Transmission CVT haut rendement pour VE ?

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nlc
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Transmission CVT haut rendement pour VE ?

Message par nlc » lun. 10 08 , 2009 17:42

Vous connaissez tous l'avantage principal du moteur électrique, il peut donner son couple maxi dès 0 rpm, et ce sur toute sa gamme de vitesse dès l'instant où l'on est capable de lui fournir le courant dont il a besoin pour fournir ce couple.

Les moteurs électriques sont aussi capables de supporter pour de courtes périodes un courant beaucoup plus important que leur courant nominal. C'est ce qui nous permet dans la plupart de nos VE de monter le moteur en prise directe avec la ou les roues.

Du coup il faut alors calculer le rapport de réduction par rapport à la vitesse maxi qu'on veut obtenir et la puissance à laquelle on veut se limiter pour y parvenir.

Exemple avec ma moto en cours de conversion :
Je serai en 72V, et je veux rouler à la vitesse maxi de 110Km/h. De plus je veux entrer en catégorie 125 donc il faut 11kW maxi à la roue (je pense qu'avec 11kW à la roue le 110Km/h est jouable).

En prenant un rendement moteur + chaîne de 85%, il me faut donc environ 13kW sur le moteur.
Ce qui sous 72V me fait un courant de 180A.

Le souci c'est qu'au démarrage et à faible vitesse, avec 180A dans le moteur la puissance mécanique à la roue sera minable, puisque le couple sera le même que ce qu'il était à 110Km/h, alors que la vitesse de la roue sera beaucoup plus faible (puissance méca = RPM et couple).
En gros c'est comme si on démarrait en 4eme ou 5eme sur une voiture fumante !

Puisque je suis en prise directe la seule solution c'est de balancer beaucoup plus de courant dans le moteur pour augmenter le couple. Au moins 2 voire 3 fois plus de courant me semble être un minimum pour avoir un couple de démarrage décent. Dans mon cas il faudrait que j'envoie donc dans les 400-500A dans le moteur.

C'est le contrôleur qui va servir de convertisseur d'énergie et servir de boite de vitesse. Il va convertir les 13kW (72V/180A) côté batterie de quelques volts/500A à 72V/180A côté moteur.

L'avantage de tout ça, c'est que la transmission est on ne peut plus simple, c'est en prise directe !
Mais il y a quand même des inconvénients à la prise directe malheureusement :

- Il faut que le moteur puisse encaisser le double de son courant nominal, voire plus

- Dans les côtes on peut facilement avoir le courant longtemps au dessus du courant nominal, ce qui n'est pas génial pour le moteur, il faut donc prévoir une mesure de la température pour ne pas le tuer

- Il faut un contrôleur capable de sortir 2 à 3 fois plus d'ampère qu'il n'en faut pour rouler à Vmax.

- Au démarrage et à basse vitesse le moteur travaille dans une zone ou son rendement n'est pas bon voire pourri. Et oui, les pertes (Watts qui partent en chaleur) dans le moteur c'est le courant au carré multiplié par la résistance interne. Quand on multiplie le courant par 2, les pertes sont multipliées par 4 !!

- Il faut en fonction de son application trouver le bon rapport de démultiplication qui soit un compromis entre la vitesse max et l'accélération souhaitée au démarrage.

Mon trajet sera exclusivement du plat et sans arrêt, avec quasiment que de la voie rapide. Dans mon cas je peux me permettre de favoriser la vitesse max et d'avoir un couple de démarrage et une accélération un peu plus faible.
Mais ceux qui ont beaucoup de côtes ou démarrages doivent faire l'inverse ? :?
Et quand on a plein de côtes mais aussi de grande lignes droites où l'on aimerait bien avoir une Vmax plus importante ? :?

