Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

[antoninelghozi]

Bonsoir à tous,
Je travaille sur un projet au sein de mon école d'ingé mais nous avons du mal à trouver des pistes de réflexion viables.
Le sujet étant l'économie d'énergie sur un drone.
Le drone est un bimoteur motoplaneur censé effectuer un parcourt pépère avec un taux de montée d'asthmatique. Pas de panneaux solaires ou autres excentricités.
Nous cherchons à économiser de l'énergie au niveau de la batterie et du contrôleur.
Pour ce qui est de la batterie, nous avons pensé aux lipos graphene pour limiter l'échauffement de la batterie et la chute de tension.
Pour le contrôleur, nous n'avons rien de concret. Le drone étant un bimoteur, nous avons pensé à utiliser un contrôleur à 2 sorties : une partie découpage de tension commune et 2 autres parties se chargeant de la commutation. Je ne sais pas si ça peut permettre d'économiser un peu d'énergie.
Nous avons entendu parler de supercondensateurs, etc etc
Auriez vous des idées pour que nous puissions orienter nos recherches ?
Merci d'avance
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[PIXEL]

c'est surtout la structure aérodynamique de l'avion et des hélices qui amènera des avancées.

[HAYAC]

Bonjour,
Comme le précise PIXEL, pour tout OVI (Objet Volant Identifier) , l'aérodynamisme ainsi que le poids sont les facteurs de consommation.
L’électronique de pilotage est en général bien faite de nos jours, il n'y à pas beaucoup de consommation sur la partie commande.
Les super, supra conducteurs sur ce type de réalisation sont illusoire (tant qu'au prix que sur l'économie de consommation).
Le choix des moteur lui est important (d’où les différence de prix), leur rapport puissance fournie/consommation, là il y a des choses à faire ...
Cordialement,

[antoninelghozi]

Effectivement, c'est ce que je me dis depuis le début mais notre sujet ne dépasse pas la chaîne de propu: nous ne touchons pas à la forme du drone.
Ainsi, même si les optimisations sont à faire sur le moulin, nous devons tout de même proposer des idées afin d'économiser quelques mWh au niveau de la source et du contro. C'est tordu mais nous n'avons pas vrmt le choix

[A voir en vidéo sur Futura]

[Antoane]

Bonjour,

Pour ce qui est de la batterie, nous avons pensé aux lipos graphene pour limiter l'échauffement de la batterie et la chute de tension.

C'est surtout la densité massique (éventuellement volumique ?) d'énergie qui doit primer.
Peut-être choisir une technologie plus stable que le LiPo est-il recommandé, en particulier en cas de crash.

Pour ce qui est conception générale du drone, tu devrais aller voir directement sur des forums de dronistes, tu y trouverais à mon avis des avis plus éclairés -- ou en tous cas plus nombreux qu'ici.
Pour ce qui est de la technique pure, on est -- évidement -- bien plus compétents

Finalement, je ne suis pas sûr que cette discussion soit la plus à sa place en électronique. Veux-tu que je la déplace en technologie ?

[invitee6c3c18d]

Ainsi, même si les optimisations sont à faire sur le moulin, nous devons tout de même proposer des idées afin d'économiser quelques mWh au niveau de la source et du contro. C'est tordu mais nous n'avons pas vrmt le choix

Puissance = couple x vitesse

Donc tu dois diminuer le couple en réduisant la taille de l’hélice + alimenter le moteur avec une tension réduite tout en restant suffisante pour sécurisé le vol (faire une étude de stabilité)

[Dynamix]

Salut

Donc tu dois diminuer le couple en réduisant la taille de l’hélice

Pas du tout .
Pour avoir un bon rendement , il faut une grande hélice tournant lentement .

alimenter le moteur avec une tension réduite

Tension réduite => intensité élevé => pertes Joules

A tous les niveaux , il faut chercher le compromis idéal

faire une étude de stabilité

Rien à voir avec la propulsion .

[invitee6c3c18d]

ok merci c'est bon à savoir Dynamix Sinon je pensais à la phase "planeur", ne peut-on pas récupérer un peu d'énergie du jus grâce aux vent dans les hélices (par exemple quand on souhaite descende plus vite que le planage naturel) ?

[f6bes]

Effectivement, c'est ce que je me dis depuis le début mais notre sujet ne dépasse pas la chaîne de propu: nous ne touchons pas à la forme du drone.
Ainsi, même si les optimisations sont à faire sur le moulin, nous devons tout de même proposer des idées afin d'économiser quelques mWh au niveau de la source et du contro. C'est tordu mais nous n'avons pas vrmt le choix

Bjr à toi,
Economiser de l'énéergie c'est ne pas en dépenser...INUTILEMENT.
C'est une évidence.
Donc tu supprimes tout ce qui est inutile de dépenser. Pas la peine de faire tourner tes moteur à fond...si ça sert à rien !
Donc JUSTE pour sustenter l'engin sans en faire plus.
Mais comme on ne connait pas les conditions ...d'évolutions.....en dire plus est difficile.
(propulser.mais à quelle vitesse !! Donc choisir le MINIMUM de vitesse)

Une piste béte , mais efficasse :voler dans une masse d'air DENSE (l'air chaud est moins sustantateur)
(j'ai connu un schrach d'avion au décollage , car air....trop chaud)

Bonne journée

[Dynamix]

Sinon je pensais à la phase "planeur", ne peut-on pas récupérer un peu d'énergie du jus grâce aux vent dans les hélices (par exemple quand on souhaite descende plus vite que le planage naturel) ?

Solution "ga bu zo"
Tu perds plus d' énergie du fait du freinage de l' hélice que tu n' en récupères .

[Dynamix]

(propulser.mais à quelle vitesse !! Donc choisir le MINIMUM de vitesse)

Choisir la vitesse de moindre puissance , qui n' est pas la vitesse minimum .

