Véhicule hybride

Pour expliquer certains fonctionnements, principes et fondements.
Arnaud23
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Messagepar Arnaud23 » Mar Fév 16, 2016 11:00 pm

Bonsoir,

J'aimerais expliquer à des collégiens (je suis prof de techno) le fonctionnement d'un véhicule hybride. Les modèles réduits existants sont hors de prix. Je dispose cependant d'un EV3 éducation (#45544). Je me suis DONC dit que je pourrais peut-être bricoler quelque chose.
Mon idée est la suivante : un véhicule embarquant un "gros" moteur EV3, un moteur à friction (type #42033), un système de sélection de la motorisation en cours de déplacement du véhicule, un châssis simple (avec peut-être une direction). Les deux moteurs attaqueraient le même train. Au démarrage, le moteur à friction entraînerait le véhicule. Quand l'énergie mécanique serait épuisée, un capteur monté sur le train (à définir) permettrait au sélecteur de basculer sur le moteur électrique et de prolonger le déplacement du véhicule.

Selon vous, l'idée est-elle saugrenue ou mérite-t-elle d'être creusée ?

Merci par avance pour vos avis et conseils.

Bonne soirée

Arnaud

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bj51
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Messagepar bj51 » Mer Fév 17, 2016 9:31 am

Le véhicule que tu décris ne doit pas être bien sorcier à monter, mais je me demande s'il s'agit bien là d'un véhicule hybride, comme on l'entend aujourd'hui. Certes il y a deux motorisations, et l'une prend le relais sur l'autre, mais j'ai du mal à faire le rapprochement avec une Prius au-delà de ça.

En Lego, pas de moteur thermique évidemment. Il existe bien des moteurs pneumatiques (recherche LPEpower) qui, même si certainement très éducatifs, risquent de coûter un bras.
Du coup, l'idée de combiner deux énergies différentes (électrique et retro-friction) me semble bonne, mais il faudrait creuser un peu plus pour la mise en œuvre.

Il existe des systèmes mécaniques "hybrides" (là-aussi le on n'est pas dans le même type d'hybride qu'une prius) avec une entrée, une sortie et au milieu, parmi les engrenages planétaires et les boucles, il y a une collecte d'énergie "de secours" qui s'additionne à la source primaire quand celle-ci ne suffit pas. Mais là aussi, un tel système ne me paraît pas évident à monter d'une part et à expliquer ensuite.

En fait, ton idée de départ est pas mal, finalement. Mais comment comptes-tu recharger le moteur à friction ?

phi
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Messagepar phi » Mer Fév 17, 2016 10:03 am

Je suppose qu'un diff pourrait remplacer les systèmes mécaniques "hybrides" dont tu parles.
Veuillez regarder ailleurs

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Anto
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Messagepar Anto » Mer Fév 17, 2016 10:50 am

bj51 a écrit:Mais comment comptes-tu recharger le moteur à friction ?

Avec le moteur électrique ?
Sur une vraie voiture hybride, le moteur thermique recharge le moteur électrique, donc ça serait une solution logique.
Mécaniquement, on pourrait penser à cette idée :
  • Le moteur à friction se décharge
  • Le moteur électrique prend le relais :
    - En tournant, il fait tourner le moteur à friction pour le recharger
    - Quand la recharge est finie (au bout d'un certain temps par exemple), ce mécanisme débraye, et au même instant, un cliquet vient bloquer le moteur pour ne pas qu'il reparte dans le sens opposé
Et éventuellement faire tourner les deux moteurs en même temps pour montrer qu'on gagne en puissance, mais je ne pense pas que ce soit le but.
La théorie, c'est quand on sait tout et que rien ne fonctionne. La pratique, c'est quand tout fonctionne et que personne ne sait pourquoi.

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tango zoulou
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Messagepar tango zoulou » Mer Fév 17, 2016 11:53 am

Sympa comme idée, c'est sur que tes élèves vont apprécier ! :)

C'est un projet pas simple, mais loin d'être impossible.

Arnaud23 a écrit:Quand l'énergie mécanique serait épuisée, un capteur monté sur le train (à définir)

Plusieurs façon de faire. Je vois notamment :

- Un compteur de temps. On suppose que le moteur à friction met un certain temps à se décharger et au bout de se temps on enclenche le moteur électrique. C'est pas précis car le temps de détente du moteur dépend de la charge à entraîner, mais ça a l'avantage d'être super simple à mettre en ouvre ! Et puis mécaniquement je ne suis pas sur qu'il soit nécessaire d'être synchro à la seconde près. ;)

- Mesurer le couple du moteur à friction. C'est complexe à mettre en ouvre, tu peux par exemple fabriquer un couple-mètre en lego et le combiner avec un capteur de position. Ça doit se faire.

bj51 a écrit: Mais comment comptes-tu recharger le moteur à friction ?

