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Vélo électrique - vérification calculs



  1. #1
    RueBN

    Red face Vélo électrique - vérification calculs


    ------

    Bonjour à toutes et à tous !

    J'ai pour projet depuis quelques mois de réaliser un vélo électrique. Je suis étudiant en pharma du coup mes notions d'ingénierie sont assez précaires (je me suis procuré le livre "Je construis mon véhicule électrique" de SIVERT et LEQUEU ; mes formules de calculs sont issus de ce livre).
    Je post ce message pour voir avec vous si mes calculs sont cohérent ou bien si je m'apprête à construire une épave (j'espère être dans la bonne section de ce forum j'ai un peu hésité sur où poster mon message).

    Pour ce projet j'avais un seul critère limitant : mon moteur 1000W 48V à balais pignon 11 dents type t8f ; j'ai donc dû construire autour de lui. Je n’aborderai ici que les points de physique dynamique, je ne me suis pas encore penché sérieusement (en termes de calculs) sur les batteries et cie.

    Pour ce projet j’ai utilisé mon vélo de La Poste Gitane avec frein à disque et Shimano nexus 3 dans le moyeu arrière. Roue de 26 pouces (donc r = 0.3175m).

    J'ai articulé ce poste en plusieurs points :
    I. La masse du véhicule
    II. La Vmax à atteindre
    III. La transmission nécessaire
    IV. La Force motrice qui en découle
    V. L’accélération qui en découle


    I. La masse du véhicule
    Le vélo : 14 kg
    Moi : 93 kg (j’ai une ossature lourde )
    Moteur : 5 kg
    Batterie et autre électronique +/- 5kg

    TOTAL : 115kg

    II. La Vmax à atteindre
    J’ai tablé sur 30 km/h (en réalité c’est plus le rapport de transmission qui m’a obligé à atteindre ce chiffre, je le détaillerai un peu plus dans la partie éponyme).
    Vmax (km/h) = (N(tr/min) * 2 * pi/60) * (Dentsmoteur/Dentsarbre) * rayonroue * 3600/1000
    30 (km/h) = 339 * Dm/Da
    Dm/Da = 0.089

    III. La transmission nécessaire
    J’avais procédé à différents calculs et entre la force motrice qui pourra être exercée, la vitesse, le couple et les (grands) plateaux existant sur le marché je suis arrivé à la conclusion que je devais avoir un Vmax de 30 km/h et un Dm/Da de 0.089.
    Là où je rencontre encore un petit problème de compréhension c’est dans le nombre de dents à avoir entre le pignon et le plateau à cause du shimano dans le moyeu arrière qui vient lui-même jouer un rôle de transmission.

    Pour calculer le rapport de transmission j’avais appris (dans mes souvenirs) qu’il fallait établir le quotient R entre roue entraînée / roue entrainante. Le livre avec lequel je travaille lui fait l’inverse… Je suis un peu déstabilisé pour le coup ; mais voici la situation.
    Je suis allé chercher la datasheet de mon shimano (pour les 3 vitesses disponibles) mais j’imagine que le R est calculé de manière conventionnelle et non comme dans mon bouqin. Soit voici les valeurs :
    V1 = 0.733
    V2 = 1
    V3 = 1.364

    Voici le nombre de dents du plateau que je trouve avec un pignon de 11 dents et si j’engage la vitesse correspondante : Dm/Da * 1/RV = 0.089
    V1 : Da = Dm/0.089 * 1/0.733 -> 169T ; autant dire qu’avec un tel plateau je vais pouvoir labourer des champs…
    V2 : Da = 124T
    V3 : Da = 91T
    Voici le nombre de dents du plateau que je trouve avec un pignon de 9 dents
    V1 : Da = 138T
    V2 : Da = 101T
    V3 : Da = 74T -> ENFIN quelque chose qui existe sur le marché et qui ne risque pas de forer du pétrole !

