Skateboard à assistance électrique

[invitec38bc563]

Bonjour à tous,
Il m'est venue l'idée de monter un moteur sur mon skateboard ( cruiser pour être précis ), jusque là rien de très original. Mais mon but est de me servir de ce moteur alternativement de générateur puis de moteur. Comme ça j'emmagasine de l'énergie, sur le plat en poussant, et en pente sans rien faire ensuite je la restitue pour maintenir ma vitesse sans pousser . Je pense utiliser un moteur à courant continu 80W et un supercondensateur 350F. J'imagine relier le pignon moteur à une poulie solidaire à une roue par une courroie.

Je me suis documenté mais j'ai encore pleins de questions en tête:

-Sachant que le couple max développé par mon moteur est de 9.20N.m et que j'envisage un poids moyen de 700N. Est ce qu'un système nbr dents poulie = 2*nbr dents pignon est un bon choix ? Et quel nombre de dents choisir pour le pignon ?

-Comme j'ai envie de pousser sur le plat sans forcer, j'ai eu l'idée d'utiliser deux pignons ( un peu comme sur un vélo ) : Le premier quand je charge la batterie, avec un faible couple et donc une plus forte vitesse. Le deuxième avec un plus fort couple, pour pouvoir entrainer le skate quand le supercondensateur se décharge. Est ce que ce système vous semble faisable/rentable ?

-Est ce que le moteur est capable de supporter des changements d'utilisation rapides et fréquents, sans même s'arrêter ?

-Comment va se comporter le moteur en générateur ? J'imagine courant constant et tension dépendante de la vitesse ?

Merci d'avance
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[Positron1]

Salut,

Je pense utiliser un moteur à courant continu 80W et un supercondensateur 350F. J'imagine relier le pignon moteur à une poulie solidaire à une roue par une courroie.

On ne peut pas dire que ça démarre fort !!!!!
Peux tu revoir ta copie ?

[cubitus_54]

Salut

Ça sent le projet de TS ou T STIDD

Ne pas oublier qu'un super condensateur ne fait que 2.7V, et que si tu en mets 2 en série tu as 5.4V mais 350F/2...

[Positron1]

Re,
Si c'est un projet, pour le moment je lui mets 1/20 pour les idées, parce qu'il est plein d'idées !!!!
Mais, exemple: qu'est ce qui va réguler l'énergie du moteur ? la vitesse ? etc.... la roue libre du vélo !!!!!!!pardon je suis moqueur peut être à tort !!!!!
Quel âge as-tu luffy ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitee6c3c18d]

sauf erreur ça devrait offrir 16 sec d'autonomie

[invitec38bc563]

Okay je me suis lancé un peu vite, en pensant que je règlerai le problème de tension avec des convertisseurs.
Au final, vaut mieux en mettre 5.J'en ai trouvé un pas mal : 2.7V, 120F et pas trop cher. Si j'en met 5 en série ça me fait une tension max de 13.5V et une capacité de 24F. En utilisant le tout à 12V, Q=C*V Q=24*12 Q=288c --> Q=80mAh
J'ai bon ?

Ah et pour ce qui est du projet de TS, non pas vraiment... En fait je suis en 1SSI et je fais ça pour moi, mais c'est vrai que l'idée m'est venu en étudiant le vélo électrique de notre classe

[Positron1]

Re,

en étudiant le vélo électrique de notre classe

Puisque tu as un modèle, approfondis ton étude

[invitec38bc563]

Okay je vous fait part de l'avancement de mes calculs, je m'étais trompé dans mon dernier message : Q=24*13.5 ==> Q=90mAh
Le tout déchargé à une tension de 12V : E=Q*12 ==> E=1,08Wh
Sachant que je consomme 80W : T=E/80 ==> T=48 secondes
Est-ce que je suis bon niveau calcul ?

Ce qui est bien c'est que ça me suffit 48 secondes ! En fait, le but est juste de faire une légère assistance. Avoir un répit de 48 secondes pendant que je skate me fais déjà très envie
En supposant que la charge se fait aussi vite que la décharge, il faut que je trouve un moyen de couper l'alimentation du condo quand il est plein, au cas ou je charge plus de 48 secondes

Bon maintenant je répond aux questions :

pour le moment je lui mets 1/20 pour les idées

Merci c'est déjà un début

qu'est ce qui va réguler l'énergie du moteur ?

