HIPPOMOBILE HYBRIDE - technique.pdf · -Voiture hybride: Le système, qui était très certainement…

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  • Protect Forest IUT dAix en Provence

    45 avenue des ribas avenue Gaston Berger

    13770 Venelles 13625 Aix en Provence

    Cedex 1

    GOUMARRE Jean-Flix

    TULLAT Samantha

    Rapport de stage DUT 2me anne

    Gnie Mcanique et Productique

    HIPPOMOBILE HYBRIDE

    Date de soutenance : 26 Juin

    Tuteur universitaire : M.LECHTEN

    Tuteur industriel : M.LEJOSNE

  • 2

    Sommaire :

    I. Rapport technique.... P.3

    1. Recherche des solutions existantes.... P.3 a. Les solutions lectriques existantes b. Les diffrents principes de transmission de puissance

    2. Ralisation du cahier des charges... P.7 a. Fonctions globales b. Le march c. Enonc fonctionnel du besoin

    3. Dimensionnement du moteur. p.15 a. Dtermination du couple b. Choix du moteur

    4. Dimensionnement du rducteur.. p.17 a. Dtermination du rapport de rduction b. Choix du rducteur

    5. Dimensionnement de la transmission..... p.18 a. Choix pignon-roue b. Choix de la chaine

    6. Liste des lments assembler... P.20

    7. Liste des diffrents problmes P.21

    8. Choix des montages effectus...... P.22

    9. Dimensionnement ....... P.24

    10. Partie lectrique.. P.28

    11. Etude supplmentaire...... P.31

    II. Annexes. P.33

  • 3

    - Voiture lectrique : Ce systme qui est trs connut car il est trs ancien, ne ma pas paru trs

    intressant a tudi, car il sagit seulement dune

    voiture classique avec un moteur lectrique la

    place du moteur thermique. Le point important que

    jai put relever, est le problme de lencombrement

    des batteries, leur poids, et le temps de charge.

    - Vlo lectrique : Ce systme, ma paru trs intressant, car il sagit exactement du principe que je voulais

    appliquer. En effet le vlo lectrique se recharge dans les

    descentes, et aide le cycliste dans les montes suivant

    leffort mesur sur les pdales. De plus javais put voir

    pour la premire fois le systme de roue-moteur. Mais la

    grande diffrence tait lchelle du systme, qui tait trs

    infrieur a celle voulu pour lhippomobile.

    I. Rapport technique

    a. Recherche des solutions existantes

    1. Les solutions lectriques existantes

    Pour commencer, mon tuteur de stage a voulu que je me renseigne sur tous les

    systmes hybrides existant, car selon lui les meilleures solutions, existe dj. De plus si je ne

    retiens pas forcement une solution dj existante, ceci me donne des ides pour la suite de

    ltude. Jai pour cela fait la liste des systmes hybrides et lectriques existants :

    - Voiture lectrique

    - Vlo hybride (lectrique)

    - Scooter lectrique

    - Voiture hybride

    - Golf kart

    Les solutions trouvs taient toutes trs diffrentes, que se soient par la taille ou par la

    technologie quelles utilises. Il ma fallut faire la liste des caractristiques principales des

    chaque systmes.

  • 4

    - Scooter lectrique : Lavantage du systme du scooter lectrique est quil ma permis de mieux visualiser le

    systme roue-moteur, car jai trouv plus de

    documentation a ce sujet. De plus lchelle du systme

    de puissance se rapproche de lchelle voulue.

    - Voiture hybride : Le systme, qui tait trs certainement le plus compliqu tudi.

    Il ma permis de mieux se faire une ide

    sur la difficult de grer la puissance du

    systme hybride en fonction de la

    puissance du systme existant et de la

    puissance voulut.

    - Golf kart : Le golf kart utilise une puissance lectrique trs proche de celle envisag, ainsi

    quun systme de contrle de la puissance

    intressant.

    2. Les diffrents principes de transmission de puissance

    En plus des systmes lectriques existants, jai cherch diffrentes faons de contrler

    le couple transmis la roue, de faon a tre le plus prcis possible avec le meilleur rendement.

    Javais vu grce aux systmes prcdents la solution tout lectrique. Mais jai eu lide de

    passer par lintermdiaire dun systme hydraulique, comme expliqu ci-aprs.

  • 5

    Chaine du principe de fonctionnement du systme hydraulique :

    En pente positive :

    En pente ngative :

    Avantages Inconvnients

    Solution hydraulique Systme connut et existant

    Asservissement facile grer Trop d'interfaces

    Encombrant

    Solution tout lectrique Facile mettre en place Asservissement difficile pour un

    tudiant en GMP

    Dans la chaine de fonctionnement ci-dessus, les parties de la mme couleur indique

    quil sagit du mme lment, mais agissant dans le sens inverse de fonctionnement.

    Aprs avoir fait des recherches sur les diffrents modules hydrauliques dont javais

    besoin, je me suis aperut quun systme semblable existait dj sur les engins de travaux

    publique, et agricole.

    Ce systme permet une transmission de puissance progressive, et souple dutilisation.

