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

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Message par caillou le Sam 25 Juin 2016 - 10:14

@Passant_Mbr a écrit: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.
Tout a fait.
Si on considère que la vitesse est globalement constante, donc que les frottements aéro/pneu sont constants, que les consommateurs électriques sont identiques (même vitesse moyenne), alors il faut regarder les pertes réducteur moteur onduleur batterie, pas le rendement.
@Passant_Mbr a écrit:Je pense que les cartographies de rendement sur diagramme vitesse/couple comme ci-dessus sont un bon moyen d'analyse.
À partir d'une cartographie de rendement, on peut recalculer les pertes sauf à couple nul (= au neutre), chiffre indispensable pour pouvoir analyser. Je n'ai pas réussi à trouver de cartographie de pertes sur internet pour le moment, ni de courbe perte = f(couple) à une vitesse donnée, quelqu'un a ça ?
@Foly-vi a écrit:PCette énergie lui aurait permis d'entamer un deuxième kilomètre en appliquant  une impulsion de  deux secondes à 30000 watts/1800 secondes = 17 Wh par tranche de 300 mètres.  
J'ai fait les comparaisons en partant et finissant à 50 km/h. Il n'y a pas de raison que j'intègre l'énergie cinétique restante au push & glide si je ne l'intègre pas également au test régulateur.
@Foly-vi a écrit:De toute façon,  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.
et 4 kW suffiraient à maintenir 50 km/h dans ces mêmes conditions.  Razz

Je suis aussi grand adepte du neutre, et selon moi on y gagne parce que ça évite les puissances négatives, et ça force à se poser en permanence la question "ai-je vraiment besoin d'accélérer/freiner maintenant ?", au final on demande moins de puissance.
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Message par Passant_Mbr le Sam 25 Juin 2016 - 13:20

Le diagramme intègre déjà l'onduleur, le réducteur travaille avec une faible variation autour d'une vitesse constante, je ne sais pas si l'effort transmis modifie beaucoup son rendement, mais je pense que ça reste mineur dans le bilan global. Pour la batterie, c'est vrai qu'on tire en principe 6 fois plus de courant en passant de 5 à 30 kW, il faudrait regarder ce que ça donne en terme de rendement de décharge.

Pour les pertes, je pense que le diagramme n'a plus lieu d'être, tu n'as plus de couple et la vitesse varie faiblement autour d'une constante. Tu as les classiques pertes par frottement (énergie consommée sur un trajet donné indépendante de la vitesse) et aérodynamiques, plus les consommations constantes de la Zoe pour l'électronique les pompes de frein et de refroidissement, qui doivent être prises en compte par les 300 W (il me semble qu'on était arrivé à 200 finalement, non ?). Mais ces consommations vont être à peu près les mêmes dans les deux modes de fonctionnement, donc ne devraient pas avoir besoin d'être prises en compte dans la comparaison.

Si vraiment on tient le 60 Wh/km ou moins à 50 km/h de moyenne, cela représente 50 x 60 = 3 000 Wh/h = 3 kW, on gagnerait alors au moins 25% par rapport à 4 kW.
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Message par Passant_Mbr le Sam 25 Juin 2016 - 15:12

Sur le diagramme ci dessus, à 4 444 tr/min, on voit qu'on atteint les 90 % pour 22,5 kW environ (48 N.m) et  les 94 % pour environ 45 kW. Si c'était comparable pour la Zoe, on pourrait se servir du bridage de puissance du mode eco pour formater le pulse. Mais ça ferait peut être trop monter la vitesse.

Il est possible que la situation soit plus favorable, avec des zones plus larges, sur nos WRSM (Wound Rotor Synchronous Machine) et que l'on puisse encore baisser la puissance du pulse. Cependant, sur un plan pratique, c'est probablement plus commode d'avoir un petit nombre de pulses de forte puissance qu'un grand nombre à puissance moyenne.