[f6bes]

Choisir la vitesse de moindre puissance , qui n' est pas la vitesse minimum .

Bjr à toi,
C'est plus mieux dit à la "ga bu zo" !!
bonne journée

[PIXEL]

si il y a des phases planeur il faut envisager de débrayer les hélices ,
ou de les mettre en "drapeau" ( si possible)
pour améliorer la finesse

[Dynamix]

Pour ce qui est de la batterie, nous avons pensé aux lipos graphene pour limiter l'échauffement de la batterie et la chute de tension.

Avantage des LiPo graphene (entre autre):

High discharge rate, giving more power under load.
Greater thermal control, packs stay much cooler under extreme conditions
Higher capacity during heavy discharge.
Fast charge capable, up to 10C on some batteries

Charge rapide , conditions extrêmes , décharge rapide , ce n' est pas votre cas .
Vous voulez voler lentement et longtemps .
Donc décharge lente , et dans ce cas la chute de tension et les pertes joule , c' est poil de mouche .
Voir donc si le poids légèrement plus élevé est justifié dans votre cas .

Une piste d' allègement :
Les batterie vendues en modélisme sont équipé de fils et connecteurs capable de passer de forts courants .
On peut les réduire en section et les optimiser en longueur .

[HAYAC]

Je ne suis pas certain que 2 cm de fil change quelque chose au poids d'un drone ?!
je pense que ce n'est pas une piste à explorer

[Dynamix]

Je ne suis pas certain que 2 cm de fil change quelque chose au poids d'un drone ?!

Certe , mais :

afin d'économiser quelques mWh au niveau de la source et du contro.

Quand on veux grappiller des mWh , tout est bon à prendre .

[invite01fb7c33]

Sur de l'embarqué volant on pousse effectivement la densité de courant dans les fils assez loin (quasiment le double)
Utiliser des hélices capable de se mettre en drapeau.
Utiliser la technologie de batterie offrant le meilleur rapport énergie/masse (Wh/kg).
Rechercher la bonne position du centre de gravité des masses embarquées pour obtenir l'assiette idéale.
Rechercher ce qui peut être mis en mode veille après la phase de propulsion.

[nornand]

je ne comprend pas l'option bi moteur , avec les brushless actuels il va décoller comme une fusée ! la il y a une belle économie en poids et en énergie a faire

l'option bi moteur vous est imposée ? il manque beaucoup de paramètre, un moto-planeur vole un après midi complet sans problème pour peut qu'il y est des thermiques.

[Dynamix]

je ne comprend pas l'option bi moteur , avec les brushless actuels il va décoller comme une fusée ! la il y a une belle économie en poids et en énergie a faire

Ce n' est pas le nombre de moteur qui compte , mais la puissance totale .
On peut supposer que l' équipe d' antoninelghozi a calculé cette puissance au plus juste .
Il n' en est pas moins vrai que le choix d' un bimoteur n' est pas le plus judicieux coté rendement .

un moto-planeur vole un après midi complet sans problème pour peut qu'il y est des thermiques.

Je ne pense pas que le but soit le vol plané .
A confirmer par l' intéressé .

[calculair]

Bonjour,

Comme vous êtes au niveau ingénieur, je vous conseille de tout mettre en equation

1) Calculer la vitesse de croisière de votre moto planeur

2) Calculer la motorisation avec les paramètres de l'hélice. Vous trouverez des info sur le NET en recherchant le rapport N°640 du NACA

3) vous synthétisez tout tout vos calcul dans un tableur EXCEL

Vous trouverez dans EXCel une macro standard appelée " SOLVEUR " qui permet des optimisations

Si c'est la consommation d'énergie qui doit être minimiser, celle-ci depend des N paramètres définissant votre projet .

Cette fonction consommation qui depend des N paramètres definit une hypersurface dans cet espace à N dimensions. La fonction SOLVEUR recherche les optimums en se déplaçant sur cette hypersurface.


En fait vous trouverez des optimum locaux, car cette hypersurface à des tous et bosses, el l'optimum que vous trouverez depend du point de départ.

Il vous faut aussi un peu de pifomètre et different test pour approcher une solution qui respecte toute vos contraintes

Il es facile de trouver des solutions pour voler 2 à 3 heures avec unavion de l'ordre de 2 à 3m d'envergure

[calculair]

Un petit complement

Pour ce qui concerne le bilan poids de la machine, il fzut que vous vous interresiez à la densité énergétique de vos batteries

Les Li-Po peuvent dépasser les 200 Wh/kg ( valeur courante 150 à 160 Wh/kg)

Les Supercondensateurs dépassent a peine 100Wh/kg, ce qui ne semble pas optimum à priori


Par ailleurs dans le circuit électrique moteur il y a un courant optimum qui optimise le rendement.

On démontre que ce courant est I = (Courant de court circuit * Courant à vide du moteur ) ^1/2

Alors votre rendement =( Courant c.C ^1/2 - Courant à vide ^1/2 )^2 / courant de cC


Par ailleurs , le rendement des hélices utilisées au point optimum de leur caractéristique ne dépasse pas 80 %

Vous avez là des contraintes d'optimisation qui devraient déjà fixer certain paramètres.

[calculair]

re Bonjour,

Vous avez écrit que votre engin a une pente de montée faible.

Je ne sais pas si c'est une solution économique en énergie. Ce point mérite d'être étudié . Je vous joint un document qui devrait vous permettre de discuter ce point et de voir si il n'y a pas une pente de montée optimale.

Dans cette etude il y a lieu sans doute de tenir compte des autres contraintes du projet,

Il faut donc étudier les différentes phases vols et optimiser en fonction du cahier des charges global

voir document joint pour votre reflexion