Le top du top serait d'avoir une boite de vitesse comme sur les motos/voitures fumantes, ce qui permettrait d'avoir le couple de démarrage grâce à la démultiplication et non grâce à l'injection de plus de courant dans le moteur. Le moteur atteindrait sa vitesse de croisière et son maximum de rendement plus vite, et on n'aurait pas besoin de surdimensionner le contrôleur. Ca règlerait aussi le problème de surchauffe moteur puisqu'on ne dépasse jamais son courant nominal.

Mais passer les rapports c'est chiant, il faudrait une boite CVT (continuously variable transmission), qui modifie automatiquement le rapport de réduction en fonction de la vitesse de rotation de la roue.
C'est le principe des varios de scooter, une courroie trapézoïdale et 2 poulies qui changent de diamètres (une grossit, l'autre diminue) en fonction de la vitesse :




Le gros problème, c'est que la courroie est pincée par les cotés des poulies, et du coup le frottement fait que le rendement est pourri ! Du coup les avantages d'une transmission CVT disparaît dans le cas d'une motorisation électrique...

Alors voilà la question que je me pose : est-ce qu'il ne serait pas possible de concevoir une transmission CVT avec un haut rendement, ce qui permettrait de l'utiliser sur nos VE ?

En faisant quelques recherches, j'ai trouvé sur youtube un autre principe CVT qui me semble beaucoup plus judicieux que les 2 poulies :



Avez vous entendu parlé d'autres systèmes ou vous êtes-vous déjà intéressé au sujet ?
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ratatouille
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Message par ratatouille » lun. 10 08 , 2009 18:11

Je me suis juste posé la question quand j'ai envisagé de convertir un scooter 125.
Comme le moteur et le bras oscillant ne font qu'un, je me demandais s'il n'etait pas possible de conserver la transmission tout en encastrant le moteur electrique a la place du thermique (re-usinage du bloc moteur). Dans ce cas il faudrait peut-etre un moteur a refroidissement liquide. J'y songe encore de temps en temps.

Pourrait-on remplacer les poulies lisses par des poulies crantées ?
Jean-François

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Message par nlc » lun. 10 08 , 2009 18:24

Ben sur des poulies crantées, il faudrait faire varier le nombre d'encoches pour faire varier le rapport de réduction. Du coup je vois pas bien comment la courroie pourrait suivre :?
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Message par parfaitelumiere » lun. 10 08 , 2009 19:39

Ce serait pas possible de prendre le truc à l'envers,en prenant un moteur qui serait fait pour tourner à vitesse lente avec beaucoup de couple,et qui encaisserait une tension plus importante en baissant l'ampérage?

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Message par nlc » lun. 10 08 , 2009 19:55

Ben ça équivaudrait à surdimensionner le moteur pour qu'il soit capable d'accepter en permanence le courant correspondant au couple désiré au démarrage.
Par exemple mon moteur Agni 95 renforcé fait 11Kg, et peut tenir en continu 72V/230A, soit 16kW.

Mais à faible vitesse, sous 20V par exemple, il faudrait qu'il puisse encaisser 800A pour atteindre les 16kW. Pour imager, avec ce moteur dans une côte à 15-20% que l'on monte habituellement en fumante en seconde à 30-40Km/h, il faudrait que le moteur puisse encaisser ces 800A en continu. Ca serait possible, mais le moteur ne ferait plus 11Kg, serait beaucoup plus gros car nécessiterait une section de cuivre beaucoup, beaucoup plus importante.
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Message par ratatouille » lun. 10 08 , 2009 21:11

nlc a écrit :Ben sur des poulies crantées, il faudrait faire varier le nombre d'encoches pour faire varier le rapport de réduction. Du coup je vois pas bien comment la courroie pourrait suivre :?
Je pensais a la poulie entrainée par le moteur mais je n'avais pas compris le fonctionnement, dsl. Je vais faire mes devoirs.
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Message par Mr Bee » mar. 11 08 , 2009 10:33

Les Honda civic hybride on une boite CVT si ça peut t'aider.
(L'insight aussi je suppose)
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Message par nlc » mar. 11 08 , 2009 10:40

Effectivement j'ai vu ça hier soir, mais ils utilisent à priori la technique des poulies qui s'écartent et se ressèrent avec une courroie spéciale en métal, le tout en bain d'huile. Le rendement ne doit pas être terrible, mais suffisament bon pour quand même faire économiser du carburant en faisant toujours travailler le moteur sur son point de fonctionnement optimal !
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Re: Transmission CVT haut rendement pour VE ?

