Utiliser le moteur de la Zoé dans sa meilleure plage de rendement.

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Message par Foly-vi le Jeu 23 Juin 2016 - 18:48

Pendant longtemps j'ai cru que le rendement d'un moteur électrique de VE était environ de 90 %. Mais il n' y a pas très longtemps je me suis intéressé aux moteurs électriques dans leur ensemble et j'ai eu confirmation que cette histoire de rendement était fausse... ou, pour être plus précis, était juste seulement dans une fourchette se situant entre 2/3 et 3/4 de la puissance maximale. Ce qui pour la Zoé donnerait un rendement maximum entre 40 kW et 50 kW. J'ai pu constater qu'en ville, cela marche parfaitement lorsqu'on fait des glissades après des accélérations de 20/25 kW... tout en prenant en compte l'anticipation. On peut descendre sous 8,5 kWh/100 s'il n'y a pas d'embouteillage.
J'ai donc voulu voir sur autoroute A8 à 90 km/h et voilà ce que cela donne en roulant (aller-retour) entre Nice Nord (Alpes-Maritimes) et la sortie de Draguignan (Var) :

Utiliser le moteur de la Zoé dans sa meilleure plage de rendement. 20160610

Pour faire cela, à aucun moment je n'ai roulé à moins de 30/35 kW de puissance, cela pour accélérer à 96 km/h puis ensuite passer en roue libre jusqu'à 88 km/h. ( j'ai fait le choix de me limiter à 35 kW dans cette expérience pour éviter d'avoir trop de pertes par effet Joule). À savoir que, dans le massif de l'Estérel, il y a de grandes descentes où j'ai commis l'erreur, plusieurs fois, de laisser la Zoé partir à 105 km/h, ce qui m'a fait perdre une partie de mon énergie potentielle dans la résistance de l'air. Si j'avais maintenu 90 km/h au frein moteur, ces 15 km/h supplémentaires seraient rentrés dans la batterie sous forme d'énergie électrique et au final, j'aurais fait encore moins que ces 11,8 kWh/100. Peut-être du 11,4 ou 11,5 correspondant en gros à la consommation d'un conducteur standard à 70 km/h.
À 5 kW de puissance instantanée, la zoé roule à 55 km/h avec un moteur largement sous-utilisé qui peut dégager une puissance de 65 kW. Imaginez que je m'achète un moteur de 10 kW de puissance et que je n'utilise que 1 kW avec un variateur pour faire tourner une fraiseuse : le moteur aurait un rendement... catastrophique.
Quand avec nos Zoé , on tire 5 ou ou 10 ou 15 kW en vitesse stabilisée, on est très loin des 90% de rendement et on perd en efficacité.
Quand on est à 110 km/h dans un faux-plat descendant qui nécessite un maintient de 5 kW sur plusieurs kilomètres, on perd en efficacité.
Pour finir, avec le même véhicule, un éco-conducteur standard n'a aucune chance de l'emporter face à un autre éco-conducteur qui utilise cette technique.


Dernière édition par Foly-vi le Lun 27 Juin 2016 - 20:33, édité 1 fois
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Message par Bigfoot le Jeu 23 Juin 2016 - 19:43

Je vais suivre tes conseils et rouler à 90 en ville Very Happy
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Message par caillou le Jeu 23 Juin 2016 - 20:25

Il me semble que ça ne marche pas tout à fait comme ça.

Quand tu es au neutre, il a toujours les pertes mécaniques, et comme tu as à puissance nulle, ton rendement est nul.
Tu alternes des phases à bon rendement et à rendement nul. Au global, à une vitesse donnée, à cause des pertes par effet Joule (moteur, onduleur et batterie) en I² qui sont prépondérantes parmi les pertes qui augmentent avec le couple, mieux vaut rester à puissance constante.
Si tu observes des gains, c'est potentiellement pour d'autres raisons : vitesse moyenne plus faible, moins de puissance négative (parce que c'est plus facile de faire 0 kW au neutre qu'en appuyant sur la pédale), ou comparaison faussée à cause d'une pente, d'un ralentissement, du vent, de la camionnette que tu as suivi quelques instants... C'est quasi impossible de voir la différence dans la circulation, il faudrait répéter 10 fois les 2 méthodes sur une piste, et avoir la conso à 0,01 kWh/100 km près...

