Moteur + super-condensateur : Choix du convertisseur DC/DC

[invite396f0d7e]

Bonjour tout le monde !

Dans le cadre d'un projet je dois concevoir un système permettant de récupérer l'énergie délivrée par un moteur (combiné à un étage de transmission) lors de certains de ses mouvements (celui ci est installé sur le bas du dossier d'un siège et contrôle son angle)
futura_recup_e.png
Les caractéristiques du moteur sont les suivantes : 27V, 2A MAX (courant de démarrage max)

Afin de dimensionner mon module de stockage d'énergie, j'ai mesuré le courant consommé par le moteur durant un mouvement complet avec un poids posé sur le dossier. Ce mouvement dure 50s et consomme (dans le pire cas) en moyenne 900mA.
Il absorbe donc une puissance P_abs=27*0.9=24.3W et consomme E_cons=24.3*50=1215 J.

Mon problème réside ici :

Je sais que mon module de stockage devrai fournir au moins E_cons. Dans le cas de l'utilisation de super-condensateur (j'ai fais le choix des SC plutôt que des batteries pour leur durée de vie, et leur dynamique) j'utiliserai la formule E=1/2.C.V² pour savoir quelle doit en être la capacité.
Or le moteur, lors de son mouvement, ne fournira pas une tension constante, et celle ci sera souvent bien plus élevée que celle que mes condensateurs peuvent recevoir. J'en ai donc déduit (aussi avec l'aide d'internet) qu'il fallait placer un étage de conversion entre mon moteur et mes supercapacités.

futura_recup_e2.png

Etant une quiche en énergie (ce n'est pas ma spécialité), je connais peu les convertisseurs buck-boost et autres modèles, et je me pose ces questions :
- puis-je trouver des convertisseurs bi-directionnels ?
- Quelles sont les précautions à prendre afin d'éviter d’abîmer le moteur et le condensateur ?
- J'imagine qu'il y aura des pertes d'énergie par échauffement et rayonnement lors de la conversion de tension, comment puis-je l'estimer ?

Merci d'avance pour votre aide !
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[Positron1]

Salut,

J'imagine qu'il y aura des pertes d'énergie par échauffement et rayonnement lors de la conversion de tension, comment puis-je l'estimer ?

Imagine aussi le rendement !!!!!
On a eu le même problème pour un skate il y a quelques jours !!!!

[invite5637435c]

Bonsoir,

mon avis est que le démarrage de ton étude part sur une mauvaise base.
Une supercapa, contrairement à un accu, voit sa tension baisser rapidement donc l'énergie que tu as calculé ne correspondra pas à ce que tu obtiendras en réalité, loin de là même.
De plus avec un hâcheur entre ton moteur et tes supercapa, tu vas aggraver la situation.
On ignore la charge réelle du moteur en situation (pas sur une paillasse de labo), qui va forcément varier, sans parler des pertes mécaniques de la transmission.
Les supercapa sont excellentes pour répondre aux sollicitations fortes en courant mais très brèves, en général on les couples à des accus pour la stabilité générale du système à alimenter.
On peut imaginer un système totalement autonome à supercapa avec un buck-boost, mais le dimensionnement sera couteux et pas du tout adapté à une vision économique pertinente, surtout pour une si faible puissance en jeu.

[bobflux]

Une supercap de 10F/2.7V :

3€
10mm x 30mm

Elle contient 31 joules, mais seulement 20-25J seront exploitables, car il devient difficile de tirer l'énergie hors du condensateur lorsque la tension chute. Il te faudra donc 60 condensateurs au minimum, pour un budget de 120€, et un encombrement non négligeable.

D'autre part il te faudra aussi une batterie, ou une alim externe, pour recharger les condensateurs...

Ça me semble un mauvais choix. Les supercapa, c'est très bien pour certaines applications... mais là...

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite396f0d7e]

Bonjour, merci pour vos réponses.

Bonsoir,
mon avis est que le démarrage de ton étude part sur une mauvaise base.
Une supercapa, contrairement à un accu, voit sa tension baisser rapidement donc l'énergie que tu as calculé ne correspondra pas à ce que tu obtiendras en réalité, loin de là même.

