Distance d'arrêt en roue libre / calcul des coefficients de la Zoe

Comme pour la plupart des VE il n'y a pas d'embrayage, le moteur est couplé en permanence aux roues par le réducteur fixe et a une vitesse de rotation toujours proportionnelle à la vitesse d'avancement du véhicule. Une fois à l'arrêt, le moteur l'est aussi, ce qui implique qu'il a perdu toute son énergie cinétique. Comme on ne fait pas de récupération en roue libre, le seul chemin par lequel cette énergie à pu s'échapper, c'est en étant réinjectée dans le  mouvement du véhicule via le réducteur.

Il y a donc bien une énergie supplémentaire qui est venu s'ajouter à celle due à la masse du véhicule en mouvement linéaire. il y a forcément un effet, mais en fonction de l'optimisation du moment d'inertie, il peut être plus ou moins important. Comme un faible moment d'inertie favorise une bonne accélération, je me disais qu'il est possible que l'on ait cherché à le minimiser, sur un VE. Il est cependant possible qu'il soit plus élevé sur un rotor bobiné comme sur la Zoe que sur un rotor à aimants permanents comme sur la Ioniq.

Mais par exemple dans les documents de Continental, il était dit que le passage à des puissances plus élevées serait obtenu en allongeant le moteur. Je pense que c'est justement pour avoir une augmentation proportionelle de ce moment d'inertie, plutôt qu'en fonction du carré si on avait choisi d'aumenter le diamètre.

Et même si le rotor a une masse limitée, comme pour un mouvement rectiligne, l'énergie augmente comme le carré de la vitesse (ici de rotation) . Et on sait qu'il peut monter jusqu'à 11000 ou 12000 t/mn (mais ok pas à 90 km/h). Je pense que tu te rappeleras de cette proposition de stockage d'énergie dans des rotors en béton tournant sous vide qui avait été évoquée sur le forum...

Par contre je n'appellerais pas cela un effet gyroscopique, je réserverais plutôt ce terme aux divers effets de résistance à un changement de direction de l'axe d'un objet en rotation (qui fait par exemple tenir le gyroscope en équilibre sur la pointe d'un crayon).

Bonjour,

La mesure étant faite en roue libre, donc au neutre, le rotor n'est plus entraîné, il n'est plus en prise avec les roues, donc son inertie ne rentre pas en compte. J'ai peut-être loupé quelque chose...

Bigfoot a écrit:Merci !
C’est curieux, je comprends qu’il y ait de l’energie stockée dans ces pièces en rotation mais encore faut-il qu’elles participent à
L’élan ( pas la bête  ) par effet gyroscopique comme un volant moteur ( roues, disques, cardans ... (cf voitures à friction) ) mais je ne savais pas que le rotor avait une masse suffisante pour participer à ce phénomène, et surtout est-ce qu’il reste couplé aux roues pour continuer à leur retourner de l’énergie ?
Il ne s’arrete pas dans sa « cage » de part ses propres frottements/pertes en étant déconnecté des trains roulants ?
Désolé je ne connais pas trop les moteurs électriques mais sur un thermique, quand je débraye, le moteur n’est plus relié aux roues. Le N de découple donc pas le moteur du réducteur...

Tu as parfaitement raison, il ne faut prendre en compte que les masses en rotation qui sont mécaniquement liées au déplacement de la voiture une fois au Neutre, dans le cas de la zoé:
4 roues + 4 disques + 2 arbres de transmission + pignons de réduction + rotor du moteur elec:


Ca fait du monde et le négliger donne forcement des résultats pas très juste.

Sinon, tu parles de l'effet gyroscopique peut être pas à bon escient, c'est quoi l'effet gyroscopique? Merci pour la question donc l'effet gyroscopique c'est la force de rappel qu'exerce un pièce en rotation quand on essaie de la faire dévier de son axe. C'est par exemple ce qui fait tenir droit une toupie pourvue qu'elle tourne assez vite, l'effet gyroscopique est très sensibles en vélo, pour s'en convaincre, prend un vélo à l'envers et fait tourner très vite la roue arrière ensuite en faisant bien attention à pas se blesser, levez le vélo et bougez le...


Antoine

Pour moi la roue libre ne produit aucun découplage mécanique, elle se contente de couper les échanges électriques avec le moteur : ce dernier travaillant en alternateur produit une tension, mais plus de courant , et donc plus de couple résistant (= absence de freinage).

Sinon cela voudrait dire qu'il  y a une sorte de débrayage qui augmenterait inutilement la complexité et le poids. Ce n'était pas présent dans les différentes documentations que l'on a pu pointer sur le forum.  Et il n'y a pas de besoin pour obtenir le fonctionnement actuel des VE.

A priori le levier de la Zoe ne produit que des actions purement électriques, dans toutes ses positions sauf P, où un verrouilage mecanique est déclenché dans le GMP.