    IV. La Force motrice qui en découle
    Du coup j’ai pas trop le choix pour définir la force qui peut être déplacée…
    Cmoteur = (Fmotrice * Rroue) * Dm/Da
    Fm = 3,2 (N.m) * 0.3175 / 0.089
    Fm = 113,2 N

    V. L’accélération qui en découle
    Du coup je réinjecte la masse (enfin surtout la mienne) dans le calcul et j’obtiens (j’ai choisis une force de résistance Fr = 40 N en calculant rapidement le maître couple et en voyant un peu large pour les frottements)
    Fm = m * dv/dt + Fr
    dv/dt = 0.63 m/s2 (combinaison anti-g obligatoire…………..)


    Voilà j’espère vous avoir donné l’ensemble des informations sans vous avoir donné envie de mourir après avoir lu ce pavé. Qu’en pensez-vous ?

    -----

  2. Publicité
  3. #2
    Dynamix

    Re : Vélo électrique - vérification calculs

    Salut

    Citation Envoyé par RueBN Voir le message
    en réalité c’est plus le rapport de transmission qui m’a obligé à atteindre ce chiffre
    C' est stupide comme démarche .
    La vitesse max devrait être une donnée d' entrée .
    Le reste en découle .

    Citation Envoyé par RueBN Voir le message
    Vmax (km/h) = (N(tr/min) * 2 * pi/60) * (Dentsmoteur/Dentsarbre) * rayonroue * 3600/1000
    Mélanger les calculs et les conversions d' unités , ça donne des formules imbuvables .
    Il faut commencer par convertir toutes les données avant de travailler avec :
    v = Vitesse en m/s = (Vitesse en km/h)/3.6
    Soit v= 30 km/h = 8,33 m/s
    ω = pi.N/30 (à connaitre sur le bout du doigt)
    Pour N = 3000 tr/min , ω = 314 rad/s

    Ce qui donne :
    Vmax = 9,33 m/s = 314 rad/s*0.3175m* (Dentsmoteur/Dentsarbre)

  4. #3
    RueBN

    Re : Vélo électrique - vérification calculs

    Salut,

    C' est stupide comme démarche .
    La vitesse max devrait être une donnée d' entrée .
    Le reste en découle .
    J'avoue être presque vexé... Mais peut-être que je me suis mal exprimé; d'où l’impression de stupidité que j'ai laissé paraître...
    Je ne cherche pas à concevoir de manière théorique quelque chose. Je pars avec un vélo de base et un moteur de base; du limitant. Du coup je peux décider d'une vitesse d'entrée mais si elle n'est pas réalisable je ne vois pas trop l'intérêt.
    J'ai suivis le raisonnement inverse où j'ai regardé quelles dimensions max de plateau existaient sur le marché et j'en ai déduit la transmission ainsi que la vitesse max et la Force motrice; tous en ont découlé. Si les valeurs avaient été trop faibles, j'aurais laissé tombé le projet et cherché une autre monture. Au final les grandeurs sont toutes inter-dépendantes, je vois pas trop pourquoi choisir la transmission, car facteur limitant, représente quelques chose de stupide...

    Les choses qui me chagrinent ici, sont l’accélération que je trouve un peu molle -mais bon avec la Fm à 113N et 1000W de P on va pas pouvoir faire des merveilles non plus- mais surtout le calcul de transmission entre le Dm/Da et le shimano du moyeu où je ne suis pas sûr du produit des deux (Dm/Da x R ou bien Dm/Da x 1/R).

    Mélanger les calculs et les conversions d' unités , ça donne des formules imbuvables .
    Il faut commencer par convertir toutes les données avant de travailler avec :
    v = Vitesse en m/s = (Vitesse en km/h)/3.6
    Soit v= 30 km/h = 8,33 m/s
    ω = pi.N/30 (à connaitre sur le bout du doigt)
    Pour N = 3000 tr/min , ω = 314 rad/s

    Ce qui donne :
    Vmax = 9,33 m/s = 314 rad/s*0.3175m* (Dentsmoteur/Dentsarbre)
    Yes ! Merci pour l'info, j'avoue que cette formule issue du livre était vraiment sportive à rentrer dans la calto.

