Question puissance moteur, puissance électrique, puissance mécanique

[koto]

J'aimerais bien avoir une explication de la part des techos sur le forum à la question de la puissance. Je prends simplement le cas la dernière petite sortie que j'ai faite récemment. J'ai gravi une pente très raide. J'étais avec une Tesla 1900W, 84V (1020Wh). J''ai monté doucement sans chercher à forcer. Le moteur est affiché comme pouvant délivrer une puissance maximum de 4000W. En relevant les données fournies par la roue avec l'application wheellog je mesure plus de 6000W lors de la montée. J'aimerais bien comprendre une bonne fois pour toute  ces choses.

Merci à vous.

 

Modifié le 19 juillet 2018 par koto

[MonNomEstPerson]

Hello,

J'avais posé la même question dans les mêmes conditions avec une MCM4... sans trouver de réponse formelle...

Supposition 1) Autant je pense que la mesure de la tension est quelque chose d'assez simple à mesurer, par contre j'ai un doute sur la precision du courant. La roue estimerai le courant (d'où les valeurs surestimées par rapport à la réalité) plutot qu'elle ne le mesurerait réellement. Sur du plat cette estimation serait raisonnablement précise, mais pas dans les côtes.

Supposition 2) la puissance max est une donnée théorique, qui peut être tranquillement dépassée...

Pas d'autre idée, et je penche pour la première... L'important étant que la roue monte !

Envoyé de mon LG-H870 en utilisant Tapatalk

[Jef]

J'ai également des questionnements concernant la mesure des puissances relevée sur nos roues.
 - Parle-on de la puissance totale consommée, ou de la puissance délivrée vers le moteur?
 - La puissance délivrée est-elle bien utilisée de 2 façons:  1) maintenir les pédales à l’horizontal, donc envoyer des pics de puissance exactement à l'inverse des forces de tangage, et 2) maintenir l'axe de la roue sous le centre de gravité du système roue/pilote. Si c'est le cas, je ne peux m’empêcher de comparer le système à un amplificateur de puissance asservissant une membrane de haut parleur, le signal audio étant dans ce cas remplacé par les signaux fournis par les capteurs gyroscopiques.
Si les unités de puissance de nos roues on le même rendement que les amplificateurs en question, je serais pas surpris que pour délivrer 1000w au moteur, le système en absorbe 1500.

Il y a 1 heure, koto a dit :

délivrer une puissance maximum de 4000W. En relevant les données fournies par la roue avec l'application wheellog je mesure plus de 6000Wh

On parle de W (exprime une puissance) ou de Wh (exprime une quantité d'énergie)? 

[koto]

il y a 32 minutes, Jef a dit :

J'ai également des questionnements concernant la mesure des puissances relevée sur nos roues.
 - Parle-on de la puissance totale consommée, ou de la puissance délivrée vers le moteur?
 - La puissance délivrée est-elle bien utilisée de 2 façons:  1) maintenir les pédales à l’horizontal, donc envoyer des pics de puissance exactement à l'inverse des forces de tangage, et 2) maintenir l'axe de la roue sous le centre de gravité du système roue/pilote. Si c'est le cas, je ne peux m’empêcher de comparer le système à un amplificateur de puissance asservissant une membrane de haut parleur, le signal audio étant dans ce cas remplacé par les signaux fournis par les capteurs gyroscopiques.
Si les unités de puissance de nos roues on le même rendement que les amplificateurs en question, je serais pas surpris que pour délivrer 1000w au moteur, le système en absorbe 1500.

On parle de W (exprime une puissance) ou de Wh (exprime une quantité d'énergie)? 

Pardon, je me suis trompé, je pense que c'est 6000W. En tout cas, la colonne s'appelle "power". Je corrige mon message original. Au fait, c'est moi qui suppose que c'est du 'W' mais les relevés n'indiquent pas l'unité.