    Mais bien que trs intressant sur les systmes a forte puissance, il ma paru beaucoup moins

    intressant au vu de la puissance, et des pertes d aux diffrentes interfaces que cela implique.

    Car il ne faut pas oublier que notre systme doit utiliser le moins dnergie possible car sinon

    cela implique dembarquer plus dnergie lectrique, ce qui augmente le poids du systme. En

    effet bien que le systme utilise de lhydraulique, lnergie de dpart reste llectricit, et

    comme dans tous les vhicules lectriques il faut pouvoir stocker lnergie dans les batteries

    qui mme avec la technologie actuelle, reste trs lourdes.

    Jai pour ses raisons limin la solution hydraulique au profit de la solution en tout

    lectrique, faisant intervenir moins dinterfaces, et qui semble plus lgre.

    Moteur

    lectrique

    Pompe

    Hydraulique

    Limiteur

    De pression

    2 Moteurs

    hydraulique

    Roue

    Roue 2 Pompes

    hydraulique

    Limiteur

    De pression

    Moteur

    Hydraulique

    Gnrateur

    lectrique

  • 6

    Une fois la solution tout lectrique choisie il ma fallut choisir avec quel principe

    jinstallerais la solution. Jai donc imagin les schmas de principe suivants :

    Solution 1 :

    Le moteur est fix soit sur le plateau, soit sur larbre fixe (voir les pices dans les annexes).

    Solution 2 :

    Les moteurs sont fixs sur larbre fixe, prs des moyeux des roues.

    Avantages Inconvnients

    Solution 1 couple gale sur les deux roues Pas de diffrentiel

    beaucoup d'interfaces

    Solution 2 Peu d'interfaces quilibrage du couple entre les roues

    discret

    Au vu du tableau prcdent, jai choisit la solution 1 qui consiste mettre un moteur

    par roue, qui limine le problme du diffrentiel, et vite le surnombre dinterfaces.

    1 Moteur 1 Rducteur 1 Renvoi dangle 2 systmes chaines

    2 Moteurs 2 Rducteurs 2 systmes chaines

    2 Cardant

  • 7

    b. Ralisation du cahier des charges

    Objectif : Assister le cheval, afin de soulager les efforts intenses d au relief.

    Dans quel but : rintroduire le cheval dans les collectivits, pour des fonctions comme le

    ramassage scolaire, ramassage des ordures, visites touristiques.

    Bte corne :

    A qui rend-t-il service ? Sur quoi agit-il ?

    A qui sert le produit ?

    - Au cheval.

    Sur quoi agit-il ?

    - Les roues de lhippomobile.

    Fonction globale :

    - Assister leffort du cheval.

    Pourquoi le besoin existe-t-il ?

    - Avec la crise et le prix du ptrole, certaine collectivit veulent rutilises le cheval.

    Quest-ce qui pourrait le faire disparaitre ?

    - Manque de client. - Un trop grand dveloppement des nergies renouvelables pour les vhicules.

    Systme

    lectrique

    Le Cheval Les roues

    Aider

    tracter et

    freiner

  • 8

    Diagramme pieuvre :

    FP 1 : Assister leffort du cheval.

    FC 1 : Etre aux normes.

    FC 2 : Rsister a lenvironnement extrieur.

    FC 3 : Avoir un poids minimum.

    FC 4 : Sadapter lespace prvu.

    FC 5 : Prvoir un entretien facile.

    FC 6 : Produire un minimum de bruit.

    FC 7 : Etre discret.

    FC 8 : Avoir un prix abordable.

    Cheval Calche

    Systme

    lectrique Normes

    Poids

    Encombrement

    Bruit

    Esthtique

    Entretient

    Environnement

    Prix FC1

    FC2

    FC3

    FC4 FC5

    FP1

    FC6

    FC7

    FC8

  • 9

    Fonction Critres Niveau dexigence Flexibilit

    FP1 Tracter la calche

    Freiner la calche

    Ne pas endommager la calche

    Assistance de leffort 50% F0

    FC1 Rpondre aux normes de scurit Code de la route F0

    FC2 Rsister lenvironnement

    extrieur

    Protection du systme contre

    toutes dgradations dues au

    temps et aux chocs

    F1

    FC3 Poids Etre le plus lger possible F2

    FC4 Volume Sadapter un emplacement

    rduit

    F1

    FC5 Maintenance Accs facile, peu frquente,

    facile faire.

    F2

    FC6 Minimum de bruit Ne pas entendre le systme F1

    FC7 Etre discret Ne pas voir le systme F1

    FC8 Prix Le plus bas possible F1

    FP1 FC1 FC2 FC3 FC4 FC5 FC6 FC7 FC8 Total %

    FP1 2 3 3 3 3 3 3 3 23 16,0

    FC1 2 3 3 3 3 3 3 3 23 16,0

    FC2 1 1 2 2 3 3 3 3 18 12,5

    FC3 1 1 2 3 2 3 3 2 17 11,8

    FC4 1 1 2 1 1 2 3 2 13 9,0

    FC5 1 1 1 2 3 2 3 2 15 10,4

    FC6 1 1