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9, rue du commandant Bourgoin – 37000 Tours – 02 47 77 12 12
Un projet du pôle automobile du Lycée Professionnel A. Bayet.
Mention Maintenance des Systèmes Embarqués de l’Automobile. (2009 – 2010)
2sde
et Ter
Baccalauréat Professionnel Maintenance des Véhicules Automobiles et
Certificat d’Aptitude Professionnelle Réparateur en Carrosserie (2010 – 2011)
Synthèse de projet des kartings électriques
Adaptation d’un moteur électrique sur un kart de compétition
Année 2009 – 2010 : projet « Kart-ô-vert »
Année 2010 – 2011 : projet « RéVolt 200 »
C. Peyrat 2009-2011
2
Sommaire
Le projet Kart-Ô-Vert. Pages
La présentation du projet :
l’origine du projet 4
la technique du projet 5
les partenaires 7
La fabrication :
la mise en place du poste de travail 8
le montage du moteur et de la transmission 9
le montage du variateur 11
l’implantation des batteries 12
les prises de recharge 14
l’implantation des éléments de sécurité 15
le branchement électrique 16
les carters de protection 20
La mise au point du prototype :
la tenue de route 21
le freinage, les pneumatiques 22
la transmission 23
la recharge des batteries 24
Le challenge pédagogique national du kart électrique 2010 :
présentation 25
les épreuves 26
les récompenses 28
C. Peyrat 2009-2011
3
Sommaire
Le projet RéVolt 200. Pages
La présentation du projet :
l’origine du projet 31
les partenaires 32
La fabrication :
la phase d’étude 33
le démontage et la réparation du moteur 36
la modification du châssis 38
la carrosserie 39
le montage des moteurs et du palier d’arbre 40
le bloc d’alimentation 42
schémas électriques de l’adaptation 43
les premiers essais 46
La suite ………….. ?
En conclusion 47
C. Peyrat 2009-2011
4
1ère partie
Année 2009 - 2010
C. Peyrat 2009-2011
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La présentation du projet « Kart-ô-vert »
L’origine du projet.
Pour nous, les « futur mécaniciens » de demain, il est difficile de faire abstraction des attaques
régulières des médias envers l’automobile. Après avoir été un moteur du développement économique
d’un pays, elle devient subitement une source de nuisance ; à en croire les journalistes, peut être
même deviendra t’elle la responsable du déclin de la civilisation : l’augmentation de la pollution
atmosphérique, la pollution par le CO2, l’effet de serre. Que de problèmes imputés à nos véhicules !
Il faut revoir le mode d’utilisation de l’énergie fossile et même se tourner vers une autre source
d’énergie : pourquoi pas l’électricité ….
La propulsion électrique a « le vent en poupe » : Renault sortira un modèle de série en 2012 et Matra
fournit déjà des véhicules électriques à La Poste. Le mécanicien doit-il se reconvertir ?....
La propulsion électrique n’est pourtant pas un concept récent ; elle a eu son heure de gloire à la fin du
19ème et au début de 20ème siècle avant que le moteur à essence ne s’impose.
Photos source wikipédia
Comment ? Ce concept que l’on nous présente comme nouveau existait déjà ! Alors où est passé ce
savoir faire ? Qu’y a-t-il donc de nouveau ? Et surtout, est-ce si compliqué que cela ?
La transformation d’un véhicule à énergie fossile en véhicule à propulsion électrique, voilà notre projet
juste pour dire : ce n’est pas si compliqué, et cela marche.
Lorsque notre professeur principal nous a parlé du projet de réalisation sur un karting, son côté
ludique nous a immédiatement séduits. Au fur et à mesure de l’avancée des travaux, nous avons
compris que réaliser un engin électrique n’était pas si complexe et qu’avec une réelle volonté des
constructeurs automobiles, et surtout une volonté politique, la construction, la maintenance et la
distribution des véhicules électriques pouvaient immédiatement s’accomplir.
La « Jamais Contente », la première automobile à atteindre les
100 km/h en 1899. Elle est à propulsion électrique. Thomas Edison posant devant une voiture électrique en 1913
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La présentation du projet « Kart-ô-vert »
La technique du projet.
Le châssis :
C’est un « Alpha-Karting » type MERCURY 125/KZ acquis d’occasion auprès de la société GOKART
située à la Ville aux Dames : www.gokart.fr
Quelques caractéristiques :
L’énergie :
Le stockage de l’énergie électrique est confié à 6 batteries
au plomb « Optima » spéciale traction de 48 Ah de capacité.
Branchées en série, pour atteindre la tension de 72 volts,
elles sont sans entretien à électrolyte gélifié et entièrement
étanche. Masse 17 kg environ.
La protection électrique est assurée par fusibles contacteurs
et arrêt d’urgence « coup de poing ».
Empattement : 1040 mm
Cadre : Tube Ø 32 mm. Acier au chrome
de molybdène (25 CD 4S).
Raidisseur avant et double
berceau amovibles. Barre arrière
stabilisatrice.
Voie avant : Réglable.
Frein : 3 étriers hydrauliques à
rattrapage de jeu avec
répartiteur de freinage type
EVO3ET.
Disques
AV & AR
: Fonte, ventilés, percés, flottants.
Arbre arrière : Creux Ø 50 mm type “B”.
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La présentation du projet « Kart-ô-vert »
La technique du projet.
La motorisation :
C’est un moteur à aimants permanents et balais de la société AGNI Motors. Le choix s’est porté sur un
moteur de haute performance : type 95 renforcé à courant continu qui est alimenté sous 72 volts.