Au freinage par exemple ! Mais c'est pas forcement le but recherché, les voitures hybride se recharge plutôt en roulant pour optimiser le rendement moteur.

Dans tout les cas la gestion des flux de puissances risque d'être difficile. Notamment il faut prendre en compte que le moteur friction se recharge dans le sens inverse de sa décharge. Un différentiel pour la gestion me semble alors proscrit. Il faut plutôt se pencher sur un boite de vitesse mais ça risque d'être complexe !
La plus grosse difficulté dans la création, ce n'est pas de faire quelque chose qui n'existe pas, mais de faire quelque chose qui peut exister.

Mes créations lego

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Messagepar wissamms » Mer Fév 17, 2016 12:33 pm

En fait,

- Le moteur à friction Lego serait l'équivalent du moteur électrique sur une voiture (il se décharge au bout d'un certain temps)
- Le moteur électrique Lego serait l'équivalent du moteur thermique sur une voiture (disponible à tout moment, prends le relais quand le moteur à friction est déchargé, et permet de recharger le moteur à friction!)

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Vinz
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Messagepar Vinz » Mer Fév 17, 2016 2:12 pm

Bonjour Arnaud,

Je dévie de ton idée originale et te propose une idée que j'ai depuis pas mal de temps, mais bon le manque de temps ne me permet pas de tester cette idée (ca rejoint des commentaires précédents).

Le moteur à friction je l'envisage comme un "emmagasineur" d’énergie pour la restituer au moment voulu. C'est ni plus ni moins que le KERS en formule 1.
Mon idée est de récupérer l’énergie du freinage d'une voiture : Au freinage, plutôt que de freiner en pinçant un disque, c'est de brancher l'arbre de sortie au moteur à friction (avec une réduction d'engrenage importante car un moteur à friction nécessite du couple pour emmagasiner l’énergie). Cette partie n'est pas trop complexe à mettre en oeuvre.
Le plus complexe c'est le mode "boost" du KERS, à savoir restituer cette énergie pour la combiner avec l’énergie principale (moteur électrique ici). Je pense qu'il n'y a que la solution du différentiel qui puisse théoriquement le permettre en lego, mais il faut mettre en place en amont du diff (donc à chaque source, moteur elec et retrofriction) des mécanismes anti retour pour éviter que l’énergie d'une source ne fuite vers l'autre source plutôt que vers la sortie.

Voila, c'est idée, à voir si elle t'intéresse dans un premier temps, dans un seconde si elle est viable en Lego....

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bj51
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Messagepar bj51 » Mer Fév 17, 2016 2:55 pm

En fait c'est viable en Lego, mais pas avec un simple diff. Il te faut d'autres principes mécaniques, comme je le disais dans mon premier post, à savoir une boucle avec un système planétaire, comme ici :

Image

Sauf qu'au lieu d'un fil qui s'enroule avec un poids au bout, tu peux mettre un moteur à friction qui va se charger (ou 2, 3, 4...).
A gauche tu as ton moteur classique en entrée, à droite ta sortie vers les roues, très démultipliée pour éviter le retour. Et quand ça force en sortie (en montée par exemple), c'est le moteur à friction qui se charge et impose du coup un couple plus élevé en sortie.

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Nico71
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Messagepar Nico71 » Jeu Fév 18, 2016 7:04 pm

Euh, on un diff monté sur cliquet, fonctionnant que dans un sens (pour la recharge) à condition que la force pour faire tourner le moteur electrique à vide soit moindre que celle fourni par le moteur mécanique (sinon le moteur mécanique entraîne celui electrique). Ça doit se faire !

Arnaud23
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Messagepar Arnaud23 » Sam Fév 20, 2016 12:19 am

Bonsoir,

Je ne sais pas si je réponds au bon endroit. Je vous remercie en tous cas pour vos réponses précises et complètes. Je ne manquerai pas de les relire plus attentivement pour affiner mon projet. Merci encore.

Bon week-end à tous.

Arnaud

Arnaud23
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Messagepar Arnaud23 » Ven Mar 04, 2016 3:35 pm

Bonjour à tous,

Je parcours ce forum et je tiens vous féliciter pour votre culture mécanique et votre créativité. Bravo

Je reviens vers vous car je suis le gars qui veut faire une voiture hybride avec un moteur à rétro-friction et une boite EV3 EDUCATION (#45544). Si je pouvais imiter de loin le système KERS, ce serait extraordinaire. Par contre, je suis loin d'être créateur. A l'occasion, je monte des kits en suivant la notice.

Pourriez-vous donc m'indiquer les pages sur ce site, un site ou un tire de livre qui pourraient m'aider à construire quelques mécanismes de base permettant de réaliser mon projet ?

Je vous remercie par avance pour vos réponses.

A bientôt.

