Recupération d'energie au freinage pour VAE

[invited43a4ffb]

Bonjour,

Je suis en 1re S et j'aurais besoin de renseignement pour mon TPE sur la récupération de l'énergie au freinage pour les Vélos à Assistance Electrique (la techno est récente, il y a donc peu d'info sur le web).
Je sais que quand le cycliste appuie sur les freins, un capteur le détecte et transmet l'information au contrôleur qui passe en mode récupération d'énergie, dans lequel le moteur se comporte en dynamo afin de recharger la batterie.

J'aimerais avoir des infos plus précise quant au fonctionnement global : type de capteurs, l'électronique embarquée est-elle plus importante (pour ne pas surcharger la batterie par ex) ?, Comment sa se passe dans le moteur ?, Que se passe t'il quant on laisse gentillement le vélo filer sans freiner ?

Mais aussi comment calculer l'autonomie supplémentaire apportée par se système. Je suppose qu'il faut se servir de l'énergie cynétique mais après je ne sais pas.

Merci de votre aide
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[invitee0b658bd]

Bonjour,
la puissance à recuperer en freinage est toujours importante par rapport à la puissance nominale du moteur, donc finalement on ne recupere pas grand chose pour un systeme complexe
fred

[inviteede7e2b6]

+1...

autant la recharge en descente esr certaiement un truc valable , autant, au freinage, c'est un gadget.

[invited43a4ffb]

ok d'accord.
Des idées pour le prouver (que je pourrai exploité dans le cas de la récupération en descente) ??

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee0b658bd]

Bonjour,
la recuperation en descente est à peine plus profitable, si la descente n'est pas trés longue, le stockage le plus efficace est sour forme d'energie cinetique (on laisse accelerer pour ne pas pedaller les 50 metres suivants), c'est encore plus efficace si il y a une montée juste aprés la descente
fred

[invited43a4ffb]

Ok merci beaucoup pas la peine que jme casse la tete dessus alors

[invite897678a3]

Bonjour,

pas la peine que jme casse la tete dessus alors

Mais si, mais si!
Ne serait-ce que pour dire quelles en sont les limites!

Je suis en accord avec ce qui a été exprimé précédemment.
Lors d'un freinage ou d'une descente, vous allez récupérer une quantité d'énergie relativement importante pendant une faible durée.

Energie / temps = Puissance

Quelle puissance maxi de recharge est admise par votre batterie ?
Discussion ...

Ah? Vous envisagez un "super-condensateur"?
Dans ce cas ...

[invitee0b658bd]

Bonjour,
je rejoint Ouk a passi, c'est toujours utile de se creuser la tête, il en sort parfois des choses interessantes et même si il n'en sort rien on à compris le problème.
dans ce cas précis il y a deux problemes
1) il faut faire travailler ton moteur en générateur à une puissance supérieure à sa puissance de travail normale (ceci implique généralement un moteur plus lourd et plus cher)
2) il faut gerer des puissances plus importantes que celles normalement utilisées en mode propultion, il faut reussir à stocker de grandes quantités d'energies en un cour laps de temps.

avec ces deux problemes, il faut integrer les diverses modifications dans le fonctionnement global du vélo.
est ce que si je recupere toute l'energie de freinage et de descente, mais que j'augmente le poid du VAE de 5 kg j'augmente réellement l'autonomie ?
est ce que si je ne recupere que 10 % de cette energie mais pour un surpoid de 100g c'est plus performant ?
Aprés, il faut faire rentrer la dedans les facteurs economiques et il y a peut etre possibilité de trouver des compromis interessants
fred