Les super-capacités auraient alors pour but d'absorber les pics de courants afin d'améliorer le rendement et d'aider la batterie à fournir le courant nécessaire lors des fortes

Bonsoir,
De plus avec un hâcheur entre ton moteur et tes supercapa, tu vas aggraver la situation.

Pourquoi ça ? Comment pourrais-je alimenter correctement mon moteur si je ne met pas de hacheur entre les deux ?

Bonsoir,
On peut imaginer un système totalement autonome à supercapa avec un buck-boost, mais le dimensionnement sera couteux et pas du tout adapté à une vision économique pertinente, surtout pour une si faible puissance en jeu.

Alors disons que le coût n'est pas un problème. Vers quel type de montage dois-je me tourner ?

[invite396f0d7e]

Salut Bobfuck,

Une supercap de 10F/2.7V :

3€
10mm x 30mm

Elle contient 31 joules, mais seulement 20-25J seront exploitables, car il devient difficile de tirer l'énergie hors du condensateur lorsque la tension chute. Il te faudra donc 60 condensateurs au minimum, pour un budget de 120€, et un encombrement non négligeable.

D'autre part il te faudra aussi une batterie, ou une alim externe, pour recharger les condensateurs...

Ça me semble un mauvais choix. Les supercapa, c'est très bien pour certaines applications... mais là...

Ok, du coup je vais devoir partir sur un montage super-capa + accu comme j'en ai vu quelques un sur internet alors. Surtout que, comme a dit HULK la chute de tension aux bornes des super-capa lors de leur décharge compromet le fonctionnement du montage de toute façon.
Mais du coup, si il y a une batterie derrière les condo, ceux ci ne servirons qu'a débiter du courant, et la tension à leur borne sera maintenue par la batterie ?

Mais sinon moi j'avais plutôt l'idée de me tourner vers ce genre de capa à la base pour mon idée initiale afin d'en utiliser le moins possible (400F, 4.5V et par contre forcément plus volumineux 35mm x 63mm )http://www.cooperindustries.com/cont...-xb-series.pdf
Mais du coup effectivement je comprend bien,

[bobflux]

Eh bien, le problème d'un condensateur en tant que stockage d'énergie, c'est que si la tension à ses bornes ne varie pas, alors il n'y a pas d'échange d'énergie.

Une batterie maintient la tension relativement constante au cours de la décharge. Par contre un condensateur contient une énergie de 1/2 * CV^2, donc pour soutirer l'énergie, il faut permettre à la tension de baisser.

[invite5637435c]

Pour pouvoir dimensionner la source d'énergie il faut que tu aies un profil de courant réaliste de la consommation de tes moteurs.
A première vue je ne vois pas bien l'intérêt de mettre des super-capa dans ton application.
Pour la durée de vie tu peux utiliser des LiFePO4 qui assure plus de 8000 cycles, y a de quoi voir venir.
Tu peux même aller vers du Lithium Titanate qui a encore plus de durée de vie.
Il faut en parallèle faire une étude économique, ça doit être le point de départ n°1 qui motivera les choix à prendre.
Histoire d'éviter une usine à gaz.

[invite396f0d7e]

Bonjour, cela fait un moment que j'ai laissé ce sujet de côté, mais j'ai maintenant le temps de m'y remettre.

J'aimerai savoir comment récupérer l'énergie de mes moteurs efficacement.
Je pense maintenant à utiliser un système buck-boost + super condensateur (+ accu s'il le faut, mais avant jetez un coup d'oeil a mon composant).
J'ai trouvé ce composant qui m'a l'air de correspondre à mon besoin : http://cds.linear.com/docs/en/datasheet/3350fc.pdf
Ce composant peut fonctionner dans les deux sens, il accepte des tension d'entrée variant entre 4 et 35V et peut charger 4 supercap à hauteur de 5V par supercapa si j'ai bien compris.
Lorsque le moteur est entraîné, je dirige le courant vers le composant qui alimente mes super-capa.
Lorsque j'ai besoin d'énergie pour entraîner mes moteurs, je récupère l'énergie stockée dans mes capas car le composant est réversible.
Ca vous parait faisable ?