Sous cette tension, sa consommation nominale est de 230 A avec des pointes pouvant aller jusqu’à 400
A pendant un cours instant (30 sec maxi). Avec un régime d’environ 5000 t.mn-1 la puissance
mécanique restituée est alors de 15 kW (soit 20 CV ou chevaux vapeur), avec des pointes de 26 kW
(soit 35 CV).
La distribution d’énergie :
Elle est assurée par un variateur
électronique programmable de
marque ALLTRAX 72V 450 A.
La commande est assurée par un
potentiomètre actionné par la
pédale d’accélérateur du karting.
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La présentation du projet « Kart-ô-vert »
Les partenaires techniques et/ou financiers.
l’Association Nationale pour la Formation Automobile (antenne du centre).
www.anfa-auto.fr.
La Région centre dans le cadre des projets « Lycéens citoyens ».
www.regioncentre.fr.
L’association « E-KART ».
www.e-kart.fr.
La carrosserie automobile du lycée A. Bayet.
Une mention particulière pour les élèves (Bac Pro et CAP) et les professeurs de la carrosserie
automobile du lycée. Il est vrai que nous les cotoyons régulièrement, mais nous n’avions jamais
travaillés ensemble avant de réaliser ce projet.
Nous avons découvert tout un métier avec un véritable savoir faire. Ils nous ont largement
aidés par des astuces et/ou par des réalisations originales. Ce projet est aussi bien le leur que le
nôtre.
Association Nationale pour la
Formation Automobile
Association e-kart
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
La mise en place du poste de travail.
Cela paraît si simple que nous n’avions pas réfléchi à la mise en place du kart à une hauteur suffisante
pour éviter tout gène ou fatigue. Heureusement, il existait des tréteaux d’atelier en carrosserie qui
nous ont permis de reproduire une version similaire du poste d’assemblage du fabriquant de karting
« GOKART ».
Notre conseiller technique et notre fournisseur.
L’ensemble des pièces nécessaires au montage et à l’adaptation nous ont été fourni par l’association
« E-Kart » dont le siège est au 152, rue de Grandmont, à Saint Avertin. Cette association (loi de 1901)
nous a aussi servi de conseiller technique, par l’intermédiaire de notre professeur, pour tous les
problèmes qui ont souvent marqués notre projet.
Nous avons découvert cette association, qui regroupe des IUT, des écoles d’ingénieurs et quelques
lycées professionnels (surtout en génie électrique), par un travail de recherche sur internet. C’est avec
son aide, et parce qu’elle a une solide expérience dans le kart électrique, que la prospection des
différentes pièces nécessaires au montage a été grandement facilitée.
C’est encore l’association « E-Kart » qui est organisatrice du challenge 2010 et qui regroupe à l’heure
actuelle plus de 35 équipes participantes et plus de 40 kartings électriques
Informations à l’adresse : www.e-kart.fr/2010
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Le montage du moteur et de la transmission
Notre premier travail fut de positionner le moteur.
Nous avions heureusement un berceau qui nous a
bien facilité la tâche, mais il a fallu l’adapter à notre
châssis. En effet, un support de pare-chocs latéral,
soudé sur le châssis, nous empêchait de placer
correctement le support moteur.
Après quelques coups de limes et de lames de scie,
nous avons pu réaligner le moteur et son support sans
trop fragiliser le montage.
Un autre problème de taille fut la position de la
transmission. Le clavetage initial de l’arbre moteur se
trouvait entre les deux paliers d’essieux, comme on peut le
voir sur cette photo avant dépose du moteur à essence.
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Le montage du moteur et de la transmission
Il a donc fallu refaire un logement de clavette qui, heureusement, fut très simple à réaliser. En effet, il
était constitué d’un méplat sur l’arbre et de trois trous avec un ajustage un peu serré.
La plus grande difficulté a été d’exécuter le perçage dans l’axe de l’arbre et parfaitement en
alignement. Ensuite vint le montage de la couronne et son alignement avec le pignon du moteur. Cela
fut réalisé à la règle rectifiée.
Puis le montage de la courroie et tension à l’aide du
tensiomètre de courroie de distribution.
Il nous a fallu, rien que pour ce premier montage, plus
de 4 heures.
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Le montage du variateur.
L’implantation du variateur électronique n’a pas posé de problème particulier. Il a simplement fallu
tenir compte d’un encombrement assez important de l’appareil, et surtout d’assurer une évacuation
suffisante de la chaleur. La plaque de fermeture du châssis en aluminium offrait un espace important
et son volume faisait office de radiateur.
En outre, la répartition de la masse en position centrale (le poids de cet appareil n’est pas si modeste :
1.500 g) est un avantage non négligeable.
Les essais de répartition des masses.
Avant de continuer, nous avons chargés le kart de tous ces accessoires.
Ce que nous redoutions, c’est que le poids important
des six batteries ne fasse toucher le châssis au sol, ce
qui fut le cas. Heureusement, l’essieu arrière était
réglable en hauteur.
Après cette ajustement, la garde au sol, bien que
limitée, nous a paru suffisante.
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La fabrication
L’implantation des batteries.
Un autre gros chantier fut la pose des six batteries sur le châssis du kart. En effet, le poids (plus de 100
kg) et l’encombrement des batteries ont exigé la fabrication de bacs suffisamment solides tout en
étant relativement légers. En outre, nous voulions que ces supports soient entièrement amovibles du
karting donc sans soudure directe sur le cadre, cela afin d’éviter toute déformation du châssis et une
fragilisation éventuelle des tubes.
La fixation des cadres porte batterie a été réalisée à l’aide de deux supports fixés aux châssis par des
brides vissées en forme de U.
La plaque de fixation du support avec la
bride en U
Le tube de support AR posé sur sa plaque
de fixation...
