Expérimentation du projet en Terminale : La voiture électrique Jerémy MERCIER1 er DD3-EE Baptiste...
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Expérimentation du projet en Terminale : La voiture électrique
Jerémy MERCIER 1er DD3-EEBaptiste PHILIPOT 1er DD1-EEMarvin TATON 1er DD3-EE
Objectifs:- Installer un panneau solaire supplémentaire- Réduire la masse du véhicule de 10%
Pourquoi nous faut il de la puissance ?
• Sur un véhicule en mouvement, deux forces s’opposent aux déplacements de la voiture:
- Trainée de roulement- Trainée aérodynamique
Ces deux forces s’expriment en Newton
La puissance est donnée par la relation:
P = F . v
Origine de ces forces
• La Trainée de roulement: Troul= Crr.M.g
- Crr: coefficient de frottement - M: masse- g: accélération de la pesanteur 9,81m/s²
• La Trainée aérodynamique
T aéro = ρ.v².Sf.Cx
- ρ: Masse volumique- V: vitesse en m/s - Sf: surface frontale en m²- Cx: coefficient de trainée
Estimation des performances
Estimation des performances de Proto 5
0 10 20 30 35 400
100
200
300
400
500
600
700
T aéro . Vitesse
T roul . Vitesse
Puissance fournie par la bat-terie
Puissance fournie par le mo-teur
Vitesse en km/h
Pu
iss
an
ce
en
wa
tt
Puissance fournie par les panneaux solaires
Influence de l’inclinaison des rayons solaires
On peut voir que la puissance délivrée par les panneaux solaires varie en fonction de l’inclinaison des rayons solaires .Nos panneaux délivrent 90W pour une irradiance solaire de 1000W/m² et avec un angle d’incidence de 90°.
Evolution de l’inclinaison des rayons solaires
Inclinaison = (latitude du lieu) - arcsinus(0,4 x sinus x (N x 360/365))
Soit :
- Latitude du lieu : 50° pour Charleville.-N = nombre de jours entre l’équinoxe de printemps ( 21 mars ) et le jour considéré, de signe négatif vers la saison froide.
Evolution de la puissance en fonction des saisons:
Grâce à l’inclinaison nous pouvons calculer la puissance fournie par un panneau solaire :
Puissance panneau solaire : 850 x cos(Incl) x 0,15 x 0,55 x 1,25
- Le rendement des panneaux solaires est estimé à 15% - La surface du panneau sur le véhicule 0,55m par 1,25m-Incl = angle d’inclinaison- 850 W/m² irradiance solaire
à la latitude 50° :
A partir des données, inclinaison des rayons solaires et latitude à 50°, on obtient les résultats pour les différents mois de l’année et pour trois panneaux:
J F M A M J J A S O N D0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0Puissance à latitude 50°
Puissance 50°
Puissance (Watts) à la latitude 50°
92,3135,0173,6212,8233,8242,7233,8212,8173,6
13592,374,4
à la latitude 42° :
Puissance (Watts) à la latitude 42°
126,8162,5200,6233,8250,3256,8250,3233,8200,6162,5126,8114,1
J F M A M J J A S O N D0.0
50.0
100.0
150.0
200.0
250.0
300.0
Puissance à la latitude 42°
Puissance 42°
A partir des données, inclinaison des rayons solaires et latitude à 42°, on obtient les résultats pour les différents mois de l’année et pour trois panneaux :
Comparaison de la puissance reçue aux latitudes de 42° et de 50°
J F M A M J J A S O N D0
50
100
150
200
250
300
Puissance 42°Puissance 50°
Schéma de puissance
Bilan Proto 4 / Proto 52 panneaux solaires : puissance de 170W 3 panneaux solaires : puissance de 250W
0 12 15 22 31 400
100
200
300
400
500
600
700
800
Proto 5
Proto 4
Puissance de 2 panneaux solaires
Puissance de 3 panneaux solaires
vitesse en km/h
pu
iss
an
ce
en
wa
tt
Détermination de la position du Pilote Solution: Pilote sous les panneaux
Solution: Champ de vision du pilote au dessus des panneaux
Travail sur la direction
Cahier des charges
La solution retenue doit avoir les caractéristiques suivantes:- Rayon de braquage inférieur à 5,2m- Une direction précise et ergonomique- Une masse inférieure à celle du modèle précédent
Mise en plan à partir du support déplié
Traçage et découpe
Réalisation : Pliage
Résistance des matériaux :• La limite d’élasticité Re ( MPa ): Contrainte à partir de laquelle un matériau
arrête de se déformer de manière élastique
• Re Alu 6061 = 62MPa
• Le coefficient de sécurité
S = Re/σ
Simulation avec un effort de 150N
Simulation après enlèvement de matière
Validation de la simulation
Bilan des masses : Support Axe Tige Levier
Acier 187 g 15 g 308 g 190 g
Alu 80 g 10 g 38 g 63 g
Acier Alu0
50
100
150
200
250
300
350
187
80
15 10
308
38
190
63
SupportaxeTigelevier
Le gain sur l’ensemble est de 1018 gr
Conception de:
- support panneaux- plancher- siège
Le siège
Fixation des panneaux solaires
Détermination de la pression d’arrachage:
29 N/cm²
carrosserie en CTP De 3,6 mm remarques
coque matériaux bois CTP extérieur 0,0084m3
bois essence tendre 0,002 m3
énergie scie sauteuse 500w 0,5wh
perceuse 750w 0,75wh
carrosserie en polyester
moule
coque matériaux fibre de verre 2,16 kg 0,9kg/m²
plastique thermodurcidable polyester insaturé 3,24kg
masse de fibre * 1,5 1,35kg/m2
peinture (gelcoat) polyester insaturé 0,72kg 0,3kg/m²
procédéplastique thermodurcidable
fibre de verre +résine+ gelcoat 6,1kg
Analyse du cycle de vie :Application à la carrosserie
Bilan
La peinturePeinture à la farine pour le bois
Ingrédients (12 kg de peinture recouvrant 40m2)
8 L d’eau
2.5 Kg de terre colorante (ocre ou terre)
650 g de farine de blé ou de seigle
1 L d’huile de lin
1 dl de savon liquide ou 100 g de savon noir
Pour l’extérieur mettre 250 g de sulfate de fer (pour protéger le bois)
Pour 1m² environ 105g
200mL d’eau, 62.5g de terre, 16.25g de farine , 25mL d’huile de lin, 2.5g de savon noir
Pour toute la surface(2.4m²) environ 251g
470ml d’eau, 150g de terre; 39g de farine; 60 ml d’huile de lin; 6g de savon noir
Couleur : oxyde de fer rouge
Imperméabilisation : cire d’abeilles
Conclusion
Bilan des masses
- Proto 4 = 63 kg- Proto 5 = 46 kg Gain de 17 kg soit 27%
D’ après nos calculs, le point d’équilibre sera obtenu à la vitesse de 25 km/h.Ce qui représente un gain de 10 km/h par rapport au véhicule précédent.
Remerciements
Patrick BRASSEURHervé KOHLIFabrice LABEClaude MARTINJean-Marc VESSERON