Pour la batterie, le facteur 6 mentionné précédemment est sans doute  à relativiser en considérant qu'une décharge nominale à 1C correspond à environ 23 kW sur  la nôtre. Du coup le passage à 30 kW ne représente qu'une augmentation de 30% par rapport à ce fonctionnement nominal. Et cela pourrait être amélioré dans un véhicule optimisé "pulse and glide" avec une batterie de supercondensateurs.

Un tel véhicule optimisé devrait idéalement gérer le fonctionnement du pulse and glide par lui-même en anticipant grâce à la cartographie intégrée.

Cette discussion a le mérite de montrer qu'il y a finalement encore des axes d'optimisation du moteur électrique. Il ne suffit pas d'annoncer un chiffre de rendement unique correspondant à l'optimum, encore faut-il le tenir sur la plus large plage possible. Je note que cela fait partie des éléments mis en avant par ABB pour leur moteur à réluctance synchrone, en même temps qu'une réduction du volume (et donc je suppose de la masse), et des besoins de refroidissement.

Quoiqu'il en soit, je ne peux que saluer la persévérance de Foly-vi à étudier et trouver des astuces pratiques pour optimiser le fonctionnement de la Zoe.
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Message par Foly-vi le Sam 25 Juin 2016 - 17:28

@caillou a écrit:
et 4 kW suffiraient à maintenir 50 km/h dans ces mêmes conditions.

Une dernière remarque après j'arrête car j'imagine que je dois gonfler pas mal de monde.
4 kW maintenus pour 50 km/h , c'est 80 Wh au kilomètre. (Ne parlons même pas du problème de l'arrondi chez Renault pour qui 4,9 c'est 4). Donc, on est au-dessus des 60 Wh que j'ai en plus majorés. Il faudrait arriver à maintenir 50 km/h avec 3 kW.
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Message par Pixel le Sam 25 Juin 2016 - 17:36

@Foly-vi a écrit:Une dernière remarque après j'arrête car j'imagine que je dois gonfler pas mal de monde.

Non, non, ça va encore. On n'en est pas là :

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Message par Teirhy le Sam 25 Juin 2016 - 17:53

Bon, je me suis amusé sur mon trajet boulot, (9 km, 42 feux)
entre chaque feu (~100 ou 200m ?) accélération de quelques secondes à 40 kW avec limiteur à 50 km/h puis passage au neutre puis repassage en D (B) pour freinage (~-15 kW)
et bin, sans vraiment consommer moins, je ne consomme pas plus que lorsque j'accélère à 15 kW puis reste à 0 kW au pied, puis ralentis à ~6 kW.
Donc y a sûrement du vrai dans cette histoire de rendement.
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Message par Foly-vi le Sam 25 Juin 2016 - 18:03

Par contre Teirhy, fais attention à bien éloigner tes doigts du bouton qui empêche de passer en R. Je connais un gars (un copain de Mark de l'AVEM avec qui tu as fait le FET) qui a abîmé le moteur de sa Soul il y a quelques jours. Elle marche encore, mais il a machinalement déverrouillé le bouton de sécurité et est passé en R alors qu'il roulait. Actuellement sa Soul est certainement au garage (en faisant jouer la garantie).
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Message par Bigfoot le Sam 25 Juin 2016 - 18:09

Si on passe en R sur la Zoe en roulant en marche avant, il se passe quoi ?
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Message par Pixel le Sam 25 Juin 2016 - 18:15

@Bigfoot a écrit:Si on passe en R sur la Zoe en roulant en marche avant, il se passe quoi ?
Je sens que tu meurs d'envie d'essayer. Twisted Evil

Je sais que sur une thermique c'est plus mauvais pour les pneus que pour la boîte.
Ce qui est vraiment mauvais, c'est de passer en position P en roulant ! affraid

J'aurais imaginé qu'il y avait des sécurités contre ces fausses manœuvres potentielles.
Pas sur toutes les voitures apparemment.