… et le tube de support AV posé lui aussi
sur sa plaque de fixation.
Pointage et soudure des plaques de
fixation sur les tubes.
Ouf !!!
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
L’implantation des batteries.
Il a fallu faire un peu de place pour nos batteries, un karting c’est plutôt exigüe ! Le renfort latéral de
baquet a donc été sacrifié en espérant que les autres renforts compenseront ce manque.
Sur les supports viennent se visser deux cadres en profilé en forme de L qui servent de porte-batteries.
Ces dernières sont bridées par des barres de maintien fixées sur les supports de batteries.
Fabrication des cornières à la presse
plieuse.
Fixation par assemblage vis/écrou des
supports de cadre
Mise en place du cadre batterie et
soudure cadre / support.
Fixation des batteries sur leurs cadres.
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La fabrication
Le montage des prises de recharge batteries.
Le règlement du challenge 2010 nous a imposé le montage de prises de recharge normalisées pour les
batteries. Leur volume important a posé quelques problèmes d’implantation. Il fallait en effet trouver
un espace suffisamment grand, et assurer en même temps le passage des câbles liés aux batteries.
Le poids devenant assez conséquent, une plaque de plexiglas fut choisie comme support de prise.
Posée au point le plus en arrière du kart, elle ferme le cadre de manière esthétique. La rigidité de
l’ensemble est assurée par une double fixation sur le baquet et sur le tube porte numéro.
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La fabrication
L’implantation des éléments de sécurité.
Le montage des éléments de sécurité, c'est-à-dire le coupe-circuit et le contact de commande du
contacteur de puissance, a nécessité la fabrication d’une platine de tableau de bord. Elle a été une
première fois réalisée en tôle.
Un peu trop « martelée » et abimée, nous avons préféré la refaire en aluminium. Nous avons demandé
l’aide des collègues de carrosserie pour réaliser cette seconde platine.
Un contacteur à clé d’automobile à été utilisé comme contact général pour la « mise en route » du
kart. Il commande la fermeture du contacteur de puissance de l’arrêt d’urgence et l’alimentation du
circuit de commande du hacheur. Son utilisation reste cependant symbolique étant donné la facilité
avec laquelle on peut le « shunter ». Pour assurer la protection du circuit, un fusible de 5 ampères a
été placé sur un support automobile.
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La fabrication
Le branchement électrique de l’installation.
Le câblage électrique du kart peut se décomposer en trois parties :
La partie puissance, réalisée en câble électrique de 50 mm2 ;
La partie recharge batteries réalisée en câble électrique de 16 mm2 ;
La partie commande réalisée en fil de 2,5 mm2.
Le circuit de puissance :
Les batteries ont été posées provisoirement sur leurs cadres et elles sont reliées en série pour arriver à
une tension de 72 volts. Les cosses de batteries utilisées sont de type « automobile ».
1.
Un fusible de protection du circuit de
puissance a été aussi installé.
Il est situé en amont du hacheur de
puissance : entre le positif du pack batterie et
la borne positive du hacheur.
Sa valeur est de 400 A
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La fabrication
Le branchement électrique de l’installation.
Le circuit de recharge :
Le circuit de recharge est constitué de câbles de 16 mm2 reliés d’une part aux prises à 5 pôles situées à
l’arrière du kart, et d’autre part aux bornes de chaque batterie en parallèle du faisceau de puissance
(voir circuit en annexe). Cette disposition permet d’utiliser des chargeurs de 12, 24 ou 48 V de grande
puissance.
Afin de garantir l’intégrité du contact électrique, chaque cosse fut sertie à la place d’être soudée afin
de permettre un montage souple gage d’une plus grande résistance aux vibrations.
Enfin, un chemin de câble permet de franchir l’essieu arrière sans dommage tout en assurant un cache
efficace du faisceau électrique.
Le fait de se repérer sur le schéma de
branchement a posé quelques soucis, et fut la
cause souvent d’erreur nous obligeant à
reprendre certains câbles mal positionnés.
Il a aussi fallu tenir compte de l’esthétique du
circuit électrique en répartissant les différents
câbles le long des batteries. En même temps,
il a aussi fallu tenir compte de la sécurité en
évitant tout risque de frottement susceptible
d’endommager les gaines isolantes.
Avant Après
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Le branchement électrique de l’installation.
Le circuit de commande :
Afin de préserver le moteur électrique, nous avons posé un contact sur la commande de freins.
Branché en série avec le contacteur à clé, son rôle est de couper l’alimentation de la commande du
hacheur et donc de couper la puissance électrique vers le moteur lors du freinage. C’est un élément
de sécurité important notamment en cas de blocage du câble d’accélérateur.
Le circuit électrique de cette commande devient donc :
Le type de ce contact étant à rupture de circuit (RC) il a fallu
l’inverser en plaçant un relais d’automobile 5 broches à contact
maintenu. Le circuit électrique du relais est donc double :
Un circuit 12 volts pour la commande relais et qui passe
par le contacteur de freins. La rupture du circuit est
assurée par le deuxième circuit de l’arrêt d’urgence.
Un circuit 72 volts sur le circuit de puissance du relais,
branché en série avec le contact à clé général. Il sert à
rompre l’alimentation du circuit de commande du
hacheur.
E1 = 12V
E2 = 12V
E3 = 12V
E4 = 12V
E5 = 12V
E6 = 12V
F2 = 200 mA
Contact 2
Coup de poing Switch freins
F1 = 5 A Contact général à clé
Relais 2
Hacheur ALLTRAX
Key switch 1
B-
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La fabrication
Le branchement électrique de l’installation.