    Par contre comment tu tombes sur 9.33m/s ? (ou bien c'est 8.33 qui permettent de déduire Dm/Da ?)


    Merci
    RueBN

  5. #4
    Dynamix

    Re : Vélo électrique - vérification calculs

    Citation Envoyé par RueBN Voir le message
    Je pars avec un vélo de base et un moteur de base
    En cherchant un peu , je vois que tu as choisis un moteur de trottinette .
    Ton problème vient du fait qu' une roue de trottinette c' est bien plus petit qu' une roue de vélo .

    Citation Envoyé par RueBN Voir le message
    Les choses qui me chagrinent ici, sont l’accélération que je trouve un peu molle -mais bon avec la Fm à 113N et 1000W de P
    Méconnaissance classique des moteur CC
    Rassure toi , tu n' est pas le seul .
    Même les revendeurs racontent n' importe quoi .

    Un moteur électrique , surtout CC , c' est très brutal .
    Le couple max est obtenu au démarrage (0 tr/min) et il est bien supérieur au couple dit "nominal" , de l' ordre de 4 à 5 fois . Ensuite il diminue au fur et à mesure que la vitesse augmente .
    A 0 tr/min , la puissance mécanique est nulle alors que la puissance électrique est maximale et très supérieur au 1000 W annoncés . De quoi griller le moteur en quelques secondes .
    D' ou l' intérêt d' une bonne électronique qui calme les ardeur du moteur .

    Tu sais qu' un VAE c' est légalement limité à 250 W nominal ?

    pour le 9,33 , c' est une faute de frappe . Lire 8,33
    Dernière modification par Dynamix ; 22/06/2017 à 17h23.

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    RueBN

    Re : Vélo électrique - vérification calculs

    Salut et merci pour ta réponse,

    Tu sais qu' un VAE c' est légalement limité à 250 W nominal ?
    Oui, uniquement sur la voie publique. Sur la voie privé c'est assurance-dépendant.


    Méconnaissance classique des moteur CC
    Rassure toi , tu n' est pas le seul .
    Même les revendeurs racontent n' importe quoi .

    Un moteur électrique , surtout CC , c' est très brutal .
    Le couple max est obtenu au démarrage (0 tr/min) et il est bien supérieur au couple dit "nominal" , de l' ordre de 4 à 5 fois . Ensuite il diminue au fur et à mesure que la vitesse augmente .
    A 0 tr/min , la puissance mécanique est nulle alors que la puissance électrique est maximale et très supérieur au 1000 W annoncés . De quoi griller le moteur en quelques secondes .
    D' ou l' intérêt d' une bonne électronique qui calme les ardeur du moteur .
    Je pensais qu'il s'agissait de tout le contraire... Je rajoute en pièce jointe les données constructeur concernant mon moteur. J'avais cru lire le graphique de la manière suivante: "lorsque le moteur démarre il faut franchir un certain seuil de Puissance d'entrée pour exercer une Puissance de sortie; de plus, le couple est presque nul et le nombre de tour lui est maximal en compensation". Je suis terriblement perdu du coup...

    Nom : 1020-1000W48V.jpg
Affichages : 30
Taille : 309,8 Ko

    Merci
    RueBN

  8. #6
    antek

    Re : Vélo électrique - vérification calculs

    Il faut considérer chaque paramètre en ordonnée en fonction du couple et pas en fonction d'un autre paramètre, sinon ça t'embrouille.
    La courbe de vitesse ne va pas jusqu'à 0, mais on voit que lorsque T augmente V diminue, à V=0 T sera maximal.
    Essaye de bloquer le mandrin d'une perceuse à batterie.

  9. Publicité
  10. #7
    RueBN

    Re : Vélo électrique - vérification calculs

    Salut,

    La courbe de vitesse ne va pas jusqu'à 0, mais on voit que lorsque T augmente V diminue, à V=0 T sera maximal.
    Essaye de bloquer le mandrin d'une perceuse à batterie.
    LIM-PIDE ! merci !

    RueBN

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