Arnaud

Grizzly
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Messagepar Grizzly » Sam Mar 05, 2016 3:32 pm

Le problème du KERS, je le connaît bien c'est mon projet d'étude cette année, c'est que tu ne l'utilise que en freinant. En fait pour expliquer à tout le monde on part de l'essence qui possède une certaine énergie appelée énergie chimique, grâce au moteur thermique ont la convertie en énergie mécanique de rotation et en chaleur (due au frottements et à l'explosion) toute cette chaleur et appelé perte puisque on ne peut pas l'utiliser pour avancer. Aujourd'hui ces pertes représente environ 55% de l'énergie de départ de l'essence pour les meilleurs moteur notamment ceux utilisé en LMP1.
L'énergie de rotation est utilisé pour faire avancer le véhicule (j'imagine que tout le monde s'en doutait) mais pour freiner on utilise la friction importante entre les plaquettes et les disques de freins ce qui crée un frotement et donc chaleur. Sauf que toute cette énergie va juste chauffer les oiseaux on la perd complètement. Jusqu'à récemment on y faisait pas trop attention on s'appuyait sur l'accélérateur et ça repartait. Mais avec tous les problèmes d'environnements on a décidé de récupérer cette énergie au lieu de la perdre c'est là qu'intervient le KERS. Le principe : on utilise un moteur électrique que l'on couple à l'arbre de transmission pour le freiner grâce à la résistance à la rotation du moteur électrique. On stocke l'énergie et on la réinjecte dans le moteur électrique ce qui augmente la puissance du véhicule de manière instantané. Si j'ai bien compris tu veux expliquer le système de motorisation hybride à tes élèves. Hors ce n'est pas le KERS qui lui est une surcharge de puissance momentané l'hybridation est une motorisation complètement différente puisque la recharge ce fais également en roulant... en plus il existe plusieurs sortes d'hybride il y a le thermique électrique qui se couple comme dans la Prius de Toyota ou un peu plus sportif la P1 de chez McLaren qui peuvent utiliser les deux motorisation indépendamment ou couplé. Il existe aussi les hybride qui sont en fait une voiture électrique avec un moteur thermique qui ne sers que de générateur.
Ton idée d'est super le problème c'est que avec les Lego c'est un peu plus compliqué que en vrai, comme dit précédemment le moteur à rétro-friction restitue l'énergie dans le sens inverse de son absorption. Du coup il te faudra une inversion de rotation mécanique quelque part. Ensuite comment faire pour recharger ton moteur à rétro-friction avec ton moteur électrique tout en permettant à la voiture de continuer de rouler sans bouffer toute la puissance de ce dernier ... j'ai essayer d'y réfléchir pendant mon projet d'étude et je dois dire que j'ai vite abandonné l'idée du stockage d'énergie mécanique (le ressort dans le moteur a rétro-friction) il est trop compliqué à maîtriser il demande un couple énormes au début de sa déformation et la restitution à l'inverse de l'absorption a posé trop de problème de fiabilité. Après si tu me montres que c'est possible je veux bien avoir les résultats de ton projet.
En espérant t'avoir aidé dans ton projet et surtout n'arrête pas d'avoir des idée pour tes élèves, mes profs de techno étaient juste nuls on a fais que de l'ordi pendant mes 4 ans de collège...

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Kult41
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Messagepar Kult41 » Mar Mar 08, 2016 11:14 pm

Salut à tous.

Roulant en Auris hybride et en Prius, je m'intéresse forcément à ce topic !

En partant sur l'hybridation type Toyota (full hydrid), on a en fait non pas 1 moteur thermique et 1 moteur électrique, mais 1 moteur thermique et 2 moteurs électriques, couplés par un train épicycloïdal.

Le premier moteur électrique est un moteur de couple, servant de démarreur (la Prius n'en ayant pas), de lanceur et de génératrice.

Le second est un moteur plus rapide (mais du coup avec moins de couple), utilisé lorsque la voiture est lancée pour éviter de passer sur une plage de régime supérieure, ou pour simplement rouler (il m'arrive d'être à 90 moteur thermique éteint !)

Du coup, pour transcrire ça en Lego... bon courage !

C'est certainement faisable, mais sur une échelle importante.

A noter que l'utilisation des différents moteurs n'est pas exclusif : lors d'une accélération soutenue et rapide, les 3 moteurs poussent de concert pour avancer. En vitesse stabilisée, il arrive que le moteur électrique rapide tourne pour éviter au thermique de monter trop en régime, comme il arrive que le surplus de ce dernier soit utilisé pour charger les batteries plutôt que de descendre sur un régime inférieur. Globalement, la voiture cherche à atteindre des plages de régime optimum et gère le manque ou le surplus via l'électrique (le tour de façon transparente pour le conducteur).

Pour ce qui est de la doc sur le moteur de la Prius, les infos manquent pas sur le Web.

Au plaisir de voir la suite...
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