Je ne cherche pas à réguler très précisément l'énergie, en fait je pense mettre un commutateur 6 positions, quelques résistances et un PIC pour savoir à quel vitesse l'utilisateur souhaite être assisté, puis commander le tout avec un MOSFET basique et une sortie du PIC ( et j'oublie pas la diode de roue libre )
Exemple : P0=> assistance éteinte, roue libre ( je sais pas trop comment adapter le système sur une roue de skate )
P1=> assistance à 10km/h, le moteur est sous une tension de X Volts.
P2=> assistance à 15km/h, tension de X+2 V
P3=> .....
P4=> mode charge à fond, décharge à fond

Quel âge as-tu luffy ?

17 ans

Puisque tu as un modèle, approfondis ton étude

Oui c'est vrai je le ferai à la rentrée

Merci pour ton aide positron, et les autres aussi

[Dynamix]

Salut
En gros tu vas pousser trois ou quatre fois plus que la normale pendant 48 s pour pouvoir te reposer pendant les 48 s suivantes .
Tu vas fatiguer beaucoup plus vite qu' avec un skate normal .

[invitee6c3c18d]

je trouve pas comme toi :

l’Energie (en Coulomb) stocké dans un condo c'est : E = 0.5 * C * u²

la Puissance (en watts) c'est la quantité d'énergie transmise par unité de temps soit : P = dE / dt

si on combine les deux on obtient l'autonomie (ou le temps de décharge) : t = (0.5 * C * u²) / P

En faisant l'application numérique avec comme supercondo 5x modèles 2.7V / 120F
=> t=5 x (0.5*120*2.7²)/80 = 27 secondes d'autonomie

mais pourquoi ne pas utiliser une batterie (comme les vélos)

[Dynamix]

-Sachant que le couple max développé par mon moteur est de 9.20N.m et que j'envisage un poids moyen de 700N

La c' est mal parti .
Quel rapporte établis tu entre le poids du bonhomme et le couple moteur ?
De plus le couple maxi d' un moteur CC , c' est quand il ne tourne pas (couple de blocage)
Quand aux 80 W , c' est la valeur nominale , ce n' est pas la puissance fournie .

[invitec38bc563]

Salut dynamix, tu as peut-être raison et j'ai déjà réfléchit sur ce sujet. Mais j'avais imaginé une solution que j'ai expliqué dans mon premier message. Je me suis dit que je pourras utiliser deux pignons avec un système qui pourrait faire changer de pignon la courroie. Le premier avec faible couple et haute vitesse : il chargerait la batterie sans même que je m'en rende compte; le deuxième est utilisé quand c'est au moteur d'entrainer la roue, et qu'un couple fort est demandé.
Tous ceci n'est qu'une supposition, sans doute qu'il y a un hic dans mon idée ! Par contre il y a les pentes à mon avantage, elles chargent les condos sans effort

Ranarama tu as raison merci ! C'est ma formule d'énergie qui n'est pas appropriée !

mais pourquoi ne pas utiliser une batterie (comme les vélos)

Tu veux dire pour alimenter en continu mon moteur ? Ca c'est moyen parce que j'ai déjà un projet comme ça. Je cherche vraiment à obtenir le côté "indépendant", qui n'est pas présent quand tu es obligé de charger ta batterie si tu veux sortir le lendemain.
Au cas ou tu penses à une batterie qui ferait la même chose que mon idée de super condo, je suis preneur ! Pour moi, l'inconvénient d'une batterie c'est qu'il faut du temps pour la charger et la faire commuter de chargement à déchargement.

[Dynamix]

Une batterie qui supporterait une soixantaine de cycle par heure avec des courants de l' ordre de 10 A ....
Inutile d' y penser .

[Qristoff]

De plus le couple maxi d' un moteur CC , c' est quand il ne tourne pas (couple de blocage)

ça, faudra que tu m'expliques

[Dynamix]

ça, faudra que tu m'expliques

Le couple d' un moteur CC (brush or not) varie linéairement en fonction de la vitesse de rotation . (de même qu' en fonction de l' intensité)
Il est maxi à 0 : ω=0 => C = C0 : couple de blocage ou de démarrage (stall torque)
Et nul à vide par définition . ω = ω0 => C = 0

[invitee6c3c18d]

Tu veux dire pour alimenter en continu mon moteur ? Ca c'est moyen parce que j'ai déjà un projet comme ça. Je cherche vraiment à obtenir le côté "indépendant", qui n'est pas présent quand tu es obligé de charger ta batterie si tu veux sortir le lendemain.