Le circuit de commande
Le contact demi-vitesse a été implanté sur un support porte relais fixé sur la plaque de fermeture du
châssis, en dessous du spoiler avant.
Les supports de bacs à batteries nous ont servis
de point de fixation pour positionner le
potentiomètre d’accélération. Une platine de
montage a été façonnée et fixée sur l’un des
supports à l’arrière du baquet du pilote.
La liaison à la pédale d’accélérateur est assurée par un
câble sous gaine. Le réglage de cette dernière est
assuré par le point d’attache de l’ancienne pompe à
eau sur le châssis.
A chaque étape de fabrication, nous avons voulu
préserver l’intégrité du châssis du karting en évitant
toute soudure sur celui-ci. Nous nous sommes servis
de colliers à durites pour garantir la fixation de la
platine sur un des tubes du cadre. L’ensemble reste
donc entièrement démontable.
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La fabrication
Les carters de protection.
Afin d’assurer la protection des parties tournantes, nous avons sollicités l’aide de la section carrosserie
qui nous a conçu et fabriqué des carters en fibre de polyester.
Une fois peint nous avons réalisés des pattes de fixation afin de les monter sur le kart.
Le carter de batterie et son moule Le carter de transmission et son moule
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La mise au point du prototype
La tenue de route.
Les premiers essais ont confirmés plusieurs de nos appréhensions, à savoir la garde au sol du kart un
peu trop juste sur piste bosselée et la dureté de la direction. Par contre, certaines craintes sur la
puissance de la motorisation et surtout sur l’accélération ont vite été infirmées.
Afin d’assouplir la direction, nous avons travaillés sur les angles du train avant :
La voie AV étant réglable nous l’avons diminuée afin de réduire le déport au sol et donc de
diminuer les contraintes sur les pivots lors du braquage.
L’inclinaison des pivots a été diminuée afin de réduire le soulèvement du châssis lors du
braquage.
Ces deux réglages ont légèrement amélioré la garde au sol de l’avant du kart tout en préservant la
stabilité de la direction en ligne droite. La direction est plus facile à manier et permet donc des
changements de trajectoire plus rapide.
Réglage de l’inclinaison
de pivot
Réglage de la voie
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23
La mise au point du prototype
Le freinage.
Le poids conséquent du kart (195 kg environ sans le pilote) est une contrainte non négligeable
notamment pour le freinage qui doit être le plus performant possible. Les essais nous ont permis
d’effectuer le réglage du répartiteur de freinage, soit 60 à 80 % de la force de freinage sur l’avant en
fonction du pilote.
On a pu noter que la répartition de la force de freinage entre AV et AR était inversement
proportionnelle au poids du pilote (soit 60 % sur l’avant pour un pilote de 95 kg contre 80% pour un
pilote de 70 kg).
Les pneumatiques.
Le kart est actuellement équipé de pneumatique à gomme dur VEGA SL6 (photo de droite, code
couleur vert) mais dont la carcasse et faiblement rigide. Le poids du kart nous impose d’augmenter la
pression des pneumatiques au double de celle recommandée par le constructeur soit 1 bar à la place
de 0,55 bar. La conséquence de cette surpression est une perte d’adhérence en virage qui finit par un
ripage du kart sur le sol et donc une perte de temps, peut-être même un risque de perte de contrôle
du karting.
Afin de diminuer ces inconvénients, les enveloppes de pneumatiques du kart vont être remplacées par
une gomme plus tendre (VEGA SL5, code couleur bleu, photo de gauche) mais avec une carcasse plus
rigide qui nous permet d’avoir une pression sensiblement identique aux prescriptions du constructeur.
L’usure sera cependant plus importante.
Mollette de réglage de la
répartition de freinage
C. Peyrat 2009-2011
24
La mise au point du prototype
La transmission.
Lorsque nous avons installé le moteur et la transmission sur le châssis du kart, nous avons effectués un
réglage de la tension de la courroie avec un tensiomètre de distribution d’automobile.
Lors des premiers essais, nous avons été assez vite confrontés à des problèmes de ripage de la courroie
crantée sur le pignon moteur, preuve que la tension de courroie était nettement insuffisante par
rapport au couple moteur à transmettre. Notre premier reflexe fut, bien sûr, d’augmenter la tension
de la courroie. Par de multiples essais, nous avons trouvé un compromis entre tension et contrainte
sur le roulement de l’induit moteur.
Nous pensons néanmoins que cette solution ne peut être que provisoire, car elle provoque une usure
exagérée de la courroie et une perte de la puissance disponible due à l’augmentation des frottements
mécaniques.
La photo ci-dessus met en évidence une faille dans le montage de la transmission : la courroie ne
s’enroule pas suffisamment autour du pignon moteur.
En effet, moins d’un tiers des dents du pignon moteur sont en prise avec la courroie, soit sept dents. Le
moteur délivre un couple maximum de 5,3 daN soit plus de 7,5 newtons par dent. L’amélioration du
système de transmission passera par l’adoption d’un galet enrouleur entre le pignon moteur et la
couronne d’arbre de roue. Cette solution nécessitera une courroie plus longue.
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25
La mise au point du prototype
La recharge des batteries.
Les batteries sont toutes reliées à deux prises de type industriel à 5 broches situées à l’arrière du kart.
Le schéma ci-dessus donne le branchement de ces deux prises. Elles permettent de centraliser les
chargeurs qui peuvent être de plusieurs types. Le lycée ayant la chance de posséder une section
logistique avec des chariots élévateurs électriques, nous avons détournés les chargeurs de leur
utilisation normale pour effectuer la recharge rapide de nos batteries.
Un « câble raccord » nous sert d’interface entre les chargeurs des chariots et les prises de recharge sur
le karting.