[invite0324077b]

il ne faut surtout pas alourdir le moteur pour mieux recuperer au freinage : il faut se contenter de recuperer ce que le moteur normal peut recuperer : c'est au conducteur de conduire de la bonne facon pour recuperer au maximum : si il freine au dernier moment il devra freiner fort et c'est le frein mecanique qui fera tout le travail

si il freine plus a l'avance il poura freiner entierement au moteur electrique

si il arrete d'accelerer encore plus a l'avance , il ralentis sans avoir a freiner : c'est se qui fait dire que la recuperation ne sert a rien si on n'est pas pressé

pas de soucis pour la batterie : elle peut accepter pour charger a peu pres la meme puissance que ce qu'elle fourni au moteur

c'est a l'usage que l'on verra ce que la recuperation apporte : que ca soit 5% ou 20% de la consomation totale ne change pas grand chose : c'est gratuit et ca serai bete de le perdre

[invited43a4ffb]

Ok, alors si je comprends bien la récupération d'énergie au freinage ne rapportera pas énormément, mais elle n'apporte aucun inconvénients si le cycliste sait s'en servir.

Energie/temps = Puissance, je cherche l'energie, le temps (de la descente ou du freinage) est supposé, mais la puissance je la trouve comment ? Pour ce qui est de la puissance max de la batterie, je ne la connais pas (Les batteries les plus courantes sont au lithium, 36V - 10Ah)

Merci pour vos réponses, ce forum est vraiment génial

[invited43a4ffb]

J'ai lu sur un site que dans le cas d'une lithium le courant de charge maxi est de 0.5C (C est je suppose la capacité). J'espere que sa pourra vous aider...

[invite0324077b]

ce que tu connais c'est la puissance maxi du moteur

si la batterie peut fournir cette puissance maxi elle doit bien pouvoir absorber la meme puissance , vu comme ca la recuperation ne doit pas alourdir l'engin : juste un peu compliquer l'electronique ...

[invitee0b658bd]

bonsoir,
aprés, une gestion fine de ce type de moteur se fait "thermiquement", c'est à dire que tu peux temporairement utiliser ce genre de moteur (ou alternateur) temporairement en surpuissance, le seul parametre vital à surveiller étant sa temperature.
soit à l'aide d'un capteur de temperature, soit par calcul.
fred

[invited43a4ffb]

La puissance nominale du moteur est de 250W

Donc si je choisit une descente de 500m à 25km/h (soit 7m/s), notre cycliste la descendra en 72s (v=d/t), l'energie ainsi récupérée serai de
E = P x t
E = 250 * 72 = 18000 J ?? Ca me parait énorme... Et avec un chiffre juste comment peut-on l'exprimé sous forme d'un gain d'autonomie (en ou km supplémentaire) ??

Merci d'avance

[invited43a4ffb]

A moins que je prenne le problème a l'envers, et que c'est non pas l'énergie mais la puissance que je cherche :
Prenon une descente de 100m, avec un cycliste et son VAE d'une masse de 100kg (80+20kg). Il commence la descente avec une vitesse initiale nulle, et ne pédale pas (c'est plus simple ). A la fin des 100m il a une vitesse de 20km/h
ECa = 0J*
ECb = (m*v²)/2 = 1543 J
deltaEC = energie
Donc si notre cycliste effectue la descente en 20s
P = E/t
P = 77 W ce qui n'est pas énorme...

Ou alors il faut réonner avec le travail du poids :
Cette même descente est a 6%, et la parcourt toujours en 20s
Wab(Po) = m*g*z = 100*9.81*6 = 5886 J
P = 294.3W Ce qui est déja plus interressant...


Lequel est le bon ??

[invite0324077b]

1er cas il se laisse descendre sans freiner , il prend une certaine vitesse , pourquoi 20km/h ?

a la fin de la descente il a une certaine energie cinetique , qui fera une certaine puissance si il veut l'utiliser en ralentissant avec une dynamo : plus le temps de ralentissement sera court plus la puissance sera forte

2eme calcul : si ton velo roulait sous le vide le calcul serait presque juste

si il fini la descente a une certaine vitesse il contient une certaine energie cinetique : solution ralentir en fin de descente pour finir arreté : l'energie recuperable sera bien l'energie potentielle du poid

mais avec les perte dans les pneu et dans l'air il faudra faire des soustraction

[invited43a4ffb]

J'opte donc pour le premier calcul.

pourquoi 20km/h ?

