VELO Electrique Accélération : 10s pour atteindre 60km/h Kit d’un vélo électrique de 400€ à 1000€ comprend : - Chargeur : (2 heures avec courant de 10A) - Un moteur 250 Watt à 3000W (4Kg à 11kg) - Vitesse max : 25km/h à 60km/h - Un variateur (250W à 3000W) pour 36V à 72V de batteries de 5 A.H à 20 A.H - Un accélérateur à main ou un capteur de pédalier Pas de permis Pas d’assurance Une batterie (2kg) pour faire 40000km Consommation 1,5 € pour 1000km 1

Puissance demandée par un vélo La puissance humaine est de 150W à 300W (50 à 100 tr/mn) Force motrice de la roue = Force résistante (Newton) La force résistante dépend : Du type de pneu, de la chaussée, du vent… : Du frottement de l’air : De la pente : Pente de 5% Pente de 0% Pente de -5% Puissance WAtt 2 vitesse km/h

Force pour accélérer et décélérer La force de pédalage dépend : De l’accélération et de la masse du vélo + du cycliste L’accélération est l’écart de la vitesse par rapport au temps =2.5m.s -2 3

Force pour accélérer et décélérer Vitesse (km/h) Force machine électrique(N) 36 km/h t acc =4st dec =4s temps t RE =10s 20m 120m 140m deplacement M : masse (kg) Accélérer une MASSE INERTIE 4

Mécanique Electrique U batt tension de la batterie I batt courant de la batterie -En fonctionnement moteur, Fmoteur >0, Puissance >0, Courant>0. En freinage, Fmoteur <0, Puissance <0, Courant<0. récupération énergie : freinage électrique ou en descente Puissance mécanique et électrique Vélo électrique => véhicule hybride (puissance électrique + puissance musculaire) Au freinage, l’énergie est restituée aux batteries. Attention, le moteur ne pourra freiner que sa puissance. Lors d’un arrêt brutal, il faut donc freiner mécaniquement, et l’énergie est perdue en chaleur dans les freins. 5

Puissance demandée Température Ambiante 2800 W Puissance électrique(W) Température moteur 300 W -2200W Toute la puissance absorbée par le moteur ne se transforme pas en mécanique. Il y a des pertes en échauffement par la résistance (ohm) des fils des bobinages. à partir de 110°C le vernis des bobines fond et le moteur sera détruit. 6

Energie consommée et régénérée Energie Récupérée au freinage 1.16 W.H 1.5 W.H Energie(W.H) t acc =4st RE =10st dec =4s Temps 2.38 W.H 1.22 W.H 7

LE VARIATEUR DE VITESSE permet de contrôler la vitesse et de limiter le courant fourni au moteur de protéger: - le moteur contre un échauffement trop important - la batterie contre un courant délivré ou régénéré trop important Limitation de l’accélération et puissance motrice Limitation de la Force motrice électrique Limitation du courant moteur 8

Les batteries (éléments électro chimiques rerversibles) Type de batterie CapacitéMassePrix en 2010Nbr de cycle Prix apres 500 utilisation Pile alcaline3000mAH20 g 1 €0 500 Ni MH2500mAH30 g3 €500 cycles3 € +chargeur 10 € + 1 € consommation avantage d’une batterie par rapport à une pile type AA

10 t acc =4st dec =4st RE =10s 56A 6A 56A Intensite batterie(A) 6 A -44 A Intensité moteur(A) Lors des courants de charge et de décharge trop importants : Destruction Durée de vie des éléments diminue La batterie chauffe Ne pas laisser un batterie déchargée à 100% 10 Type de batterie Volume cm 3 MassePrix en 2010Taux de charge max Taux de décharge max Nbr de cycle Plomb 4 S kg200 €2A10 A1500 Ni MH 40S kg450 €5 A= 0.5C10 A =1C500 li-po 12S kg220 €10 A= 1C100 A =10C2000 Caractéristique d’une batterie 48V 10A.H (S : nbr d’élément)