GND 12V 24V 36V 48V
Terre L1 L2 L3 N
GND 12V 24V 36V 48V
Terre L1 L2 L3 N
Bat 1
Bat 2
Bat 3
Bat 6
Bat 5
Bat 4
Prise droite Prise gauche
Négatif
Variateur
Positif
Variateur
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Le challenge pédagogique national du kart électrique
Présentation.
Objectif du challenge :
Le challenge « e-kart » existe depuis 2005. Il permet aux différentes équipes ayant fabriquées un
prototype de kart électrique, de se rencontrer et de confronter les performances de leur machine. Il
s’agit d’une compétition amicale, mais elle reste quand même une compétition où tous les participants
cherchent à démontrer leur savoir faire.
Le challenge s’est déroulé cette année au parc des expositions de Vierzon (Cher), les 27, 28 et 29 mai
2010, en même temps que la coupe de la robotique des IUT.
Les participants en 2010 :
Pour cette année, 22 équipes étaient engagées portant à 30 le nombre de kartings électriques (certains
ayant réalisés plusieurs prototypes) :
13 IUT de France (Aisne-Soisson, St Quentin, Troyes, Chartres, Brest, Tours, Grenoble 1, Angers,
Lille 1, Béthune, Le Creusot, Cachan et Sénart-Fontainebleau) ;
Les étudiants ingénieurs de l’ISTIA d’Angers ;
Le C-VELEC de l’école d’ingénieur de Grenoble ;
Les associations « Protontype » de Lille (étudiants ingénieurs) et « MMkart » d’Angoulême ;
Le BTS de Château Thierry ;
Les sociétés « Kartmaster », « e-OXO », « Speed-O-Max » ;
Les lycées Pierre Emile Martin de Bourges, Robert Garnier de La Ferté Bernard.
Et enfin le lycée Albert Bayet, le seul représentant des lycées professionnels et de la
maintenance automobile.
Les kartings étaient pilotés par les étudiants et les enseignants. http://www.iwebtv.fr/festival-
robotique-vierzon/
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Le challenge pédagogique national du kart électrique
Les épreuves.
A notre arrivée nous avons organisé notre stand. Nous devions pouvoir assurer la maintenance, la
recharge des batteries, mais aussi pouvoir effectuer les petites réparations dues aux chocs entre les
karts pendant les différentes courses.
Pendant les essais, nous avons eu un « petit accident » qui nous a coûté une biellette de direction à
changer (que l’association e-kart avait en pièce de rechange, heureusement !) et une colonne de
direction à redresser (les barrières de sécurité nous ont servit d’étau).
Un accident, et c’est un tour en dépanneuse (électrique bien-sûr) assurée.
Un petit problème électrique (à-coups moteur) nous a obligés aussi à supprimer le contacteur à clé
« Neiman » et à le remplacer par un bouton. C’est les deux seuls problèmes que nous avons rencontrés
lors des épreuves et nous avons pu constater que notre travail d’adaptation était fiable.
Notre équipe
Le stand du lycée
C. Peyrat 2009-2011
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Le challenge pédagogique national du kart électrique
Les épreuves.
L’épreuve d’endurance, puisque nous n’avions qu’un seul kart, nous a permis de nous associer avec le
lycée technique Pierre Emile MARTIN de Bourges . Pendant qu’un des karts tournait, l’autre était en
recharge.
Pendant les deux fois 2 heures de courses (2 heures de demi-finale, puis 2 heures de finale) nous
n’avons jamais fait chuter la capacité des batteries en dessous de 60% preuve que notre montage et
nos réglages étaient tout à fait compétitifs.
Sur les 30 participants nous avons pris, avec notre associé, la 9ème place de la finale, ce qui est un
palmarès plus qu’honorable pour une première participation.
Bayet rentre aux stands pour passer le relais Martin l’attend pour prendre le départ
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Le challenge pédagogique national du kart électrique
Les épreuves.
L’épreuve du 50 mètres départ arrêté fut un moment fort de ce challenge. Malgré les aléas du
chronométrage, nous nous sommes classés 3ème de cette épreuve avec un temps de 4,80 secondes.
C’est un peu le couronnement de nos efforts car nous avons pu constater que notre kart avait des
performances très supérieures à celles que nous espérions.
Les récompenses.
Médaille de bronze pour le 50 m départ arrêté (challenge « e-kart »)
Médaille d’or de la pédagogie intégrée pour l’utilisation du kart électrique comme
support pédagogique (challenge pédagogique).
Prix du travail manuel décerné par le Rotary Club de Tours.
Les intervenants.
Les élèves : Alexandre GRAEBER Paul POREBSKI Julien MILOÏCHOVITCH
Les professeurs : Nicolas LELARGE Stéphane BERTHE Christophe PEYRAT Maintenance Automobile Communication Technique Maintenance Automobile
Jean-Yves BERTRAND Sébastien FOUCHER Gérard BOURGINE Carrosserie automobile Carrosserie automobile Peinture
Dans la file d’attente pour une première tentative.
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2ème partie
Année 2010 - 2011
C. Peyrat 2009-2011
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La présentation du projet « RéVolt 200 »
L’origine du projet.
Fort de notre succès en 2009 – 2010 (projet Kart-Ô-Vert) nous avons décidé, une nouvelle fois, de
recommencer ce projet de kart électrique. Il fallait cependant maintenir un certain intérêt auprès de
nos partenaires financiers et techniques et donc repenser le concept de ce projet.