J'ai pris une vitesse cohérente, au hasard, pour pouvoir calculer l'Energie cinétique.

a la fin de la descente il a une certaine energie cinetique , qui fera une certaine puissance si il veut l'utiliser en ralentissant avec une dynamo : plus le temps de ralentissement sera court plus la puissance sera forte

Je ne suis pas sur d'avoir compris. En partant de l'énergie trouvée (1543 J ici) je la divise par le temps de ralentissement et non pas le temps que met le cycliste a descendre pour trouver la puissance récupérée ?
Et imaginons que le cycliste veuille s'arreter completement, si il freine doucement pendant 10s, le chiffre trouver sera plus faible que si il freine fort pendant 5s. Mais est-ce que la puissance récupérée ne sera pas equivalente : car soit il récupere peu mais pendant longtemps, soit plus mais pdt moins longtemps.

Et comment traduire cette puissance en gain d'autonomie : en heure ou en km (en emettant des hypothèse quand aux conditions de circulation) ??

mais avec les perte dans les pneu et dans l'air il faudra faire des soustraction

Est-ce bien de mon niveau ?? Si oui, cela n'est-il pas un "détail" ?

[invitee0b658bd]

bonjour,
tu fait de joyeuses confusions entre energie et puissance...
la trainée aerodynamique est trés loin d'etre un detail, il suffit de voir les performances des vélos couchés pour s'en convaincre.
c'est d'ailleurs une autre voie pour augmenter l'autonomie des VAE, faire en sorte qu'ils aient besoin de moins de puissance pour avancer à la même vitesse. (la les gains potentiels sont trés importants)
fred

[invite0324077b]

quand tu freine a une certaine vitesse l'energie a recuperer est constante quelle que soit le temps de freinage

si il y a 1000J a recuperer tue peut faire 1w en 1000s 100w en 10s ou 1000w en 1 s

sauf que ce n'est pas sur que ton moteur puisse passer 1000w

inversement 1w pendant 1000s n'est pas realiste non plus : les frottement auront bouffé cette energie avant les 1000s

dans le cas de recuperation tout le long de la descente c'est plus simple : avec une descente qui se descend a 70kmh tout le long sans freiner il n'y a rien a recuperer puisque cette vitesse est justement la vitesse ou les perte compensent exactement la puissance donne par la pesanteur

si tu choisi de descendre a 20 km/h pour recharger ta batterie les perte par frottement seront bien plus faible et une bonne partie de l'energie potentielle poura recharger la batterie

pour recuperer de l'energie il faut descendre beaucoup moins vite que la vitesse en descente libre

[invite0324077b]

Bonjour,
la recuperation en descente est à peine plus profitable, si la descente n'est pas trés longue, le stockage le plus efficace est sour forme d'energie cinetique (on laisse accelerer pour ne pas pedaller les 50 metres suivants), c'est encore plus efficace si il y a une montée juste aprés la descente
fred

si c'est pour descendre 1000m de denivelation avant de remonter de l'autre coté de la vallé c'est sans espoir ...traverser la ville qui est en bas a vitesse supersonique sans freiner ...

la batterie peut reelement se faire charger en roulant a vitesse raisonable pendant la descente , et fournir une partie de l'energie a la monté

mais ca donne a reflechir : si la batterie ne donne que la moitie de lenergie pour remonter , il faudra pedaler pour remonter la batterie vide sur l'autre moitié

mais la moitié est certainement optimiste : si la batterie ne donne de quoi remonter que le 1/4 de ce qui a été descendu , est il rentable de pedaler pour la trainer ?

[invited43a4ffb]

ok, je dois avoir tout compris. Maintenant pour avancer je vais essayer de chercher le temps que mettrait un cycliste équipé du systeme de freinage par patins, en fonction de sa vitesse pour s'arreter. Ainsi en suivant le même modèle (variation d'energie cinétique/temps = puissance) je trouverai la puissance théoriquement récupérée par le système.