En VT, le pulse & glide fonctionne parce que l’embrayage permet d'éviter les frottements mécaniques en glide

Pour consommer moins, par ordre d'importance:
- ne pas prendre sa voiture
- Rouler moins vite
- Suivre un camion
- Éviter les puissances négatives (sauf quand c'est pour rouler moins vite en descente comme tu l'expliques bien)
- Surgonfler les pneus
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Message par scarred le Jeu 23 Juin 2016 - 21:33

C'est bien Foly-vi, comme cela tu viens de comprendre que récupérer n'est pas inutile non plus, vis à vis de l'option unique pousser glisser !
Il faut juste savoir récupérer quand c'est nécessaire, toute vitesse stabilisée sur la longueur est préférable aux courbes yoyo !
Et de toute manière dans la vie, avec tous les éléments indépendants de notre volonté, rouler sans récupérer, tout en faisant une moyenne horaire normale sur un parcours typique, ça n'existe pas.
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Message par Foly-vi le Jeu 23 Juin 2016 - 21:51

Caillou , cela fait plusieurs mois que je roule comme cela, hors autoroute. Il m'est impossible de faire les consos que j'ai actuellement si je roule à vitesse et puissance stabilisées.
La théorie je l'utilise juste pour comprendre comment m'adapter. Pas pour analyser une situation qu'il suffirait d'essayer de reproduire en roulant de façon classique. C'est à dire 2 x 75 km à 90 km/h (80 km/h de moyenne à cause des péages).
Il suffit d'essayer en roulant "normalement" pour se rendre compte du problème.
Quand je fouille sur le net et que je tombe sur ce genre d'info, ça me conforte dans ce que je constate :

http://roulezelectrique.com/un-truc-astucieux-de-tesla-pour-gagner-50-km-dautonomie-avec-la-model-s-85d/
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Message par Foly-vi le Jeu 23 Juin 2016 - 22:05

@scarred a écrit:C'est bien Foly-vi, comme cela tu viens de comprendre que récupérer n'est pas inutile non plus, vis à vis de l'option unique pousser glisser !
Je n'ai jamais dit que récupérer est inutile. J'ai juste dit que quoi qu'il arrive on est perdant... mais on ne peut pas l'éviter dans certaines descentes. Si tu sors à 60 % de rendement à basse puissance, un surplus d'énergie cinétique et que tu  la récupères à 85 % en la réinjectant dans la batterie, tu récupéreras 51 % de ce qui est sorti en trop de la batterie.
51 % ce n'est pas inutile. C'est juste que parfois on peut les garder sous forme de 100 % à l'origine.


Dernière édition par Foly-vi le Ven 24 Juin 2016 - 7:49, édité 1 fois
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Message par francois64 le Jeu 23 Juin 2016 - 22:18

@Bigfoot a écrit:Je vais suivre tes conseils et rouler à 90 en ville Very Happy

Bigfoot, j'aime bien ta manière de comprendre...
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Message par Bigfoot le Jeu 23 Juin 2016 - 23:57

On se connaît bien avec Foly-vi, malheureusement pas encore IRL, et il y a le petit smiley à la fin, je pense qu'il a compris mon sous-entendu (rouler au rendement optimal du moteur n'est pas possible tout le temps) et que c'est une blague...
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Message par JEFF85 le Ven 24 Juin 2016 - 0:13

Belle démonstration Foly-vi.
J'ajouterai 2 petites remarques :
Je crois que tu as d'autant bien fait de limiter la puissance de relance que la capacité des batteries diminue quand on leur demande plus d'intensité.
Une partie des pertes du moteur de la ZOÉ provient de la puissance consommée par l'excitation. Ce doit être sensible aux faibles charges. Il serait intéressant de pouvoir comparer avec un moteur à aimants permanents.
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Message par caillou le Ven 24 Juin 2016 - 0:26

@Foly-vi a écrit:Quand je fouille sur le net et que je tombe sur ce genre d'info , ça me conforte dans ce que je constate :
http://roulezelectrique.com/un-truc-astucieux-de-tesla-pour-gagner-50-km-dautonomie-avec-la-model-s-85d/

2 moteurs ce n'est pas pareil
Gros gain sur la récupération grâce au fait d'avoir un moteur à l'avant.
Petit gain sur le fonctionnement des moteurs parce que les 2 moteurs sont différents et peuvent tourner à des vitesses différentes (réducteurs différents). L'analyse avec les rendements uniquement est risquée parce qu'on oublie les pertes au neutre.