Nous avons donc décidé, après une brève concertation de l’équipe pédagogique, d’accroître le niveau
de difficulté technique en nous donnant deux objectifs prioritaires :
1. Modifier notre karting électrique afin de réaliser une tentative de record de vitesse à 200 km/h.
2. Se classer parmi les trois premiers à l’ensemble des épreuves du challenge « e-kart » de 2011.
Par ces deux objectifs principaux, nous avons pu intéresser nos partenaires et réunir les fonds
nécessaires à la réalisation.
Qui dit nouveau concept, impose forcément un nouveau nom ; alors pourquoi celui, de « RéVolt 200 ».
Le terme « RéVolt » fait référence d’une part au « concept-car » de chez Citroën, la Survolt …
…. et d’autre part à l’atmosphère de contestation du moment (période de grève et de grogne). Et voilà
comment on trouve RéVolt ! Quant à « 200 » il s’agit des 200 km/h de vitesse minimum imposée par
notre premier objectif.
Concept-Car A. Bayet « RéVolt 200 »
(En cours de finition)
Concept-Car Citroën « Survolt »
C. Peyrat 2009-2011
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La présentation du projet « RéVolt 200 »
Les partenaires techniques et/ou financiers.
l’Association Nationale pour la Formation Automobile (antenne du centre).
www.anfa-auto.fr.
La Région centre dans le cadre des projets « Lycéens citoyens ».
www.regioncentre.fr.
L’association « E-KART ».
www.e-kart.fr.
La société EOXO
www.e-oxo.com
Le Lycée Albert BAYET.
http://lyc-albert-bayet-tours.tice.ac-
orleans-tours.fr
Association Nationale pour la
Formation Automobile
Association e-kart
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
La phase d’étude.
Pour arriver à 200 Km/h en vitesse de pointe minimum, il nous faut plus de puissance. Afin de limiter
les coûts la solution d’un deuxième moteur s’impose rapidement. Deux moteurs identiques travaillant
en tandem, en théorie c’est donc le double de la puissance. Cela devrait donc porter la puissance de
notre kart à 52 kW (soit environ 70 CV) au régime maxi de 4700 t.mn-1, avec un couple maximum de
106 N.m (53N.m x 2). Bien sûr tous ces maximums sont obtenus avec 800 ampères (400 A par moteur).
De même, il faut prendre en compte les pneumatiques. Renseignements pris auprès des fournisseurs,
les pneumatiques de kart en France sont conçus pour des vitesses maxi de 180 Km/h. Il faut donc
passer sur des roues de « super kart » avec des jantes de six pouces. Malheureusement cette discipline
est très peu représentée sur notre territoire national et il faut commander à l’étranger.
Pour arriver à 201 km/h avec des pneumatiques de six pouces, soit 0,95 m de développement, il faut
que l’arbre de roues tourne à un régime de : 201 x 1000 / 60 = 3350 m.s-1 / 0,95 = 3526 t.mn-1.
Puisque nos moteurs délivrent un régime de 4700 t.mn-1 lors de la puissance maxi, il nous faut au
maximum un rapport de transmission de 3526 / 4700 = 0,75. Soit en conservant notre grande
couronne de transmission sur l’essieu arrière qui fait 80 dents un pignon moteur de 80 x 0,75 = 60
dents.
Tous cela n’est bien sûr que théorique, car sous 800 ampères la chute de tension aux bornes du « pack
batteries » devrait être de plusieurs volts (entre 15 et 20 V). Le régime moteur réel devrait donc être
plus proche de celui d’un moteur alimenté sous 60 V soit inférieur à 3900 t.mn-1 (voir pages 33 et 34).
Nous partirons donc de cette hypothèse qui ne peut pas être vérifiée par le calcul mais uniquement
par différents essais sur les batteries. Nous optons donc pour une transmission avec un rapport de 1
comme démultiplication finale soit deux pignons de 44 dents (un sur l’essieu et un sur l’arbre moteur).
Nous espérons que le couple moteur suffira pour entraîner notre démultiplication finale, forcément
trop longue, avec suffisamment de vigueur pour nous passer d’un système de boîte de vitesses ou de
variateur mécanique… C’est un peu l’inconnu à ce stade de l’étude.
De même, puisque nous ne pouvons diminuer le poids du kart (remplacement des batteries au plomb
par des batteries Lithium) pour cause de coût trop important, il sera nécessaire de travailler sur la
répartition des masses et sur l’aérodynamisme de notre karting.
C. Peyrat 2009-2011
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4700 t.mn-1
C. Peyrat 2009-2011
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3900 t.mn-1
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Le démontage et la réparation du moteur.
Les études que nous avons faites mettent en évidence la nécessité de modifier considérablement le
châssis du karting ; nous procédons donc au démontage de l’ensemble de nos modifications. Notre
projet « Kart-Ô-Vert » n’est plus qu’un souvenir.
Il passe maintenant dans les mains des carrossiers pour modifier le châssis afin de pouvoir adapter un
deuxième moteur à l’arrière du siège du pilote coté gauche.
Nous profitons de cet intermède pour réparer notre premier moteur électrique dont l’axe de sortie
moteur à tendance à tourner dans l’induit.
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Le démontage et la réparation du moteur.
(photos Agnimotors)
Après désassemblage de la carcasse et la séparation des inducteurs (plutôt costaud ceux-là), nous
déposons une des vis de la coquille de protection des soudures.
(photos Agnimotors)
Par ce trou nous perçons à un diamètre de quatre millimètres l’induit et l’axe de façon à ce que le trou
soit pour moitié dans chacune des parties.
Nous plaçons alors une goupille élastique (type Mécanindus)
entre les deux éléments afin d’interdire toute rotation de l’induit
et de l’axe.
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
La modification du châssis.