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Message par Teirhy le Sam 25 Juin 2016 - 18:25

en fait si on passe D en marche arrière ou R en marche avant, le moteur tourne dans le sens contraire de ce que demande le contrôleur, ce qui fait fortement chauffer le rotor (car toute l'énergie de freinage est transformée en chaleur dans le rotor) et je suppose que l'électronique n'aime pas non plus ..
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Message par Foly-vi le Sam 25 Juin 2016 - 18:26

Je l'ai fait une fois en roulant à environ  1 ou 2  km/h. Une erreur de manipulation ,  car j'aurais dû attendre l'arrêt complet mais ma main est partie en avant avec le bouton de sécurité enfoncé. Vu le bruit qu'elle a fait , je n'ai pas du tout envie d'essayer à 90 km/h.
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Message par Foly-vi le Sam 25 Juin 2016 - 18:31

@Bigfoot a écrit:Si on passe en R sur la Zoe en roulant en marche avant, il se passe quoi ?

La batterie se remplit quand tu accélères se vide quand tu freines. Autonomie illimitée ! Very Happy
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Message par Teirhy le Sam 25 Juin 2016 - 18:32

Pareil, ça m'arrive parfois à très basse vitesse pendant des manœuvres de faire D-R ou l'inverse alors que l'auto roule toujours, sûrement pas une bonne idée (d'ailleurs, c'est bien écrit dans la notice de passer D ou R uniquement à l'arrêt.)
Et le pire, c'est le passage du P alors qu'on roule encore... la mauvaise habitude de s'arrêter au frein à main.. là par contre, ça fait drôle les roues qui se bloquent dans un crissement de pneu, sans compter le claquement au niveau du réducteur... Sad
Bref, tout ça est à éviter... vraiment...
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Message par pascal11 le Sam 25 Juin 2016 - 23:22

@Bigfoot a écrit:Si on passe en R sur la Zoe en roulant en marche avant, il se passe quoi ?

J'ai déjà fait les tests :

Donc à faible vitesse, il me semble 6 km/h max, le contrôleur injecte le courant pour forcer le changement de rotation, donc on se retrouve en freinage par champ forcé donc en consommant et non régénérant. Très efficace pour stopper vite la voiture si la pédale de frein vous a échappé.

Le comportement est exactement le même en passant en D alors que la voiture roule en arrière.

L'échauffement existe forcément mais pas de risque. Ça ne peut être que transitoire puisque la voiture repart en marche arrière dans les secondes qui suivent.
Attention tout de même au cas (exceptionnel) où, dans une très grosse descente, le moteur n’aurait pas le couple suffisant pour inverser la marche : là, ça doit vite mal finir.

Dès que l'on est en vitesse supérieure le passage en position R alors qu'on roule en avant n'a strictement aucun effet. Le moteur se retrouve libre comme en N.

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Message par Bigfoot le Sam 25 Juin 2016 - 23:38

Merci
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Message par Passant_Mbr le Dim 26 Juin 2016 - 0:15

Pour moi, j'ai manipulé une fois le levier en marche par erreur -> grand bruit et la Zoe est partie dès le lendemain au garage pour irrégularités persistantes dans la rotation du moteur.

Donc pas question de recourir au levier pour le pulse and glide. Et dans ces conditions ça devient vraiment très difficile. Juste après le pulse on a le réflexe de relâcher complètement l'accélérateur-> on se retrouve en recupération: pas glop.

Si on essaye d'éviter ça on a tendance à tomber dans les 5 - 6 kW de puissance, auquel cas on a finalement consommé plus d'énergie que si on était resté à 5 kW tout le temps.

Il faut donc réussir à retomber pile poil sur le 0 kW après le pulse, de préférence à l'estime sans regarder le tableau de bord.

Ça devient du pilotage de haute volée, pas sûr que j'arrive un jour à m'en approcher sans une assistance électronique.