Message par Rémy » mar. 11 08 , 2009 11:08

nlc a écrit :Avez vous entendu parlé d'autres systèmes ou vous êtes-vous déjà intéressé au sujet ?
Il y a un article sur Wikipedia (en anglais) qui recense différents types de transmissions à variation continues.

J'aime bien la transmission toroïdale :
Image

En ce qui concerne les rendements, je pense qu'aucune n'atteind le même qu'un train d'engrenages.
Le tout étant de gagner plus en rendement moteur que ce qu'on perd en transmission.

Partant du principe qu'un véhicule devrait circuler la plus grande partie du temps sur le rapport el plus long, les boîtes automatiques de fumantes sont équipées d'un verrouillage sur le dernier rapport qui les rend presque aussi efficaces que les boîtes mécaniques une fois ce rapport enclenché.
On pourrait peut-être concevoir un mécanisme similaire adapté à une CVT (sans trop l'alourdir ou la complexifier).

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Message par dirk pitt » mar. 11 08 , 2009 12:21

un bon compromis avec un excellent rendement est le reducteur a 2 vitesses par engrenages epicycloidaux.
avec une premiere vitesse faisant le premier tiers de la gamme de vitesse, ça doit premettre de limiter pas mal le courant.
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Message par nlc » mar. 11 08 , 2009 12:24

Remy, je suis tombé là dessus aussi hier soir. Mais ça à l'air rudement technique, car pour éviter l'usure il y a un fluide spécial qui devient "solide" sous forte pression et c'est le film de quelque microns de ce liquide entre les galets qui sert à faire contact en fait.
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Message par nlc » mar. 11 08 , 2009 12:26

dirk pitt a écrit :un bon compromis avec un excellent rendement est le reducteur a 2 vitesses par engrenages epicycloidaux.
avec une premiere vitesse faisant le premier tiers de la gamme de vitesse, ça doit premettre de limiter pas mal le courant.
Effectivement, 2 vitesse seraient déjà super, ça permettrait de multiplier le couple à basse vitesse par 2 sans doubler le courant. Le rendement en serait largement amélioré je pense :!:

Mais ce type de boite 2 vitesse ça existe déjà sur certaines appli ou ca n'existe pas ?
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Message par Citro » mar. 11 08 , 2009 21:51

:? J'ai moi aussi eu les mêmes réflexions. :?
Dans mes rêves de conversion de moteurs thermiques... J'ai pensé à l'adjonction d'un OVERDRIVE.

Cet équipement est bien connu des amateurs d'anciennes anglo-saxonnes (Triumph, Land Rover, Volvo...).
Un nom emblématique parmi d'autres: the Laycock de Normanville system.
L'electricité, c'est LA solution.

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Message par ratatouille » mar. 11 08 , 2009 22:23

nlc a écrit :C'est le principe des varios de scooter, une courroie trapézoïdale et 2 poulies qui changent de diamètres (une grossit, l'autre diminue) en fonction de la vitesse :
Dans cette video, c'est un embrayage centrifuge pas un CVT, non ?
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Message par nlc » mar. 11 08 , 2009 22:30

L'embrayage centrifuge est à l'arrière, regarde à 0min30 : on voit la roue arrière fixe ainsi que la coupole extérieure de l'embrayage centrifuge. Le système à courroie avec les plateaux coniques qui se ressèrent au niveau de l'arbre moteur c'est bien un cvt :D

Mais avec un rendement très certainement pourri !!
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