Le siège du pilote est déposé et les tubes transversaux arrière, qui le maintiennent, sont découpés.
Avant Après
Un tube supplémentaire qui servira de maintien au support moteur du deuxième moteur est soudé à
gauche.
Les deux supports de batteries sont modifiés et soudés directement sur le cadre du châssis. Ils sont
positionnés plus en arrière que précédemment (projet kart-Ô-vert) afin de réduire le poids sur l’avant
et améliorer ainsi la manipulation de la direction.
Les deux moteurs seront positionnés à l’arrière de l’essieu à l’aide de deux supports spécifiquement
étudiés par la « société eoxo ».
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
La fabrication de la carrosserie.
Parallèlement à la modification du châssis, on prépare une maquette du moule qui servira à la
carrosserie en polyester du kart. Il faut, en effet, une carrosserie qui permettra un certain
aérodynamisme à notre kart pour sa tentative de record de vitesse. Celle-ci nécessitera de nombreux
essais et améliorations pour assurer son rôle et permettre aussi la stabilité du prototype.
Des photos de super kart trouvées sur internet (comme celle-ci-dessous) ont servi de modèle pour
l’ébauche de la maquette.
Malheureusement, alors que le prototype est à peine esquissé, un inspecteur de l’Education Nationale
semble remettre en cause notre travail et nous demande de ne pas continuer ce projet de carrosserie
mettant en avant que le lycée n’est pas équipé pour réaliser la carrosserie en polyester… ?
Il semble que notre tentative de record soit pour le moment compromise (mais pas définitivement)
d’autant plus que les roues de six pouces tardent à venir. Nous décidons de travailler davantage pour
le deuxième objectif : arriver parmi les trois premiers à l’ensemble des épreuves du challenge.
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Le montage des moteurs et du palier d’arbre.
Le montage des supports moteurs des deux cotés de l’arbre a nécessité la modification du châssis côté
gauche. Cette modification a engendré le déplacement du disque de frein AR, et donc la modification
de la fixation de l’étrier. Afin de respecter une certaine sécurité, nous avons décidé de remonter
l’étrier de frein comme à l’origine, c'est-à-dire sur le palier porte roulement côté gauche. Celui-ci
n’étant malheureusement plus accessible, nous avons commandé un nouveau palier avec son
roulement afin de le repositionner sur le nouveau tube du châssis.
Nous remercions particulièrement la société Alpha Karting d’avoir eu la gentillesse de nous
« dénicher » un support à souder de palier arrière pour notre cadre de karting qui malheureusement
ne se fabrique plus. http://www.alpha-karting.fr/catalogue/index.asp
Sans cette « trouvaille » nous aurions été obligés de le fabriquer ce qui nous aurait de beaucoup
retardé.
Il a fallu avant toute chose procéder à l’assemblage du palier et du roulement. Celui-ci ne se monte pas
directement à la presse, mais par différence de température (dilatation d’un des éléments par
augmentation de sa température alors que l’autre se contracte sous l’effet du froid).
Alors un petit coup de froid au roulement et petit coup de chaud au support.
Position du disque et du support d’étrier avant
modification du châssis
Position du disque et du support d’étrier après
modification du châssis
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Le montage des moteurs et du palier d’arbre.
Puis c’est l’assemblage des deux éléments à la presse très rapidement et le tour est joué.
Il ne reste plus qu’à procéder à l’ajustage du support de palier et sa soudure sur le châssis, et enfin au
montage de l’arbre avec son nouveau palier.
On peut maintenant procéder à l’ajustage et au montage des deux supports moteurs.
Afin de positionner la fixation d’étrier de frein,
le support moteur gauche est complètement
remanié.
Une large découpe est pratiquée dans la
plaque support afin de dégager le palier
nouvellement installé.
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Le bloc d’alimentation.
Si le branchement des batteries reste identique au précédent projet, l’alimentation des moteurs est
quant à lui complètement changé. En effet, pour assurer la pleine puissance des deux moteurs, soit
400 ampères chacun sous 72 V, il est nécessaire de mettre en parallèle deux variateur-hacheurs
ALLTRAX.
L’encombrement de ces deux éléments ne laisse que peu de choix pour leur positionnement sur le kart
et c’est naturellement entre les deux moteurs sur une plaque d’aluminium, renforcée par des nervures
soudées, qu’ils sont montés.
De même, les deux supports des moteurs nous offrent une base pratique pour le montage des deux
prises de recharge des batteries.
La transmission choisie est de type à courroie
crantée avec un pignon moteur de 44 dents et
une grande couronne sur l’arbre de 80 dents.
Le rapport de transmission (0,55) devrait nous
permettre d’atteindre 150 km/h environ tout en
permettant une accélération suffisante.
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La fabrication
Schémas électriques de l’adaptation.
Afin d’assurer la sécurité de l’installation électrique, un cahier des charges est déterminé :
Chaque sortie moteur au niveau des hacheurs sera protégé par un fusible de 450 A.
Un contact général à clé permettra d’assurer l’alimentation du relais du coup de poing.
Le contact général sera protégé par un fusible de 5 ampères.
Un interrupteur permettra d’assurer l’alimentation de l’électronique de contrôle des hacheurs.
Deux voyants permettront d’indiquer la fermeture de la série des batteries et la mise sous
contact des deux hacheurs.
Enfin, le coup de poing général permettra de rompre la série des six batteries entre la batterie 4
et la batterie 5.
Branchement du « pack batteries » et des prises de recharge
Les fils de liaisons série des batteries (en noir sur le schéma) ont une section de 50 mm2, les fils de
liaisons avec les prises de recharge (en couleur) ont une section de 16 mm2. Le système de coupure
(coup de poing) entre les batteries 4 et 5 permet de disposer de deux alimentations : une de 24 V,
l’autre de 48 V.