Par ailleurs à 50 km/h, un km dure 72 s, donc à trois pulses par km chaque cycle dure 24 s. Le pulse en prenant deux, il faut arriver à tenir 22 s à 0 kW sur un pulse, et bien sûr parvenir à remonter à la vitesse initiale à l'issue des deux secondes du pulse si on veut un comportement répétitif. Je n'ai pas eu l'impression que c'était possible sur mes chemins habituels (même sans montagnes, ce n'est pas le plat pays, ici).

Ceci dit, pour que ça fonctionne, il suffirait en principe de tenir 10 s après un pulse de 2 s à 30 kW. Là, j'ai l'impression d'avoir mes chances, mais il faudra faire 6 pulses par km (5 par minute) et ce sera plus fastidieux.

J'ai obtenu 9,6 kWh/100 sur un parcours de 42 km, mais je me demande si ce n'est pas à attribuer avant tout à une moyenne des pentes plutôt orientée à la descente. À réessayer sur parcours bouclé.

Par contre en ville je ne vois pas comment ça peut marcher. On doit normalement osciller autour d'une vitesse moyenne, mais en agglomération on ne peut monter au dessus de 50 km/h, et si on descend en dessous, ça va déclencher des protestations.

Par ailleurs dans un ralentissement la consommation est tellement faible, avec tellement peu de distance pour moyenner la puissance entre deux arrêts, qu'il faudrait des pulses ultra-courts, trop courts pour que le moteur ait réellement le temps de monter à la puissance voulue, et probablement pour que ce soit réalisable en pratique par un conducteur humain via la pédale de l'accélérateur.

Je vais quand même essayer de m'entraîner un peu en me limitant à la campagne, on verra bien.
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Message par Bigfoot le Dim 26 Juin 2016 - 0:53

Occasionnellement je passe en N pour me laisser glisser bien avant un ralentissement et ça se fait naturellement et facilement.
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Message par Foly-vi le Dim 26 Juin 2016 - 6:50

Je n'arrive pas à résister à l'envie de vous poser une question.
On sait tous que E=0,5x(masse)x(vitesse au carré)
Donc quand on double une vitesse , on a besoin de 4 fois plus d'énergie pour maintenir la vitesse doublée.
http://www.adilca.com/energie-cinetique.pdf
Sachant que la Zoé peut parcourir 80 kilomètres à 130 km/h , pourquoi est elle incapable de parcourir dans les 300 km à 65 km/h?
Sachant que la Tesla Model S P85D peut parcourir 320 km à 130 km/h , pourquoi   est-elle incapable de parcourir plus de 1000 km à 65 km/h ?
J'ai volontairement fait abstraction des forces de frottement des pneumatiques. Vu que l'augmentation de ces forces est linéaire cela n'aurait pas nuit beaucoup à mon raisonnement .
Je ne vois aucune autre explication que la baisse du rendement quand on tire peu sur un moteur conçu pour donner une puissance bien supérieure à celle qu'on utilise au quotidien.
Je n'ai jamais roulé à 130 en Zoé donc je ne connais pas la puissance instantanée nécessaire. Mais je mets ma main à couper que si on mettait la Zoé sur un circuit automobile en utilisant la même puissance instantanée pour alterner des accélérations/ roue libre dans un delta de quelques km/h autour de 65 km/h , elle ferait largement plus que les 200 ou 210 km auxquels on s'attendrait.
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Message par TomC le Dim 26 Juin 2016 - 7:54

0.5 mv² c'est une énergie cinétique : c'est l'énergie que tu dois mettre dans ta voiture pour l'accélérer jusqu'à la vitesse donnée.
Dans le vide, et dans l'espace, une fois que tu as fourni cette énergie, la vitesse reste constante, sans qu'il y ait besoin d'autre apport d'énergie.
Mais dans la réalité, pour maintenir cette vitesse constante, tu dois vaincre les frottements (des pneus, et aérodynamiques), ce sont eux qui consomment toute la puissance.
L'énergie cinétique, c'est aussi ce que tu récupères (en partie) en freinant (ou brutalement en cas de crash).

