. 11 2
Introduction Dans ce projet nous nous sommes proposé d'étudier une trottinette électrique qui fonctionne à l'aide d'un moteur à courant continu et de deux batteries. Dans un premier temps, nous allons étudier le marché pour pouvoir comparer notre trottinette à la concurrence, en fonction du prix et de la puissance du moteur ainsi que d’autres caractéristiques techniques. Ensuite nous verrons plus en détail les caractéristiques de la trottinette étudiée dans notre projet afin de bien comprendre son fonctionnement dans le but de pouvoir étudier sa chaîne énergétique ainsi que toutes les pertes occasionnées par les différents composants. Nous analyserons donc également les pertes dans le circuit électrique en faisant des mesures et des relevés en tout point de la chaîne énergétique afin de déterminer où se situe les déperditions d’énergie dans le but d’arranger les performances du système. 3
I / Analyse du marché Nous avons étudié le marché pour pouvoir comparer notre trottinette à la concurrence et voici ce que nous avons trouvé à prix et puissance à peu près équivalente : Windil 55€  moteur 100 W  2 batteries 4 AH de 12 V  temps de charge de 3 à 6 heures  vitesse de 12 km/h  autonomie de 10 a 12 km  charge max 70 kg  poids 8 kg Passion hitech 80€  moteur 180 W  vitesse de 16 km/h  charge max de 80 kg Auchan 60€  moteur 100 W  Batteries 24 V de 3.5 AH  vitesse maximum de 15 km/h  autonomie de 8 km  charge max de 60 kg Avec un prix d'environ 60 € notre trottinette correspond à peu près à celle que l’on trouve actuellement sur le marché. 4
II/ Les caractéristiques techniques Fonctions de bases et caractéristiques essentielles : ‐ poids 7.5 kg ‐ vitesse entre 8 et 12 km/h ‐ charge maximum 60 kg ‐ 2 batteries de 12 V ‐ chargeur 240 V AC/24 V DC (0.8 A) ‐ temps de chargement 3 a 5 h ‐ autonomie d’environs 6 a 10 km/h Étude de la vitesse de la trottinette sur une ligne droite : Distance (m) 36 36 36 36 36 Temps (s) 12,09 11,30 10,93 10,74 10,77 Donc en moyenne pour 36 m nous avons un temps de 11,17s Vitesse = Distance * Temps V =36/11,17 V=3.2m.s‐1 Soit 11.5 km/h Nous voyons que nos mesures correspondent à peu prés aux valeurs annoncées par le constructeur pour la vitesse sur terrain plat et en ligne droite. 5
Schéma électrique de la trottinette : En observant et en démontant la trottinette nous avons pu aboutir à ce schéma électrique. Le boitier de contrôle est constitué d'un contacteur qui permet de couper le circuit lorsque la trottinette est à l'arrêt, l'utilisateur doit donc commencer à avancer avec le pied pour pouvoir mettre en marche le moteur à courant continu. 6
III/ Analyse des pertes Schéma synoptique de la trottinette : Etudes du chargeur : Les pertes Joules dépendent de la résistance du transformateur, les pertes fer et magnétiques dépendent du matériau ferromagnétique. On mesure toutes les pertes en même temps, de la façon suivante: ‐ puissance d'entrée ‐ puissance de sortie ‐ rapport entre les 2 Pour effectuer ces mesures, on réalise le schéma suivant: 7
En entrée : I=80mA et U=230V On a donc une puissance de 18,4W En sortie : I=525mA et U=25.7V On a donc une puissance de 13.49W Rendement : Psortie/Pentrée = 18.4/13.49 = 0.73 Étude des batteries : Pour étudier les batteries, nous avons effectué des cycles de charge et de décharge en relevant la tension, le courant et la puissance dans les batteries grâce à un wattmètre numérique ( le NORMA 3000 ) qu’il est possible de relier à un ordinateur afin de traiter les données. Voici le schéma du montage pour relever ces valeurs : 8
C’est ensuite avec le logiciel Labview que les données envoyées par le NORMA 3000 seront exploitées. Voici le VI (Virtuel Instrument) utilisé : Voici le relevé : Nous pouvons observer que la décharge dur environ 3h lorsque la trottinette tourne en permanence. La charge dure environ 24h. 9
Etude du moteur : Les pertes Joules dépendent de la résistance de l'induit. Les pertes mécaniques dépendent des frottements entre les diverses pièces. Les pertes fers sont dues à l'hystérésis et au courant de Foucault dans le noyau ferromagnétique. Voici le montage que nous avons réalisé pour effectuer les mesure qui suive : Essaie à vide : Puissance utile à vide= 0 U (V)
0
0,6
1
1,5
2
I (A)
0
0,53
1
1,3
2,5
R (ohm)
0
1,13
1
1,15
0,8
pj (W)
0
0,32
1
1,95
5
Rmoyen =1.02 ohms pj=R*I² = 1,65W On mesure les pertes fers et mécaniques en même temps car on ne peut pas les dissocier: Pour 2417tr/min (vitesse de rotation du moteur nominal) I=0,306 U=17,2V ptotal=U*I ptotal=5,26W Ainsi les pertes méca et fer : pméca+pfer=ptotal‐pj =3,61W 10
Conclusion Suite à une rapide étude du marché, nous avons constaté que la trottinette étudiée dans notre projet possède pratiquement les mêmes caractéristiques que celles présentes sur le marché qui sont à peu près toutes de même qualité et pour un même budget. Après avoir étudié en détail notre trottinette, on s'aperçoit que l'énergie est perdue à tous les niveaux, à cause des composants électriques ou mécaniques. En effet, on peut remarquer qu'il y a des frottements dû à des pièces de mauvaise facture au niveau du réducteur et de la roue. Du point de vu électrique, on observe que le rendement de l'adaptateur secteur et du moteur n'est pas très bon, il y a donc beaucoup de pertes qui pourraient être évitées. C'est pourquoi, en remplaçant certains composants électriques et en mettant des batteries de technologie différentes (avec un meilleur rendement), on pourrait réduire les pertes ce qui influencera la consommation et donc augmentera l'autonomie. De même d'un point de vue mécanique, on pourrait tout aussi bien réduire les frottements avec des pièces mieux réalisées et donc réduire la consommation du système. 11