Modifié le 19 juillet 2018 par koto

[koto]

Je pense que j'ai trouvé une réponse à mes interrogations et qui m'a induit en erreur. Le "power" remonté par wheellog est en fait la puissance électrique. En effet, je me suis rendu compte que sa valeur correspond à "voltage" * "current" à savoir "tension * intensité du courant". Je n'ai donc aucune information sur la puissance mécanique.

J'ai lu que le rendement du moteur est le rapport entre "puissance mécanique produite" / "puissance électrique fournie". J'ai cru comprendre que ce rendement peut varier avec la température. Plus le moteur chauffe plus faible sera le rendement si j'ai bien compris. C'est la raison pour laquelle la qualité du refroidissement de tout ça est importante. La chaleur est l'ennemie du moteur.

Finalement, le mieux pour un utilisateur c'est d'avoir une machine qui grimpe, qui accélère, qui freine bien et que les alertes fonctionnent bien et de les respecter. Tout ça avec une machine qui a prouvé par l'expérience qu'elle tient bien le choc ?

(je n'ai pas avancé d'un chouia dans ma compréhension ? ) 

[Invité]

Et même la puissance remontée dans WheelLog c'est la tension des batteries par le courant du moteur (et surement un courant moyen) ce n'est pas la puissance consommée par le moteur.

Il faudrait la tension moyenne du moteur pour calculer la puissance moyenne.....

[G.Rhum]

il y a 14 minutes, koto a dit :

(je n'ai pas avancé d'un chouia dans ma compréhension ? ) 

bin si justement  

[Stanor]

@koto , j'ai des bout d'info sur plusieurs sujets qui peuvent t'intéresser. Je vais essayer de te résumer cela :

1) Le Marketing :

La première erreur que l'on fait tous, c'est de prendre en considération les données techniques des moteurs comme les valeurs réellement exploitées par les constructeurs de monoroue. Ce qui est totalement faux. Ces données technique sont juste une info pour donner les conditions d'utilisations optimales d'un moteur à une puissance délivrée constante, et éviter ainsi sa détérioration précoce. quand on parle de puissance nominale ou crête, c'est de l'électricité dont on parle et non de la puissance mécanique. à des puissances constantes plus élevées, les matériaux utilisés chauffe trop, et quand la matière chauffe, elle se dilate ( c'est un paramètre très important dans la mécanique de précision ).

Hors, comme tu as pu le remarquer, la puissance délivré par le contrôleur peut être bien supérieur aux données techniques. Ses piques de puissances sont relativement ponctuelles où fournis sur de court terme. C'est le choix du fabriquant afin de permettre a ton moteur d'augmenter son couple.

On peut très bien balancer 6000W dans un moteur de 250W pendant une seconde. le moteur va quand même prendre tarif, mais imagine si tu le fait pendant 1 heures, il y a du métal qui va fondre 

2) conversion puissance électrique / puissance mécanique :

je ne t'apprend rien en te disant que Puissance électrique = Tension x Intensité.

Faut savoir qu'un moteur n'est jamais parfait. Il a un coefficient de rendement. C'est une donnée technique que se garde bien de donner les fabricants de monoroue car c'est pas très marketing.  pour t'expliquer cela, je fais le choix arbitraire d'un rendement de 80%. Lors de la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique, 20% d'énergie vont êtres perdu ( plusieurs types de perte : perte par friction de l'arbre du rotor, l'effet joule (chaleur ),... ) autrement dit, si ton controleur envoi 1000W électrique, ton moteur fournira que 800W mécanique.

 

Jusque là, rien de compliqué. Maintenant, on va corser la chose ->  la génération du couple.