Mais comment esprimée cette puissance récupérée en gain effectif d'autonomie, en heure ou km, en emmetant des hypothèses quant aux conditions de circulation du cycliste, histoire d'avoir du concret (oui j'y tien a celle-là )

Merci pour la piste du vélo couché, jla retien

[polo974]

Pour info, un sportif donne environ 100W, moi, ça doit faire dans les 50W...
Je sue comme une bête à 25km/h, donc en gros il faut 50W pour rouler à 25km/h...
J'ai lu qu'un vélo couché permet un gain de l'ordre de 50% sur la vitesse de croisière.
C'est loin d'être négligeable et ces C..s de la fédération de cyclisme qui ont pondus un règlement de M... ont barré la route au vélo couché.
La récup d'énergie, sur un VAE, c'est la green-touch qui fait vendre, car au final, sans prise de courant, point de salut notoire...

250W, ce n'est plus de l'assistance, c'est déjà comme avoir 2 Eddy Mercks qui pédalent pour vous ! ! !

[invited43a4ffb]

Alors j'ai discuter avec mon père, qui a répondu a cetaines des mes questions mais d'autre sont apparues

Comment calculer la distance de freinage du moteur ? J'ai lu que pour un patin c'était v²/2*g*k (k = coeff d'adhérence d'adhérence du pneu sur la route, compris entre 0.8 et 0.9 sur route) Est-ce pareil pour le moteur ??

Notre batterie est une 24V / 10Ah et le rotor du moteur est solidaire au moyeu de la roue arriere.
Est-ce que notre moteur fournira 24V à la batterie de facon régulière ou est-ce que sa dépend de la vitesse de rotation du moyeu ?

Et, d'apres mon père, si la batterie fait 10Ah on peut lui balancer que 1A pour ne pas avoir trop de capteurs pour controller la temprérature... Donc si le courant est stable, P=U*I => I=P/U. On pourra donc trouver des Ah. Mais comment obtenir a partir d'Ah des km ou h d'autonomie ??

Merci

[wizz]

tu sais la vitesse maxi à laquelle tu roules
tu sais quelle est la distance minimale tu dois freiner
et donc, tu sais quelle est la quantité d'énergie cinétique maxi tu dois dissiper

puis avec la vitesse initiale ainsi que la distance d'arrêt, alors tu es capable de connaitre le temps nécessaire pour s'immobiliser

donc tu es capable de connaitre la puissance à dissiper (ou à convertir en élect)

[invite4f7a60b6]

bonsoir
juste pour info ,venant de futura-sciences.

http://www.futura-sciences.com/fr/ne...ffement_21900/

http://senseable.mit.edu/copenhagenwheel/

cordialement

[invited43a4ffb]

okay merci pour le tuyau !!

Quel serait le courant de charge maxi pour un batterie lithium de 24V/10Ah ?? Est-il plus judicieux de se limiter a 1A sans embarquer de capteur, ou plus mais avec capteurs supplémentaires ??

[wizz]

1A et 24V
alors ça te fera une puissance de recharge de 24W
et chaque heure passée à freiner non stop rapportera 24Wh

Sur une durée de 1 heure, tu vas passer combien de temps à freiner?
10 minutes?
5 minutes?
1 minute?

Ce qui nous ferait une récupération d'énergie de:
4Wh
2Wh
0.4Wh

ordre de grandeur en comparaison: batterie rechargeable NiMh 1.2V 2500mAh contient (en théorie) 3Wh

économiquement, techniquement, et raisonnablement, reste 1 chose: laisser tomber

[invitee0b658bd]