Nope pas tout a fait l'alimenter en continue puisque tu utilise l'impulsion pedestre du skater, mais l'alimenter après celle-ci pour eviter une décroissante trop rapide de la vitesse
Ce qui reviens à effectivement utiliser une batterie * en décharge uniquement * comme ça se voit partout (vélo, auto, trottinette) mais uniquement au moment ou c'est le plus utile.
Plus optionnellement une fonction recharge lors des freinages (donc implémenter un système de freinage électrique au lieu d'un freinage mécanique).

Cela permet de surfer sur la mode "drone" car aujourd'hui une batterie Lipo de 6000mAh ça coute plus grand chose genre 30€ ou 40€ et ça te permettrais d'en acheter deux jeux et de les faire tourner pour jamais te retrouver à sec et une autonomie de fonctionnement du moteur à fond d'une heure si tu pars sur un moteur 80W qui sucera à la louche I = P/U = 80 /12 = 6.6A.
Donc en assistance sur les phases ou la vitesse décrois après une "impulsion pédestre" bien plus longtemps, chépa 3H au pif on va dire mais en fonction des réglages et de ce que tu souhaites faire ..

[Positron1]

Re,
Luffy91, Tu as un modèle où tu peux puiser de l'inspiration, c'est la Formule 1, c'est peut être de là que vient ton idée !!! si tu as des connaissances dans ce milieu !!!!
En tout cas 17 ans et plein d'idées ça se félicite !!! bon il y a loin de la coupe aux lèvres mais je te souhaite d'y arriver.
Commence à faire un prototype pour la partie mécanique, c'est le plus difficile de ta réalisation, trouver le motoréducteur associé aux roulettes et la bonne vitesse, déterminer la puissance, l'autonomie, etc
Les résultats ne seront peut-être pas au rendez-vous mais tu te seras bien amusé

[invitec38bc563]

Bonjour à tous,

Je viens vous faire part de mes investigations. Je me suis concentré sur le moteur et ses caractéristiques, même si ça reste un peu flou.
J'ai fait des calculs sur les 3 vitesses d'assistance que je me suis fixé:
En sachant que le rayon de la roue de mon skate est de 3cm, et V=w*r <=> w=V/r et P=C*w <=> C=P/w

- 15km/h (=4.16 m/s ) : w= 4.16/0.03 ==> w=138.7 rad/s C=80/138.67 ==> C=0.577 N.m
- 20km/h (5.55 m/s ) : w=185 rad/s C=0.432 N.m
- 25km/h (6.94 m/s ) : w=231 rad/s C=0.346 N.m

Donc voilà les vitesses angulaires à fournir pour atteindre les vitesses demandés, elles sont facilement atteignables par le moteur à vide. Cependant le couple fournit à ces vitesses est absolument médiocre si mes calculs sont bons.

Pour ce qui est du rapport de transmission : r= w_s/w_e
La vitesse max donnée pour ce moteur est 8300 tr/min soit 870 rad/s

r = 231/870 ==> r=0.266

On est bien sur un rapport de réduction donc qui va augmenter le couple, selon une loi que je ne connais pas, est ce que quelqu'un peut m'aider ?

Ensuite il faut que je détermine le couple que doit fournir le moteur pour déplacer l'ensemble qui pèse environ 70kg, comme je suis en première je n'ai aucune idée de comment faire Est ce que qq'un peut m'indiquer la démarche à suivre ? Il faut sans doute prendre en compte que le moteur n'est pas là pour engager l'accélération, mais la maintenir à 0 lorsque la vitesse est optimale.

Ce qui reviens à effectivement utiliser une batterie

Oui j'y pense maintenant, mais quelque chose de petit einh ! Juste pour contrer les phases ou les condos seront à sec par exemple !

Plus optionnellement une fonction recharge lors des freinages

Est ce que c'est possible de recharger la batterie juste l'instant d'un freinage ? Il me semblait avoir compris que le soucis des batteries était leur difficulté de recharge rapide. J'ai aussi pensé à des panneaux solaires pour recharger la batterie quand je fais une pause. Au final mon skate va ressembler à un monstre blindé de technologie

Pour ce qui est du système de freinage, je me suis documenté sur les KERS utilisés par les voitures, c'est super intéressant ! Cependant il est difficile de trouver des explications précises du KERS avec recharge électrique et je m'imagine mal avec un système de formule 1 sous mon skate Est ce que c'est possible de transformer mon petit moteur cc en KERS le temps du freinage ?

trouver le motoréducteur

Ah bon ? Un sytème d'engrenage ne fera pas l'affaire ?