3) Couple du moteur :

une fois que tu connais la puissance max que peut débiter ton contrôleur et si tu arrives à connaitre le rendement du moteur, tu as ta puissance mécanique max (théorique car effectivement, la température joue son rôle ) pouvant être délivré par ton moteur. Le couple va dépendre du nombre de rotation que va faire ta roue à un instant T. moins ta roue tourne plus elle aura de couple, plus ta roue tourne plus elle aura de couple ( dans le sens où la puissance généré de base est constante ). si je prend un moteur à l'arrêt et que je l'alimente avec 10W en constante, au démarrage elle va développer le max de son couple vis à vis des 10w, et dès qu'elle a atteint sa vitesse max par rapport aux 10w, elle n'aura plus de couple.

La formule :  Couple (Newton.mètre) = Puissance / w (radian.s^-1 )

w =( vitesse de rotation tr/s) x 2 x Pi(3,14)

admettons, ta roue effectue un tour par seconde et elle fourni une puissance de 800w mécanique, tu génères donc un couple de : C = 800w / ( 2x 3,14) = 127 N.m

[ a titre indicatif, j'exerce un couple de 115 N.m quand je ressers les écrous des pneus de ma voiture avec un outil dédié. ]

Maintenant que tu connais ton couple, ce n'est pas encore la valeur sûr pour comparer ta monoroue de 16 pouces, avec une monoroue de 18 ou de 10 pouce.

4) Force Motrice :

La force motrice, c'est celle que tu ressens essentiellement lorsque tu accélères, tu grimpe une côte ou tu maintiens ta vitesse. Cette force est appliqué à l'extrémité du pneu.

Ce qu'il faut donc calculer, c'est la Force Motrice ! et cette force motrice va différer en fonction de la taille de ta roue.

Force( Newton ) = Couple (Newton.mètre) / Rayon( mètre).

Pour un couple identique, plus le rayon est grand moins il y aura de force motrice :

10 pouces  = 0,254m -> Rayon = 0,127m  -> Force motrice =  127 / 0,127 = 1000 N

16 pouces = 0,406m  -> Rayon = 0,203m -> Force motrice = 127 / 0,203 = 625 N

18 pouces = 0,457m -> Rayon = 0,228m -> Force motrice = 127 / 0,228 = 557 N

pour récapituler, à l'instant "T" où ta roue est entrain d'effectuer 1 tour par seconde, et que ton contrôleur lui injecte 1000 Watt :

ton moteur génère 800W, équivalent à un couple de 127 N.m, ce qui engendre une force motrice de 625 Newton sur ta roue de 16 pouces.

 

C'est pourquoi dans les grimpées de côtes ou accélération, une grosse roue doit débiter plus d'énergie qu'une petite roue pour avoir une force motrice identique.

 

Là, c'était pour la partie Théorique. Dans la pratique, il y a d'autres paramètres à prendre en compte.

 

5) De la théorie à la pratique :

Par exemple, le poids du wheeler et de la roue est important. car dans une côte, le poids va générer une Force inverse à celle de la Motricité, et donc la roue va devoir débiter une énergie supplémentaire pour générer une force motrice plus conséquente pour faire avancer le wheeler.

après, ya la résistance de l'air sur le wheeler, la température, les différentes techno, les rendements.... tout un tas de truc !

 

Moralité : NE JAMAIS SE FIER AUX DONNEES MARKETING !!!!

Modifié le 20 juillet 2018 par Stanor

[Stanor]

donc, que le contrôleur de ta TESLA crache 6000W, ça ne m'étonne pas. Touches le moteur après une bonne longue grimpette, tu va être surpris de la chaleur

Sur mes côtes pourries, j'ai déjà monitoré ma Mten3 à 4500W. et ce n'est qu'une 10 pouces pour un moteur de 800W nominal. ( et j'ai une lamelle d'acier plaqué nickel sur ma batterie qui commençait à fondre au bout de 2 mois d'utilisation... )

Modifié le 20 juillet 2018 par Stanor

[Stanor]

ha oui, et aussi, il n'y a pas que le moteur où il y a une perte d'énergie par chaleur.