Pour accélérer une Zoe de 0 à 100 km/h, il faut lui fournir 576 kJoule = 576 kWs = 161 Wh.
Donc si tu veux accélérer en 1s, il faudrait 576kW, et 57.6kW pour le faire en 10s (sans compter les frottements)


Dernière édition par TomC le Dim 26 Juin 2016 - 8:03, édité 2 fois
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Message par Foly-vi le Dim 26 Juin 2016 - 7:59

Ces forces aérodynamiques ne sont pas 4 fois supérieures à 130 qu'à 65 ?
(Avant que tu ne répondes j'ai modifié mon texte à cause de l'importance des frottements des pneus à 65 km/h).
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Message par TomC le Dim 26 Juin 2016 - 8:07

Oui, les forces aérodynamiques sont proportionnelles au carré de la vitesse, mais comme la puissance est égale au produit de la vitesse fois la force, en doublant la vitesse, on multiplie par 4 ces forces, et par 8 la puissance nécessaire à les vaincre...
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Message par pascal11 le Dim 26 Juin 2016 - 11:16

@Passant_Mbr a écrit:Pour moi, j'ai manipulé une fois le levier en marche par erreur -> grand bruit et la Zoe est partie dès le lendemain au garage pour irrégularités persistantes dans la rotation du moteur.

Donc pas question de recourir au levier pour le pulse and glide. Et dans ces conditions ça devient vraiment très difficile. Juste après le pulse on a le réflexe de relâcher complètement l'accélérateur-> on se retrouve en recupération: pas glop.

Je pense que dans ta mésaventure tu a dû (ou tout au moins la voiture) engager la position P
Aucun élément mécanique n'est sollicité quand on passe de D à N ou R.

Ton problème a révélé un défaut d’origine du moteur ou du réducteur. Rien à voir avec ta manipulation.

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Message par pascal11 le Dim 26 Juin 2016 - 11:24

@Foly-vi a écrit:
Je ne vois aucune autre explication que la baisse du rendement quand on tire peu sur un moteur conçu pour donner une puissance bien supérieure à celle qu'on utilise au quotidien.

Ben en fait si !
Toutes les courbes de rendement sont mesurées à la puissance nominale et le rendement chute rapidement dans les 2 sens.

À puissance plus élevée, d’où la chute très rapide d'autonomie si la voiture n'était pas bridée à une vitesse ou le rendement reste encore correct.

À faible puissance, le gros moteur de 43 kW nominaux n'est pas dans sa plage de fonctionnement optimale et son rendement est moins bon (et même mauvais).

C'est pour cela que ton principe de lancer la voiture à puissance moyenne et de glisser après est meilleur que la faible puissance continu.

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Message par Bigfoot le Dim 26 Juin 2016 - 11:35

Foly-vi depuis le début de ton post ton titre m'interpelle

Tu cherches à savoir si on pourrait optimiser le rendement du moteur en le modifiant ou en faisant une évolution ? C'est ce que je comprends dans le titre.

Mais je pense que le sujet est plutôt : utiliser le moteur de la Zoé dans sa meilleure plage de rendement.

Je ne sais pas quelle est le bon diagramme de rendement mais s'il est mauvais dans sa mauvaise plage l'idéal serait d'utiliser deux moteurs, un petit et un gros qui travaillent chacun dans sa plage optimale en fonction de la demande ( mais compliqué )
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Message par pascal11 le Dim 26 Juin 2016 - 11:45

Si l'on y pense dès la conception c'est pas si difficile en partant sur une architecture 4 roues motrices avec une puissance de moteur différente sur chaque train.

Mais sur nos Zoé c'est mort !

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