Merci à tous de m'aider et de m'orienter dans mes choix
Bonne journée !

[Positron1]

Salut,
Je n'ai jamais fait de skate !!!! je suis de l'époque des patins !!!!je ne connais pas les positions des pieds que tu peux avoir mais
dans ton système il te faut gérer trois situations, roues libres, freinage charge, aide électrique, ceci étant vu il te faut l'entrainement par le moteur/dynamo et en dernier le stockage de l'énergie.
Pour la réduction de transmission il te faut des engrenages droits, beaucoup plus direct qu'a vis sans fin

[invitec38bc563]

Salut positron, l'équilibre sur le skate est plutôt bon et je ne pense pas que je doive faire attention à ce paramètre..
Sinon je compte régler les situations avec un PIC, utiliser le système d'un vélo pour la roue libre, m'inspirer du KERS pour le freinage, la question du stockage d'énergie reste flottante et dépendra du choix final du moteur, même si l'idée d'une lipo et de super condensateur me plait bien. Je pense aussi à engrenages droits, qui fournissent un rapport de réduction comme trouvé ci-dessus s'il est validé par les personnes qui suivent ce projet
Viens finalement la question du changement de poulie ou de pignon avec un dérailleur par exemple, pour abaisser le couple pendant la période de générateur.
Quand j'aurai résolu tous ça, j'aurai accompli une grande partie du boulot !

[Positron1]

Re,
Par curiosité je suis allé voir Skate électrique et voilà :
http://www.studiosport.fr/skate-electrique-yuneec-e-go-cruiser-a9560.html?codesf=4079096671&g clid=CNfvmvCNqswCFcrjGwodrcoO4 g
Il y a des idées à puiser , pas le moteur c'est un bruschless
Il a une télécommande !!!

[invitec38bc563]

Oui il y a pleins de projets de ce type sur le web, je conseille celui de Great Scott sur YouTube qui est vraiment bien expliqué !
Il y a des télécommandes dans tous les projets et je cherche à faire sans : avoir un contrôleur qui sait gérer l'assistance du moteur dans n'importe quelle situation.

[Dynamix]

En sachant que le rayon de la roue de mon skate est de 3cm, et V=w*r <=> w=V/r et P=C*w <=> C=P/w

V = ω.r
c' est bon mais je préciserais :
V=ω(roue).r
Si tu utilise un rapport de réduction R :
V = ω(moteur).R.r
et
Couple(roue) = couple(moteur)/R

P = C.ω
C' et bien , mais la puissance de ton moteur n' est pas une constante .
Le couple du moteur varie en fonction de la vitesse angulaire :
Cm = C0(1-ω/ω0) => P = C0(ω-ω²/ω0)
Avec C0 le couple de blocage et ω0 la vitesse angulaire à vide .


Par contre la force résistante , et donc le couple résistant Cr augmente avec la vitesse .
A vitesse constante Cm+Cr = 0
C' est l' équation à résoudre .
A la rigueur si tu ne prends pas en compte la trainée aérodynamique , tu peut considérer Cr comme constant .

Pour que ton skate soit pilotable , je pense qu' il est serait bon d' utiliser un moteur droit et un moteur gauche .
Sinon , le virage risque d' être difficile .

[Positron1]

Salut,

Il y a des télécommandes dans tous les projets et je cherche à faire sans : avoir un contrôleur qui sait gérer l'assistance du moteur dans n'importe quelle situation.

Je pense que tu places la barre un peu haute !!!! si c'était facilement réalisable, ceux qui ont réalisé les modèles vus n'y auraient pas pensé ? ils ont une avance considérable !!!!!

, le virage risque d' être difficile

Crois tu vraiment qu'il y a besoin d'un différentiel ? !!!!!