Bonjour,
Pour les economies de telles quantité d'energies, il est beaucoup plus efficace de travailler sur les pertes du velo
en commencant par un entretient regulier, les pneux sont déja le premier point à surveiller, entre un pneu de bonne qualité et bien gonflé et un pneu mal gonflé, le différence de puissance peut etre de quelques watts
bien evidement entretient de la chaine et des roulements.
aprés, si on veut encore gagner quelques watts, il faut travailler sur le poid et sur l'aerodynamisme
des choses simples pour commencer, entre un manteau qui flotte au vent et une tenue prés du corps, la difference peut etre trés importante
etc...
Pour ce genre de problemes, il faut quand même avoir une vision un peu globale
commencer par lister les principales dépenses energetiques sur un velo ainsi que leur causes
si on part sur une depense energetique moyenne sur un vélo de l'ordre de 50 watts, et sur un trajet de 1 h, ton systeme va permettre de recuperer environ 1% de l'energie
Une simple education à la gestion de l'energie (freiner moins fort et moins souvent, avoir des accelerations faibles, gerer l'energie cinetique dans les decentes etc....) te permet de gagner beaucoup plus que cela
aprés, une bonne gestion de l'energie musculaire à l'aide d'une utilisation reflechie du derailleur peut aussi apporter beaucoup

tu peux aussi considerer que la recuperation d'energie est une assistance au freinage, mais dans ce cas, un freinage de 25 watts est ridicule, il te faut au moins pouvoir travailler avec de courants 10 fois plus importants. Dans ce cas, il peut en effet etre plus economique et plus leger de dissiper cette energie de freinage dans la batterie plutot que dans une résistance, cette energie est alors recupérée, cela ne represente pas grand chose, mais c'est quand même mieux que de la gaspiller
fred

[wizz]

à quoi ressemblerait une conduite intelligente, une bonne gestion de la réserve d'énergie (musculaire ou électrique)

Disons que tu roules à 18km/h (pour faire rond, 5m/s) et que tu vas arriver à un point STOP (ou feur rouge, etc...)

-tu peux attendre les 10 derniers mètres pour freiner, avec une décélaration de 1.25ms² en 4 secondes

-tu peux aussi attendre les 20 derniers mètres pour freiner, avec une décélération de 0.625ms² en 8 secondes

Disons, que toi et ton vélo constituent une masse totale de 80kg. A 18km/h, ça te fait une énergie cinétique de 1000 joules

-en freinant sur 10 mètres, ça génèrerait une puissance de 250W à récupérer (plus ou moins)
-et 125W si freiner en 20 mètres

On est loin des 24W de puissance encaissée par la batterie...

mais il ne faut surtout pas oublier que si tu décides d'attendre les 10 dernieres mètres pour freiner (tout en continuant à rouler à 18km/h), ça veut dire que tu dois continuer à pédaler jusqu'au dernier moment, c'est à dire fournir un effort jusqu'au bout.
Mais tu peux aussi décider qu'à 75 ou à 100m du panneau, de ne plus pédaler (ou faire fonctionner le moteur élect), et de laisser le vélo continuer sur son élan gratuitement sans effort, et le vélo va doucement se ralentir de lui même, en repédalant à nouveau s'il le faut pour arriver pile poil au panneau avec un petit coup sur le frein pour immobiliser le vélo.
->tu n'auras rien récupérer comme énergie, mais tu n'as pas non plus dépenser de l'énergie jusqu'au bout dont il faut chercher à récupérer.
Et comme tu n'auras rien à récupérer, alors tu n'auras ni besoin d'une grosse batterie, ni d'un moteur, ni de capteur, ni de controleur
Tu auras donc un vélo simple, pas cher et léger....comme un vélo normal

[invitee0b658bd]

Bonjour,
pour paraphraser wizz, l'energie la plus facile à recuperer, c'est celle qui n'est pas dépensée...
Je suis cependant persuadé que le VAE est un produit efficace et un produit d'avenir, chercher à améliorer ses performances est , à mon avis, une trés bonne chose.
Je pense qu'une amelioration des performances trés importante peut être obtenue en travaillant sur l'aerodynanisme. Monter un tel systeme sur un vélo couché plutot que sur un velo droit permet presqu'automatiquement d'augmenter l'autonomie de 30 à 50 % (ou si tu preferes, à autonomie egale quasiment 50% de batteries en moins, si en plus tu carenes un peu, on peut arriver à un engin consommant tellement peu que la recuperation d'energie au freinage commence à prendre du sens.
fred