48V 36V 24V 12V
GND
N
L3
L2 L1 Terre
48V 36V 24V 12V GND
N L3 L2 L1 Terre
Bat 4
Bat 5
Bat 6
Bat 3
Bat 2
Bat 1
Prise droite Prise gauche
Négatif
Variateur
Positif
Variateur
Coup de poing avec
relais contacteur
Variateur
Avant du
kart
Variateur
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La fabrication
Schémas électriques de l’adaptation.
Branchement des variateurs – hacheurs et du contact.
La position du coup de poing entre les batteries 4 et 5 nous a obligé à utiliser la tension de 48 volts
comme source d’alimentation pour l’ensemble de la chaîne de contact. C’est ainsi que les deux
hacheurs sont commandés sous 48 V bien que l’alimentation des moteurs soit sous 72 V. Il est donc
nécessaire de prendre en compte cette particularité afin de bien comprendre le schéma électrique.
E6 = 12V
E5 = 12V
E4 = 12V
E3 = 12V
E2 = 12V
E1 = 12V
Coup de poing
et relais
contacteur Switch de freins
F = 5 A Contact général à clé
Voyant d’alimentation
relais du contacteur
coup de poing (rouge).
Hacheur ALLTRAX 1
Key switch 1
B-
Voyant de
contact
hacheurs (vert)
A
A
Hacheur ALLTRAX 2
Key switch 1
B-
Inter (inverseur) de
programmation
Douilles
d’alimentation pour
la programmation
(Rouge + 18V)
(noire négatif)
R
2
R
1
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La fabrication
Schémas électriques de l’adaptation.
Branchement des variateurs – hacheurs avec les moteurs.
Les branchements électriques des deux potentiomètres d’accélération sont séparés (complètement
indépendants entre eux). Seule la liaison mécanique avec la pédale d’accélérateur via un câble est
identique et solidaire.
La position des deux potentiomètres, en dessous du tableau de bord, sur la tôle de fermeture du
châssis, a nécessité un renvoi d’angle de 90° avec la pédale d’accélérateur. Ce renvoi est assuré par
une poulie en aluminium avec une tôle guide câble (afin d’éviter le ripage du câble).
E6 = 12V
E5 = 12V
E4 = 12V
E3 = 12V
E2 = 12V
E1 = 12V
Coup de poing
F = 400A
Moteur
G Moteur
D
Hacheur ALLTRAX 1
B+
B- M-
Hacheur ALLTRAX 2
B+
B- M-
F = 400A
Potentiomètre
de pédale
d’accélérateur
Bornes 2 et 3 de
chaque hacheur.
Vers pédale accélérateur
Levier de potentiomètre
Poulie
Tôle guide
anti glissement
C. Peyrat 2009-2011
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La fabrication
Les premiers essais et la mise au point du prototype.
Notre prototype fonctionne enfin. Nous avons passé du temps à paramétrer les deux « Alltrax » mais
cette fois cela semble acceptable ….
Reste un point un peu crucial : quelle est notre autonomie ? Impossible de le savoir sans faire quelques
essais sur circuit.
Les premiers tests ont cependant confirmé que la répartition des masses semble nettement meilleure,
peut-être un peu trop de poids sur l’arrière. En tout cas, le châssis ne racle plus le sol comme notre
premier prototype.
Il ne nous reste plus qu’a confectionner les carters de courroies et à aménager notre kart pour notre
participation challenge …
La suite …….. (plus tard)…… !
C. Peyrat 2009-2011
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En conclusion
Le projet du karting électrique a été une source importante d’études techniques et scientifiques. Il a, en outre,
développé notre curiosité dans un domaine que nous ne connaissons que trop peu : la propulsion électrique.
Au fur et à mesure de nos recherches, notamment sur « internet », nous avons découvert que notre pays avait
accumulé (et accumule encore) un retard dans ce domaine. Aucune marque française n’existe pour la
fabrication de moteur électrique de forte puissance dédié à la propulsion électrique de l’automobile. Ainsi, la
majorité des pièces électriques qui équipent notre karting sont, soit d’origine Européenne (Angleterre,
Allemagne) ou viennent des Etats Unis d’Amérique. Que dire encore des batteries, où nous avons, là aussi, du
nous tourner vers une production des USA, alors que nous, Européens, avons un savoir-faire dans ce domaine.
Il est consternant de voir qu’un pays qui se vante de vouloir soutenir des programmes ambitieux pour
l’abaissement du taux de CO2, ne fasse que si peu d’effort pour augmenter la production de véhicules
électriques et surtout pour augmenter l’intérêt de public pour ce type de motorisation.
Il est sans doute difficile pour un gouvernement de renoncer à la manne que procure les taxes des produits
pétroliers, les malus écologiques, et toutes les taxes des services dérivés de l’automobile.
L’hypocrisie de tous les gouvernements est encore plus consternante lorsque l’on parle du Diesel (plus de 50%
du parc automobile Français). Des études scientifiques ont démontré la nocivité des rejets d’échappement des
moteurs diesels. Contrairement aux idées reçues, le Diesel est plus nocif que le moteur à essence et pourtant
les taxes sur le gazole sont moins élevées. La taxe carbone c’est pourquoi faire déjà ?
Enfin, pour nous particuliers, soyons cohérents dans notre discours ou même dans nos actions : acheter un
4x4 pour faire des courses en ville, ne partir en vacances avec que deux fois par an (c’est la seule utilisation
longue distance) et en plus le prendre en motorisation Diesel pour la consommation…. Réfléchissons !
Christophe PEYRAT