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Message par JEFF85 le Ven 24 Juin 2016 - 0:51

Ce n'est pas le fait que les moteurs tournent à des vitesses différentes (ça reste d'ailleurs à vérifier) qui est important, c'est qu'ils aient des puissances différentes. Si l'on admet de ne pas être vraiment en 4 roues motrices (au sens de répartir équitablement la puissance entre les 2 essieux) on peut alors l'envoyer sur le moteur qui sera le plus efficient pour la puissance à transmettre.

Pour la récupération 1 ou 2 trains moteurs ne change rien à l'affaire (à moins d'être en limite d'adhérence, ce qui est plutôt rare).
C'est la puissance admissible par la batterie et les choix faits par le constructeur pour le confort de conduite qui limitent le niveau de récupération.
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Message par Foly-vi le Ven 24 Juin 2016 - 5:26

@caillou a écrit:L'analyse avec les rendements uniquement est risquée parce qu'on oublie les pertes au neutre.

Y a t'il des pertes en position N qui n'existent pas en D ?
Sur le schéma suivant on voit un moteur VE qui, à mi-course de sa rotation maximale, a moins de 65 % de rendement en tirant 5 kW et plus de 90 % en tirant 35 kW :

Utiliser le moteur de la Zoé dans sa meilleure plage de rendement. Crbst_import280

Donc sur ce VE là, si je décide de rouler à 50 km/h en alternant une seconde d'accélération à 35 kW suivie de X secondes de roue libre, je consommerai beaucoup moins que celui qui maintiendra 5 kW en permanence. (Si on suppose que sur ce VE, 5 kW suffisent à maintenir 50 km/h).
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Message par caillou le Ven 24 Juin 2016 - 9:48

Utiliser le moteur de la Zoé dans sa meilleure plage de rendement. Captur11

en alternant entre les 2 extrémités du segment rouge, les pertes moyennes seront au milieu du segment rouge, supérieur aux pertes sans alterner
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Message par Foly-vi le Ven 24 Juin 2016 - 10:02

Ta conclusion ?
N'importe quelle Zoé peut rouler pendant 150 km à 90 km/h en consommant 11,8 kWh/100.....en utilisation classique ?
Pourquoi n'essayes-tu pas ?
(Trajet aller-retour obligatoire pour ne pas profiter du vent et d'un dénivelé  avantageux).
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Message par cece74 le Ven 24 Juin 2016 - 10:35

Intéressante question, au moins du point de vue théorique.
Par contre, comme le remarquait JEFF85, le rendement de la batterie doit lui baisser un peu par rapport à une faible puissance (plus grandes pertes dues à la résistance interne).
Et cette différence de rendement doit s'accroitre quand la batterie vieillit (c'est pour ça qu'utiliser une vieille batterie pour du stockage avec des courants relativement faibles peu encore avoir un rendement correct, alors que dans une voiture où on peut tirer 70 kW, le rendement peut "s'écrouler").

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Message par caillou le Ven 24 Juin 2016 - 11:44

@Foly-vi a écrit:Ta conclusion ?
N'importe quelle Zoé peut rouler pendant 150 km à 90 km/h en consommant 11,8 kWh/100.....en utilisation classique ?

La seule chose dont je suis sur, c'est qu'on ne peut pas expliquer cette bonne conso en se basant sur des graphiques de rendement, puisqu'on alterne avec un rendement nul.

Si tu confirmes que tu n'as jamais suivi de camion/camionette, que le vent n'a pas changé de sens entre l'aller et le retour, que ton autonomie restante à la fin est cohérente avec 11.8kwh/100km (sait-on jamais que l'ordinateur de bord se trompe?), alors l'explication est à chercher ailleurs. Peut être que le neutre coupe certains consommateurs électriques.

il faudrait faire la comparaison des 2 méthodes sur le même tronçon de route de plusieurs kilomètres, sans circulation, la même heure d'une même journée, avec une voiture déjà chaude (huile, pneu...) ^^





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Message par JEFF85 le Ven 24 Juin 2016 - 12:26

Tu ne peux pas parler de rendement quand tu es en roue libre, et que tu ne consommes pas.
Pour parler de rendement il faut définir quelle énergie tu injectes, et laquelle tu récupères. Sinon, en roue libre, tu peux dire que le rendement est infini (et non nul) puisque tu avances sans consommer d'énergie.
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Message par Léonard le Ven 24 Juin 2016 - 12:33

Pour ce que j'en sais, le fonctionnement d'un moteur électrique n'est pas aussi simple, car en faisant varier son excitation, on peut influer sur son rendement. La courbe puissance/rendement n'est pas une corrélation simple comme dans un VT. En fait, cela dépend du comment ce moteur est piloté par l'électronique de contrôle.