Autonomie de fonctionnement sans pédalage L’autonomie électrique : Rendement du moteur électrique : Avec une batterie li-po de 50V, 10 A.H=>500W.H A 40 Km/h, la puissance = 400W, mais il y a 100W de perte puissance absorbée par le moteur de 500W t Fonctionnement =1 H Déplacement= 40KM A 25 Km/h, la puissance = de 200W, mais il y a 50W de perte de la puissance absorbée par le moteur de 250W t Fonctionnement =2 H Déplacement= 50KM Avec un pédalage, on peut doubler l’autonomie Circuit plat, le freinage avec régénération augmente l’autonomie de 2,5% à 10%. Circuit montagneux, la régénération peut atteindre 40% en pédalant fort en descente Avec une pente de -5%, en pédalant la puissance récupérée est de 250W 11

Schéma électrique du vélo Le potentiomètre accélérateur « manette » régule la vitesse : Instrumentation Capteur d’assistance pédalier Batterie Variateur Moteur 12

Dans la vie, il faut faire des choix, sans passer par le maitre des clefs, et dans le tourbillon de la Matrice Il n’y a pas besoin d’être « élu » pour comprendre son environnement Que la force électrique soit avec TOI Faut il avoir une accélération de 4 s ? Un courant de 56A et une puissance de 2800W ? Grâce aux maths, aux sciences, il est possible de faire ces choix…. 13 Ce n’est pas une illusion

Limitation à 30A du courant moteur donc du courant batterie ARRET avec freinage électrique à -30A. Danger pour les batteries. t dec de 5.5s c’est long pour un freinage d’Urgence 6 A 30A t acc =8.3s t dec =5.5s temps t RE =10s Intensité moteur (A) 6A 30A Intensité batterie(A) 27m 14

Protection du variateur Le variateur mesure en permanence le courant au moteur, il détermine l’échauffement équivalent du moteur, et coupe l’alimentation en cas de surcharge PROTECTION THERMIQUE Instrumentation du véhicule électrique Volt : tension des batteries. Watt : puissance consommée ou restituée. A : ampères consommés. A.H : consommation en Ampère-heure. %Regen : Le pourcentage de régénération indique de combien votre autonomie a été étendue par la régénération. KpH : vitesse en km/H Km : distance parcourue. 15

Conclusion : Plus un véhicule est léger avec des roues à faible largeur, moins il consomme à l’accélération et en régime établi de vitesse Choix d’un véhicule en fonction de son utilité et de la météo Ordre de grandeur de puissance des moteurs thermiques :  2 Roues 50cm 3 = 4 KW =5,6 CV  Moto 125cm 3 =11 KW=15 CV  Voiture moyenne =65 KW=90 CV Compromis entre : MASSE Équipement Encombrement PRIX Puissance RéalisationAutonomie 16

Comparaison des énergies alimentaires, électriques, thermiques Une batterie de 50V 10A.H=500W.H=18000KWatt.seconde = 0.04 € 433 Kcalorie == 40Km à 40 km/h 0.18 litre de pétrol avec un moteur de rendement de 30%= 0.2 € 250 g de pain=150g de fromage=3 bananes= 1 € Une batterie de 50V 10A.H=500W.H=18000KWatt.seconde = 0.04 € 433 Kcalorie == 40Km à 40 km/h 0.18 litre de pétrol avec un moteur de rendement de 30%= 0.2 € 250 g de pain=150g de fromage=3 bananes= 1 € €/kcal L’énergie quotidienne pour un homme : 3 repas 10 et 20 € pour 2600 Kcal * Actif = 2600 K cal non actif = 1000 K cal Le rendement humain n’est pas bon 25% L’énergie alimentaire n’est pas bon marché 17 1,6 € pour 433 Kcalorie = 40Km à 40 km/h

18 Le rendement des animaux à sang froid : 80% Le rendement des animaux à sang chaud 25 % Mais les sang froid ne peuvent vivre s’il fait froid <à 18°C

Challenge eco marathon 19

Challenge europeen de karting 20

La transition énergétique et transport alternatif 21

22 Merci pour votre attention