Oui Il y a du monde, cependant chacun contribue en proportion du carré de sa vitesse. Le rotor tourne nettement plus vite que les autres et est probablement la piece la plus lourde, c'est pourquoi on doit pouvoir négliger en grande partie le reste.

Ceci dit cela ne change rien au calcul, l'ensemble des élements tournants  à leurs vitesses respectives peut être ramené à un valeur de J unique caractérisant tout l'ensemble.

Merci pour ces précisions, j’ameliore ma culture

Ps : la Zoe n’a que 2 disques ( la mienne en tout cas )

Vous avez probablement raison, il n'y a peut-être pas de découplage mécanique du moteur, mais dans ce cas le terme roue libre prête à confusion. Il serait mieux de dire "en position neutre".

Bahhhh, on ne peut pas trop rentrer dans les détails. Les neurones vont fumer si on se met à préciser que même en N le moteur produit un courant lors de la décélération et que c'est parce que le sélecteur-interrupteur empêche la recharge de la batterie que la force contre -électromotrice ne fait plus office de frein moteur.
Donc continuons à dire "roue libre" comme on dit "le soleil se lève", "le vent tourne", "la nuit tombe".
On se comprendra.

Je tiens tout de même à mon détail selon lequel en N le moteur produit une tension,  mais pas de courant,  justement parce que le passage vers la batterie est bloqué ;-)

Très juste !!!
Tension, pas courant.

Je ne sais pas si c'est une impression, mais en roue libre position "N", avec une R90, si on appuie sur la pédale d'accélérateur ça ralenti un peu, faite l'essai pour voir.
Et si c'est vrai il doit y avoir une raison ?

Passant_Mbr a écrit:Je tiens tout de même à mon détail selon lequel en N le moteur produit une tension,  mais pas de courant,  justement parce que le passage vers la batterie est bloqué ;-)

Sur un moteur à rotor bobiné, si l'électronique coupe aussi l'alimentation du rotor, on ne produira plus de tension, ni de pertes dans le circuit magnétique.
Un moteur à aimants continuera à produire de la tension, et à grande vitesse, il produira beaucoup de tension, donc je me demande si au neutre on coupe vraiment le contrôle du moteur sur ces voitures ?

L’impression de ralentissement, que je citais juste avant, quand on appui sur l'accélérateur, me fait penser que le rotor n'est pas coupé, et donc ça peut influencer.

Pour le ralentissement, n'étant pas un N-geek, je n'ai pas connaissance de ce phénomène. Peut être qu'il reactivent l'excitation quand on appuie sur l'accélérateur, en prévision d'une sortie imminente du mode N et de ce fait on a les pertes fer mentionnées par TomC ?

TomC a écrit:

Passant_Mbr a écrit:Je tiens tout de même à mon détail selon lequel en N le moteur produit une tension,  mais pas de courant,  justement parce que le passage vers la batterie est bloqué ;-)

Sur un moteur à rotor bobiné, si l'électronique coupe aussi l'alimentation du rotor, on ne produira plus de tension, ni de pertes dans le circuit magnétique.
Un moteur à aimants continuera à produire de la tension, et à grande vitesse, il produira beaucoup de tension, donc je me demande si au neutre on coupe vraiment le contrôle du moteur sur ces voitures ?

Effectivement j'ai négligé ce phénomène. Donc oui pour une vraie roue libre / mode N, il faut couper l'excitation et de ce fait ni tension ni courant. Reste la possibilité d'une petite aimantation rémanente, mais dans le principe on pourrait aussi l'annuler. Et la plupart des autres VE seraient alors un peu désavantagés par rapport à la Zoe dans ce mode.

Maintenant , ces pertes fer constituent une fraction des quelques % de rendement perdus dans un moteur électrique, qui incluent aussi les pertes mécaniques et les pertes cuivres. On peut donc espérer qu'elles représentent quelque chose d'assez faible.

Pour la tension trop élevée, même en situation de contrôle moteur est-ce qu'il n'y pas des moments dans le cycle de fontionnement de  l'onduleur où les IGBT sont  amenés à bloquer completement le courant moteur sur leur phase ? Si c'est le cas il faudra bien dans ces moment là qu'ils soient capables de tenir la tension maximale créée par le moteur.

petite remarque :  
au neutre  je suppose que le moteur à rotor bobiné de la zoe n'e consomme plus rien (peut-être même que l'électronique de puissance est coupé)
sur un moteur à aimant permanent comme sur la ioniq ce n'est pas possible, car le moteur doit être piloté en tout instant (création d'énergie) et en réalité, même au neutre l'électronique de puissance reste alimenté et injecte environ 0.2 à 0.5 kW au moteur, et même jusqu'à 2 kW à 130km/h.
(environ 1kW à 90km/h)

En tous cas il ne devrait pas y avoir création d'énergie électrique du fait du moteur , simplement du fait de la tension.
De l'energie thermique par dissipation fer, sans doute.
Mais je ne vois pas bien à quoi l'énergie injectée est utilisée.