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Message par Zal'M le Ven 24 Juin 2016 - 13:11

@JEFF85 a écrit: Sinon, en roue libre, tu peux dire que le rendement est infini (et non nul) puisque tu avances sans consommer d'énergie.

Mais si, tu perds quand même de l'énergie... cinétique ou potentielle Smile
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Message par Foly-vi le Ven 24 Juin 2016 - 13:23

La seule chose dont je suis sur, c'est qu'on ne peut pas expliquer cette bonne conso en se basant sur des graphiques de rendement, puisqu'on alterne avec un rendement nul.
Pourquoi utiliser une notion de rendement du moteur lorsque la voiture est en roue libre ? Lorsque le moteur n'est plus en prise avec les roues, il faut utiliser autre chose que l'expression "rendement nul".
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Message par caillou le Ven 24 Juin 2016 - 13:29

@Foly-vi a écrit:Pourquoi utiliser une notion de rendement du moteur lorsque la voiture est en roue libre? Lorsque le moteur n'est plus en prise avec les roues , il faut utiliser autre chose que l'expression "rendement nul".

Oui oui c'est un abus de langage. Mais ça permet de se raccrocher aux courbes de rendement qui tombent à 0 (ou quasi 0 ...) à couple nul (ou quasi nul...). L'idée générale est que les rendements faibles aux puissances faibles sont dues aux pertes mécaniques qu'on a toujours en étant au neutre.
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Message par JEFF85 le Ven 24 Juin 2016 - 17:27

Leonard a raison, les caractéristiques d'un moteur synchrone (Brushless) sont indissociables du variateur qui lui est associé.

Par curiosité j'ai parcouru les doc Leroy Sommer, par exemple celle-ci :

http://www.emersonindustrial.com/fr-FR/leroy-somer-motors-drives/Products/Permanent-magnet-synchronous-motors/Pages/LSRPM-Dyneo®.aspx

(La brochure intéressante est "5186b présentation solutions Dyneo" )

(J'en ais trouvé une plus précise, mais en pdf, dont je ne sais pas mettre la page intéressante sur ce forum)
Il en ressort que de 300 à 1500t/mn le rendement est être 91 et95%. Et il est peine moins bon aux très basses vitesses.
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Message par caillou le Ven 24 Juin 2016 - 23:59

Voici les résultats d'un test réalisé sur une route de 1 km sans circulation.
21°C extérieur, pas de vent, Q210, jantes 16, SOC 98 %, pas de clim, pas de phare, ventilation sur 1, fenêtres fermées, 2 km parcourus avant de commencer le test, pas de passager, mode eco.

Dans le sens 1 :
Régulateur à 50 km/h, vitesse moyenne à l'ordinateur de bord 47 km/h :
7,0 et 6,4 kWh/100.
Push & Glide : départ à 50 au régulateur, fin à 50 au régulateur, accélérations de 45 et 55km/h puis neutre, 35 kW en accélération, vitesse moyenne entre 46 et 48 km/h :
6,6, 6,7 et 6,6 kWh/100.

Dans le sens 2:
50 km/h régulateur:
11,3, 11,7 et 11,4 kWh/100
Push & Glide:
11,2, 11,1 et 11,2 kWh/100

Il y avait donc une légère pente qu'on ne remarque pas vraiment à moins de regarder la conso ou d'être à vélo...
Aucune puissance négative sur ces tests.
Tests alternés P&G puis régulateur puis P&G puis régulateur...

A 90 km/h sans camion, je constate généralement entre 14 et 15 kWh/100. Si le push & glide faisait passer à 11-12 kWh/100, il me semble qu'on aurait vu plus d'écart que ça sur ce petit test, même si les résultats ne sont pas très exploitables (distance trop courte, le moindre écart joue beaucoup, notamment si la remise à 0 et le relevé final se font à 49 ou 51 km/h ...)
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Message par Passant_Mbr le Sam 25 Juin 2016 - 1:42

L'expérience est reine dans ce cas, vu le nombre de facteurs en cause dans la théorie qui introduisent bien des incertitudes. Effectivement il faut tester le même trajet avec et sans.