Le contrôleur aussi perd de l'énergie au niveau des Mosfet, c'est pour cela qu'il y a un radiateur et un ventilo dans la tesla 

tu as donc de la déperdition au niveau du contrôleur, des câbles et du moteur. tout ceci réduit le résultat de la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique.

Modifié le 20 juillet 2018 par Stanor

[Confusius15]

Le 20/07/2018 à 12:25, Stanor a dit :

@koto , j'ai des bout d'info sur plusieurs sujets qui peuvent t'intéresser. Je vais essayer de te résumer cela :

1) Le Marketing :

La première erreur que l'on fait tous, c'est de prendre en considération les données techniques des moteurs comme les valeurs réellement exploitées par les constructeurs de monoroue. Ce qui est totalement faux. Ces données technique sont juste une info pour donner les conditions d'utilisations optimales d'un moteur à une puissance délivrée constante, et éviter ainsi sa détérioration précoce. quand on parle de puissance nominale ou crête, c'est de l'électricité dont on parle et non de la puissance mécanique. à des puissances constantes plus élevées, les matériaux utilisés chauffe trop, et quand la matière chauffe, elle se dilate ( c'est un paramètre très important dans la mécanique de précision ).

Hors, comme tu as pu le remarquer, la puissance délivré par le contrôleur peut être bien supérieur aux données techniques. Ses piques de puissances sont relativement ponctuelles où fournis sur de court terme. C'est le choix du fabriquant afin de permettre a ton moteur d'augmenter son couple.

On peut très bien balancer 6000W dans un moteur de 250W pendant une seconde. le moteur va quand même prendre tarif, mais imagine si tu le fait pendant 1 heures, il y a du métal qui va fondre 

2) conversion puissance électrique / puissance mécanique :

je ne t'apprend rien en te disant que Puissance électrique = Tension x Intensité.

Faut savoir qu'un moteur n'est jamais parfait. Il a un coefficient de rendement. C'est une donnée technique que se garde bien de donner les fabricants de monoroue car c'est pas très marketing.  pour t'expliquer cela, je fais le choix arbitraire d'un rendement de 80%. Lors de la conversion de l'énergie électrique en énergie mécanique, 20% d'énergie vont êtres perdu ( plusieurs types de perte : perte par friction de l'arbre du rotor, l'effet joule (chaleur ),... ) autrement dit, si ton controleur envoi 1000W électrique, ton moteur fournira que 800W mécanique.

 

Jusque là, rien de compliqué. Maintenant, on va corser la chose ->  la génération du couple.

3) Couple du moteur :

une fois que tu connais la puissance max que peut débiter ton contrôleur et si tu arrives à connaitre le rendement du moteur, tu as ta puissance mécanique max (théorique car effectivement, la température joue son rôle ) pouvant être délivré par ton moteur. Le couple va dépendre du nombre de rotation que va faire ta roue à un instant T. moins ta roue tourne plus elle aura de couple, plus ta roue tourne plus elle aura de couple ( dans le sens où la puissance généré de base est constante ). si je prend un moteur à l'arrêt et que je l'alimente avec 10W en constante, au démarrage elle va développer le max de son couple vis à vis des 10w, et dès qu'elle a atteint sa vitesse max par rapport aux 10w, elle n'aura plus de couple.

La formule :  Couple (Newton.mètre) = Puissance / w (radian.s^-1 )

w =( vitesse de rotation tr/s) x 2 x Pi(3,14)

admettons, ta roue effectue un tour par seconde et elle fourni une puissance de 800w mécanique, tu génères donc un couple de : C = 800w / ( 2x 3,14) = 127 N.m

[ a titre indicatif, j'exerce un couple de 115 N.m quand je ressers les écrous des pneus de ma voiture avec un outil dédié. ]

Maintenant que tu connais ton couple, ce n'est pas encore la valeur sûr pour comparer ta monoroue de 16 pouces, avec une monoroue de 18 ou de 10 pouce.