[invitec38bc563]

Salut Dynamix,
Ok donc j'ai plusieurs questions sur ce que tu m'as dit : tu parles d'un rapport de réduction R. Est tu d'accord que c'est la première inconnu à élucider ?
Sommes nous d'accord que couplemax(roue) est la valeur à trouver avec une étude cinématique totalement obscur pour mon esprit et niveau de 1èreS, et que couplemax(moteur) est une valeur que je vais trouver avec ta formule

Cm = C0(1-ω/ω0)

Au final je trouve le R qui relie les deux valeurs, c'est ca ?

P = C0(ω-ω²/ω0)

En quoi cette formule est intéressante ?

Bon je viens de me renseigner sur le couple résistant, ca m'as l'air un peu compliqué et d'une valeur très faible. Ne suffit-il pas de prévoir un rapport R un peu plus petit que nécessaire ?

A vitesse constante Cm+Cr = 0

J'ai pas compris xD

Pour que ton skate soit pilotable , je pense qu' il est serait bon d' utiliser un moteur droit et un moteur gauche .
Sinon , le virage risque d' être difficile .

Non la direction se fait comme un skate normal, en se penchant d'un coté ou de l'autre.


Positron, c'est possible que mon projet soit dur mais par rapport aux ingénieurs, je sais exactement quel comportement je cherche pour mon skate, et je sais aussi skater donc je suis assez confiant sur la partie pratique de la chose

[antek]

J'ai pas compris xD

Non la direction se fait comme un skate normal, en se penchant d'un coté ou de l'autre.

A vitesse de rotation stabilisée les couples moteur et résistant sont équilibrés par principe,
sinon la vitesse varie jusqu'à atteindre cet équilibre.

Ton moteur va entraîner une seule roue alors ?

[Dynamix]

et que couplemax(moteur) est une valeur que je vais trouver avec ta formule

Non
Couple max , c' est C0 obtenu arbre bloqué .
La formule Cm = C0(1-ω/ω0) donne l' évolution du couple moteur en fonction de la vitesse de rotation .
P = C0(ω-ω²/ω0) c' est pour te montrer que la puissance n' est pas constante et donc que tout ton calcul est faux .

Bon je viens de me renseigner sur le couple résistant, ca m'as l'air un peu compliqué et d'une valeur très faible.

Si c' était le cas , le moteur ne servirait à rien à vitesse constante .
Cm+Cr = 0 , ça veux dire que le couple moteur est entièrement utilisé pour vaincre le couple résistant .

Le point de départ de ta recherche , c' est la puissance à vitesse constante dans les conditions les plus difficiles .
Tu te donnes une vitesse à obtenir , une pente , une résistance au roulage et tu calcules la puissance correspondante .
C' est la puissance nominale théorique de ton moteur .
A multiplier par deux ou trois pour avoir un moteur qui travaille dans les meilleurs conditions ..

Non la direction se fait comme un skate normal, en se penchant d'un coté ou de l'autre.

Si ta roue droite était forcée de tourner à la même vitesse que la gauche , la maniabilité serait moindre .

[invitec38bc563]

Re, bon j'ai mieux compris l'histoire de couple résistant ducoup j'ai fait Cr = Fp(force de pression)*a ( coeff de résistance )
Cr= 700 ( pour le poids total de 70 kg )*7 ( pour gomme sur bitume mais c'est une approximation )
Cr= 4900 N.m
Donc Cm doit aussi valoir 4900 N.m

Il faut une vitesse max de 25km/h ==> 6.94 m/s soit une vitesse angulaire de 231rad/s pour la roue, et avec un coeff de réduction de 0.5 un vitesse angulaire max de 115.5 rad/s pour le moteur.

P=0.092(115.5-115.5²/9800)
P=10.5 W

Multiplié par 3 on trouve 31.5 W.

A quel moment la pente et la valeur du Cm que je viens de trouver entrent en jeu ?

Si ta roue droite était forcée de tourner à la même vitesse que la gauche , la maniabilité serait moindre .

Je comprend pas trop.. De toute façon les roues tournent à la même vitesse nan ?

[antek]

Je comprend pas trop.. De toute façon les roues tournent à la même vitesse nan ?

Ton moteur va entraîner une seule roue alors ? (bis)

[Positron1]

Salut,
Tu vas te trouver devant le problème qu'a eu Peugeot avec sa 5CV en 1925 et que Citroën a résolu par un différentiel sur sa Trèfle !!!!!

Ton moteur va entraîner une seule roue alors ? (bis)

Il peut mettre deux cliquets dormants un à chaque roue