Ne pas oublier cependant que le but n'est pas d'avoir en soi le meilleur rendement, mais bien la plus faible consommation d'énergie totale sur un trajet.

5 kW dépensés avec un rendement de 70%, c'est toujours moins de puissance que 25 kW avec 90% dans l'absolu, en gros il faut garantir que le temps de glide soit au moins quatre fois celui du pulse pour que la puissance moyenne soit la même et que le gain en rendement s'applique directement.

Je pense que les cartographies de rendement sur diagramme vitesse/couple comme ci-dessus sont un bon moyen d'analyse. En voici un autre où il est précisé que l'onduleur est inclus :

Utiliser le moteur de la Zoé dans sa meilleure plage de rendement. Effici10

Je n'ai malheureusement pas réussi à trouver un exemple pour le moteur synchrone à rotor bobiné dans le même ordre de puissance (celui-ci, à aimants permanents, fait 45 kW de puissance continue, mais peut pousser des pointes à 125). Il  y avait un document trouvé dans les débuts du forum qui montrait sur un diagramme de ce type que le rotor bobiné permettait de maintenir un rendement élevé sur une plus large zone.

La doc Continental donnait 12 000 tr/min et 135 km/h pour le GMP de la Zoe. En supposant qu'il y ait correspondance, à 50 km/h on tournerait à 4 444 tr/min. Si on ne dépense  que 5 kW d'après la formule P= M x omega (en radians/seconde), le couple devrait être de 10,75 N.m. On va donc bien tomber dans des zones à 65 ou 70% (ce qui reste tout de même significativement meilleur qu'un diesel à son maximum théorique).

À noter qu'on peut avoir une variation de forte à faible charge à vitesse constante, et sur le document de Leroy Somer on ne sait pas si la variation de vitesse se fait à charge constante. Les deux n'ont pas forcement le même effet. Je suis tombé sur un document qui montrait que certains moteurs avaient un rendement presque constant même en descendant à 10 % de charge, mais semblaient plus affectés par une baisse de vitesse.

Je me dis par contre que toutes ces courbes sont réalisées à partir d'états stabilisés du moteur.
Il  y aurait  peut être lieu de gratter dans les pertes supplémentaires qui peuvent avoir lieu pendant les phases transitoires de brusque montée en puissance, hors équilibre, même si l'onduleur doit chercher à tenir cela sous contrôle.

Je vais peut être quand même arrêter de chercher à limiter ma puissance à 15 kW dans les montées...
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Message par Foly-vi le Sam 25 Juin 2016 - 5:37

Passant _mbr , concernant ta dernière phrase.
Pendant longtemps je cherchais à monter une pente en tirant le moins possible. Maintenant, je peux t'assurer que je consomme moins en montant à 35 kW avec quelques "levages" de pied à presque 0 kW (dès que ma vitesse dépasse trop )....qu'en montée constante à 15 kW. (On ne s'amuse pas â manipuler le levier pour se mettre en N dans une montée vu le peu de distance possible dans cet état).
Avant je faisais la différence grâce à l'anticipation. Maintenant, c'est l'anticipation et le rendement.
Concernant le test de Caillou, il a dû louper quelque-chose. Distance trop courte et énergie cinétique importante à la fin de l'unique kilomètre de son test. Cette énergie lui aurait permis d'entamer un deuxième kilomètre en appliquant  une impulsion de  deux secondes à 30 000 watts/1800 secondes = 17 Wh par tranche de 300 mètres. Au final, cela fait baisser la consommation à environ 51 Wh par kilomètre. Avec une batterie de 22 kWh, cela donnerait en théorie  plus de 400 km d'autonomie à 50 km/h. Résultat à pondérer car l'électronique interne "mange" environ 300 Wh par heure. Donc une tentative durant 7 heures ferait disparaître 2 kWh dans l'électronique.
De toutes façons,  ça ne coûte rien de constater par soi-même , qu'une fois lancée, la Zoé est capable de parcourir 1 kilomètre à 50 km/h de moyenne avec 3 impulsions de 2 secondes à 30 kW. Ces six secondes  correspondant à 51 Wh/km. Allez....arrondissons à 60 Wh/km.
Foly-vi
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