4) Force Motrice :

La force motrice, c'est celle que tu ressens essentiellement lorsque tu accélères, tu grimpe une côte ou tu maintiens ta vitesse. Cette force est appliqué à l'extrémité du pneu.

Ce qu'il faut donc calculer, c'est la Force Motrice ! et cette force motrice va différer en fonction de la taille de ta roue.

Force( Newton ) = Couple (Newton.mètre) / Rayon( mètre).

Pour un couple identique, plus le rayon est grand moins il y aura de force motrice :

10 pouces  = 0,254m -> Rayon = 0,127m  -> Force motrice =  127 / 0,127 = 1000 N

16 pouces = 0,406m  -> Rayon = 0,203m -> Force motrice = 127 / 0,203 = 625 N

18 pouces = 0,457m -> Rayon = 0,228m -> Force motrice = 127 / 0,228 = 557 N

pour récapituler, à l'instant "T" où ta roue est entrain d'effectuer 1 tour par seconde, et que ton contrôleur lui injecte 1000 Watt :

ton moteur génère 800W, équivalent à un couple de 127 N.m, ce qui engendre une force motrice de 625 Newton sur ta roue de 16 pouces.

 

C'est pourquoi dans les grimpées de côtes ou accélération, une grosse roue doit débiter plus d'énergie qu'une petite roue pour avoir une force motrice identique.

 

Là, c'était pour la partie Théorique. Dans la pratique, il y a d'autres paramètres à prendre en compte.

 

5) De la théorie à la pratique :

Par exemple, le poids du wheeler et de la roue est important. car dans une côte, le poids va générer une Force inverse à celle de la Motricité, et donc la roue va devoir débiter une énergie supplémentaire pour générer une force motrice plus conséquente pour faire avancer le wheeler.

après, ya la résistance de l'air sur le wheeler, la température, les différentes techno, les rendements.... tout un tas de truc !

 

Moralité : NE JAMAIS SE FIER AUX DONNEES MARKETING !!!!

Concrètement, tout ceci est super intéressant pour "comprendre" les fondements et je t'en remercie, est-il possible de "comparer" les différentes roues du marché actuel avec cette force motrice. Ce que je veux dire par là c'est est-il possible pour chaque roue de calculer leur force motrice même à vitesse donnée (exemple 25 km/h) ? Autre question, dans ta formule du couple, quand tu calculs w, est-ce que ça ne fait pas intervenir à nouveau la vitesse dans le sens où en l'absence de dérapage, le tour effectué par la roue a servi à faire avancer (ou reculer) la roue d'une distance égale à la circonférence du pneu ? Ainsi, si je roule à 25 km/h sur une 16 pouces, 25 km/h ≈ 6,94m/s ; 1 tour ≈ 1,275 m => 5,44 tours/s

[jbwheel]

Le 22/07/2018 à 10:44, Confusius15 a dit :

Ce que je veux dire par là c'est est-il possible pour chaque roue de calculer leur force motrice même à vitesse donnée (exemple 25 km/h) ?

Non car il ne s'agit que du moteur, reste la logique au niveau de la carte de puissance. En définitive c'est comme les voitures, il faut passer la voiture sur le banc et faire des essais. La cylindrée ne suffit pas.

[Stanor]

@Confusius15 Je prend l'exemple de la tesla de @koto qui lui indique des pics à 6000W, on ne sais pas d'où provient la mesure de la puissance ( entrée ou sortie de carte mère ). il y a de forte chance que cela soit du côté batterie, donc entrée de carte mère. Les mosfets dégagent énormément de chaleur, donc il y a de la perte énergétique à ce niveau là. nous ne connaissons pas de rendement de la carte mère, mais des 6000W, on est peut etre passé à 5700W de puissance électrique en sortie de carte . on ne connait pas non plus le rendement du moteur. si le rendement est de 80%, on tombe à 4560W en puissance Mécanique. et encore, c'est suivant l'état du moteur à ce moment là, car la chaleur altère le fonctionnement du moteur. et si on ignore les frictions et la résistance à l'air, il faut absolument prendre en compte le poids de la roue dans l'équation pour le comparer aux autres roues.

