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Economie d'énergie chaîne de propulsion drone



  1. #1
    antoninelghozi

    Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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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  3. #2
    PIXEL

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

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

  4. #3
    HAYAC

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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,

  5. #4
    antoninelghozi

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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

  6. #5
    Antoane

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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 ?
    Deux pattes c'est une diode, trois pattes c'est un transistor, quatre pattes c'est une vache.

  7. A voir en vidéo sur Futura
  8. #6
    ranarama

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    Citation Envoyé par antoninelghozi Voir le message
    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)
    Dernière modification par ranarama ; 15/04/2016 à 10h33.

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  10. #7
    Dynamix

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    Salut
    Citation Envoyé par ranarama Voir le message
    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 .
    Citation Envoyé par ranarama Voir le message
    alimenter le moteur avec une tension réduite
    Tension réduite => intensité élevé => pertes Joules

    A tous les niveaux , il faut chercher le compromis idéal
    Citation Envoyé par ranarama Voir le message
    faire une étude de stabilité
    Rien à voir avec la propulsion .
    Dernière modification par Dynamix ; 15/04/2016 à 11h45.

  11. #8
    ranarama

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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) ?

  12. #9
    f6bes

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    Citation Envoyé par antoninelghozi Voir le message
    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
    Dernière modification par f6bes ; 15/04/2016 à 12h58.
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

  13. #10
    Dynamix

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    Citation Envoyé par ranarama Voir le message
    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 .
    Dernière modification par Dynamix ; 15/04/2016 à 13h04.

  14. #11
    Dynamix

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    Citation Envoyé par f6bes Voir le message
    (propulser.mais à quelle vitesse !! Donc choisir le MINIMUM de vitesse)
    Choisir la vitesse de moindre puissance , qui n' est pas la vitesse minimum .

  15. #12
    f6bes

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    Citation Envoyé par Dynamix Voir le message
    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
    "Ce fut la goutte d'eau de trop qui mit le feu aux poudres!"

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  17. #13
    PIXEL

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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

  18. #14
    Dynamix

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    Citation Envoyé par antoninelghozi Voir le message
    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 .

  19. #15
    HAYAC

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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

  20. #16
    Dynamix

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    Citation Envoyé par HAYAC Voir le message
    Je ne suis pas certain que 2 cm de fil change quelque chose au poids d'un drone ?!
    Certe , mais :
    Citation Envoyé par antoninelghozi Voir le message
    afin d'économiser quelques mWh au niveau de la source et du contro.
    Quand on veux grappiller des mWh , tout est bon à prendre .

  21. #17
    fabang

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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.

  22. #18
    nornand

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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.

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  24. #19
    Dynamix

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    Citation Envoyé par nornand Voir le message
    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 .
    Citation Envoyé par nornand Voir le message
    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 .

  25. #20
    calculair

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  26. #21
    calculair

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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.
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

  27. #22
    calculair

    Re : Economie d'énergie chaîne de propulsion drone

    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
    Fichiers attachés Fichiers attachés
    En science " Toute proposition est approximativement vraie " ( Pascal Engel)

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