A grande vitesse, le moteur est défluxé; sur un moteur à aimants permanent, cela se fait en créant un champ opposé à celui des aimants. Sans cela, on aurait une forte tension aux bornes du moteur, probablement supérieure à celle de la batterie, et donc on régénèrerait via les diodes en // avec les IGBT.

Merci TomC, c'est plus clair maintenant.

Passant_Mbr a écrit:
Zoe  90 km/h  1800 m
Zoe 51 km/h  1000 m

Allez, je profite de mon jour de repos pour faire un petit déterrage.
Si on prend comme référence un poids de 1500 kg pour la Zoé, avec le conducteur, l'énergie cinétique de la Zoé à 50 km/h correspond à 40,2 Wh. Incroyable n'est-ce-pas? Même si la zoé était capable de tout récupérer, ça correspond à la batterie de ma perceuse Ryobi.
Ensuite...
En oubliant les pertes dûes à la résistance au niveau des pneus, et en imaginant que la récup est efficace à 100% , 40,2 Wh correspondent à:
-5 kW de récup pendant 29 secondes avant l'arrêt complet.
-10 kW de récup pendant 14,5 secondes avant l'arrêt complet.
-15 kW de récup pendant 9,6 secondes avant l'arrêt complet.
-20 kW de récup pendant 7,5 secondes avant l'arrêt complet.
Les deux premières lignes sont forcément fausses, à cause de l'énergie absorbée dans les pneus pendant les longues secondes de freinage. Le meilleur moyen de contourner la consommation d'énergie dûe aux pneus serait de faire le freinage le plus court possible (sans usage des plaquettes) pour avoir le test le plus fiable du pourcentage réel de récup possible. Donc, un freinage à 20 kW de récup en appuyant progressivement de plus en plus fort pour maintenir les 20 kW affichés. Qui est capable de tenir 7,5 secondes dans ces conditions pour passer de 50 km/h à 0 km/h. Personne !
Donc , pour avoir une estimation pas trop fausse du rendement de la récup, il suffit de lancer sa Zoé à 50 km/h sur sol plat et freiner à 20 kW de récup en comptant le nombre de secondes qu'on peut tenir comme cela. Il faut ensuite  diviser ce nombre de secondes par 7,5 et multiplier par 100 pour avoir la valeur de ce rendement.
Une fois la valeur trouvée, vous réaliserez que contrairement aux 1000 mètres possibles en roue libre, il est impossible de faire 1000 mètres de 50 km/h  à 0 km/h en alternant des phases conso/récup dont le solde final serait de zéro. Vous ferez forcément moins de distance.

Foly-vi a écrit:
Donc , pour avoir une estimation pas trop fausse du rendement de la récup, il suffit de lancer sa Zoé à 50 km/h sur sol plat et freiner à 20 kW de récup en comptant le nombre de secondes qu'on peut tenir comme cela. Il faut ensuite  diviser ce nombre de secondes par 7,5 et multiplier par 100 pour avoir la valeur de ce rendement.

Si je puis me permettre quelques idées d'optimisations:
- le poids de la Zoé est de 1480 à vide, n'oublie pas ton propre poids et le delta poids de tes équipements spécifiques (roue alu,...) et surtout l'inertie de tes éléments en rotation, ce qui doit rajouter à peu prés 200kg d'inertie équivelant masse.
- Le rendement de la récupération dépend de la puissance à récupérer. le rendement à 20kW ne sera pas le même qu'à 10kW ou à 5kW, il dépendra aussi de la t° exter.
- pour connaitre l’énergie consommée par le roulement et l'aero, c'est simple, tu cales ton compteur GPS à 70km/h sur une route parfaitement plate (profite d'habiter au bord de la mer, c'est top pour ça...) et tu regardes en combien de temps tu passes de 70 à 60 à 50 à 40 puis à 30 en étant au neutre

P aero+roulement à 65km/h = 87kWs / temps (70->60km/h) ======> Pour 10s cela 8.7kW
P a+r à 55km/h = 75kWs / temps (60->50km/h)
P 45 = 61 kW/s
p 35 = 47 kW/s

Ensuite, tu fais le même test mais cette fois ci avec la récupération d’énergie du mode "D", tu récupères les temps (qui devraient valoir tous entre 3 et 4s) et surtout tu regardes les valeurs de puissance re-générée. pour connaitre ton énergie de récupération, c'est simple : Puissance x temps

Entre 70 et 60 km/h => Delta Ec = 87kJ Energie aero+roulemt = Pa+r x temps

Avec ça tu peux te faire un petit tableau qui montrera la courbe de rendement fonction de la puissance re-générée

Plus simple, tu montes en haut du col de Vence (1000m) avec ta Zoé, tu regardes l’énergie consommée en partant de Nice (0m) , tu redescends en regardant l'energie re-générée et hop, tu as ton rendement brut. Pour affiner, tu corriges avec ta consommation équivalente pour faire cette distance