Et pour finir, le paramétrage de la carte mère peu aussi brider ou affiner le coefficient d'accélération de la roue pour permettre de protéger le circuit contre la surchauffe. autrement dit, comme l'a évoqué @jbwheel, si on veut effectuer un comparatif propre, c'est un banc de teste dédié à la monoroue.

[Invité]

C'est sur qu'en prenant la tension des batteries et le courant du moteur le calcul de la puissance est erroné.

 

[koto]

Ok. Donc finalement ces relevés ne sont utiles réellement qu'en comparant la machine avec elle-même.

En ce qui concerne la puissance mécanique, nous n'avons que nos ressentis pour apprécier les choses. C'est vrai qu'au final c'est ça le plus important. Est-ce que ça grimpe, est-ce q ue ça franchit certains obstacles, est-ce que ça en chauffe pas trop, est-ce que ça freine bien, ça peut rouler à quelle vitesse sans danger quand je suis dessus, etc...  ? 

[Stanor]

oui @koto tu as bien résumé. il faut faire des tests comme tu le fais et comme fait Marty Backe.

un parcours de stress identique pour toutes les roues, voir la capacité maximale de franchissement et le ressenti qui va te permettre de faite un classement

[Stanor]

une chose où moi je fais gaffe ces derniers temps, c’est la température du moteur après mon parcours de 10 km dans mes côtes. avec cette chaleur, le moteur a du mal à refroidir.

une prise de mesure 5 minutes après extinction, dans une pièce à 25ºC ( utilisation 10km par une temp extérieur de 33°C ) : 54ºC.

ça ne parait pas énorme, mais faut se dire que ce n’est que la température des flasques. la vrai température qui est non sondable, c’est celle des bobines à l’intérieur qui doivent bien chauffer.

en tout cas, les fils de la CM 14AWG on une gaine silicone résistant jusqu’à 200ºC et sont intactes. néanmoins, le produit tropicalisant que j’ai mis sur la CM s'écaille au niveau des fils. 

[Techos78]

il y a 22 minutes, Stanor a dit :

(...) une prise de mesure 5 minutes après extinction, dans une pièce à 25ºC ( utilisation 10km par une temp extérieur de 33°C ) : 54ºC.
ça ne parait pas énorme, mais faut se dire que ce n’est que la température des flasques. la vrai température qui est non sondable, c’est celle des bobines à l’intérieur qui doivent bien chauffer. 5;;;°

Par curiosité, quel est ton instrument de mesure ? Pour mesurer la température du carter moteur (en aluminium anodisé), un peut utiliser une sonde par contact (généralement à base de thermocouple) avec éventuellement un peu de pâte thermique. Mais les mesures par infrarouge sont assez pratiques, quand on ne cherche pas une grande précision...

Edit : Le moteur chauffe à cause de l'énergie qu'on y injecte, mais également à cause du pneumatique qui chauffe la jante...

Modifié le 7 août 2018 par Techos78

[Stanor]

il y a 19 minutes, Techos78 a dit :

Par curiosité, quel est ton instrument de mesure ? Pour mesurer la température du carter moteur (en aluminium anodisé), un peut utiliser une sonde par contact (généralement à base de thermocouple) avec éventuellement un peu de pâte thermique. Mais les mesures par infrarouge sont assez pratiques, quand on ne cherche pas une grande précision...

Edit : Le moteur chauffe à cause de l'énergie qu'on y injecte, mais également à cause du pneumatique qui chauffe la jante...

infrarouge

[Stanor]

quand je m’arrête, je palpe systématiquement avant de rentrer chez moi.  la flasque est brulante au touché, et la jante tiède.