Augmenter la puissance des roues (vitesse) a-il un sens?

[nrvfromcnr]

à l’instant, RolluS a dit :

@Stanor, c'est loin derrière moi la physique mais il me semblait que P=C*w (w pour Omega, j'ai pas de clavier avec caractères latins).
Dans tes exemples tu prends w=2π rad/s, pour qu'elle raison ?

Pour que l'équation aux dimensions soit respectée.

Si il avait pris la vitesse en tr/min il n'aurait pas eu des Newton  

Nrv

[Stanor]

''ai simplifié au maximum, en partant du principe que nous réalisons 1 tour de roue par seconde.

[jbwheel]

@RolluS je pense que c'est @Stanor qui s'est poutré, c'est bien plus compliqué que ça et le couple ne fait que diminuer en fonction de la vitesse de rotation jusqu'à 0 ou la chute. Le meilleur rendement énergétique est par ailleurs obtenu vers la gauche du graphe, grosso modo à 1/5 - 1/4 de la vitesse de rotation max du moteur à vide.

Pour moi la puissance nominale est celle qui peut être tenue en continu, indépendamment du couple et du nombre de rotation du moteur. Comme c'est une valeur ponctuelle, elle est obtenue ponctuellement selon les circonstances, ex : j'appuie contre un mur avec une certaine pression. On voit par contre que la puissance max n'est délivrée qu'à une seule valeur de vitesse.

 

 

 

Modifié le 25 août 2017 par jbwheel

[Stanor]

Les graphes de la gt16 présents en milieu de cette page ( ceux prenant en compte la puissance ) montre bien ce que j'ai démontré.

@jbwheel j'ai bien précisé que c'était théorique, que ça ne prenait pas en compte tous les paramètres, et que l'augmentation de la vitesse faisait chuter le couple

 

[jbwheel]

Je regrette @Stanor mais il s'agit de définition et non pas de démonstration. Quelle est ta définition de puissance nominale / puissance en crête ? et ou les places tu sur mon graphe théorique ? Sur les courbes de la GT16 ? 

Et tu as fait tout un tas de calcul pour en tirer des conclusions qui sont loin d'être théoriques. 

Modifié le 25 août 2017 par jbwheel

[Stanor]

Après avoir consulté différentes pages internet à ce sujet, j'ai remarqué que cela avait déjà été abordé sur ce forum.

néanmoins j'ai trouvé un site qui explique simplement les choses. Pour résumer :

Un moteur électrique peut être capable de développer 2,5 fois sa puissance nominale, voir 3 fois plus ponctuellement si le contrôleur le permet.

cette augmentation peu être produite lors de montée ou d'accélération.

cette puissance est inutile à haute vitesse puisque l'inertie de la roue génère cette dernière.

https://www.tomy-bike.fr/content/25-quel-est-la-puissance-d-un-velo-electrique

en examinant le graphe de la GT16, c'est clairement ça. Lors des phases d'accélération, la roue débite plus de 3000W, et viens se réduire quand la vitesse est constante. Pour ce qui est des pentes, le graphe est trop concentré pour décrypter les données.

[Stanor]

Tout ça pour dire :

qu'un moteur monté sur une roue de 10" aura un meilleur rendement dans les accélérations et les pentes qu'un moteur identique monté sur une 16".

le cas de la ks16s vis à vis de la MS3 en est l'exemple parfait. La puissance en Crète solicité par la KS16s 16" lors des accélérations montre qu'elle est plus performante que la MS3.

c'est mécanique, un couple exercé sur un cylindre de petite taille aura une force supérieur à son extrémité par rapport à un gros cylindre

Modifié le 25 août 2017 par Stanor

[jbwheel]

Ok pour les évidences, sauf que les moteurs ne sont pas identiques et à puissance nominale moteur équivalente tu peux choisir de travailler en couple ou pas (MCM4 - HS). Le bridage vient aussi de l'électronique de contrôle (refroidie ?). Autre exemple, la rockwheel GR16 qui travaillait sur la transmission pour sortir 30km/h avec une petit moteur et un poids plume aux alentours de 10kg.

De plus, ne pas confondre puissance électrique (les courbes de la GT 16...) et puissance nominale moteur, de travail. La relation n'est pas évidente, encore moins en charge...

Au démarrage (accélération initiale) l'efficacité est quasi nulle -> de la chaleur et les plus grosses consommations en courant. Et clairement il vaut mieux prévoir un bridage ! À 80% de la Vmax, 80% d'efficacité et une consommation 3-4 fois plus faible du moteur, sauf que la charge augmente avec le carré de la vitesse...

Enfin, parlons de la puissance crête avec l'exemple de la GT 16 :  dispo uniquement à Vmax moteur (valeur?)/2, 3000W à 50% d'efficacité du moteur = 4500W consommés rien que par le moteur, ajouter le rendement du contrôleur... Ça commence à causer (et chauffer), mais dans quels cas de figure ?

Et avec tout ça, on a pas encore parlé de la puissance nominale de fonctionnement du moteur   qui est le max disponible qui peut être tenue indéfiniment (sans augmentation de température), bon courage...

Un beau diagramme (toujours pas de P nominale)

Ils sont bien chez Tomy bike, et pour caractériser la puissance d'un VAE, il est question de puissance électrique instantanée que nous n'avons pas, de puissance électrique maximum (batterie + contrôleur) que nous n'avons pas plus, qui seraient modulées par l'algorithme d'une roue car contrairement au vélo, la vanne n'est pas ouverte en grand, même quelques secondes sinon la roue part sans le rider. Et si l'algorithme vient corriger souvent, il a besoin de le faire moins fort à chaque fois... Et pour finir, Tomy mentionne la puissance du contrôleur et celle de la batterie, que nous n'avons évidemment pas.

 

[Stanor]

On est parti trop loin dans l'étude des puissances des moteurs, moi même je me suis retrouver à mettre le nez dans des pdf d'IUT ?. J'ai cherché plus simple et j'ai fini par comprendre.

Dans un premier temps il faut expliquer ce qu'est la puissance nominale d'un moteur : c'est la puissance à laquelle le moteur peu fonctionner sans provoquer la détérioration de ses composants.

pour ce qui est dès puissance énergétique appliqué à ce moteur, je cite des cours de collèges ? :

"Si la puissance électrique fournie à un appareil est inférieure à sa puissance nominale alors son efficacité est inférieure à celle prévue.Si la puissance électrique fournie à un appareil est supérieure à sa puissance nominale alors son efficacité est supérieure à celle prévue mais la détérioration risque d’intervenir plus rapidement."

 

Maintenant, venons expliquer la puissance crête :

On a tendance à penser au moteur, mais c'est plutôt au système de distribution de l'énergie à qui il faut mettre l'étiquette de puissance crête. En gros c'est lui qui va balancer une puissance supérieur à la puissance du moteur sur une courte période sous forme alternatif ( d'où la valeur crête ), pour éviter de tout cramer. Pour nos roues, ça se traduit par un gros débit d'énergie vers nos moteurs lors des phases démarrage.

en gros, pour l'étude d'une accélération, il faut oublier la puissance nominale du moteur. Il faut s'intéresser à cette fameuse puissance crête qui va être envoyé par la carte mère au moteur.

le soucis ici, c'est qu'il nous faut la puissance efficace qui est calculé en fonction de la puissance crête. Le vrai soucis, c'est qu'il nous faut connaître le vrai type de signale pour calculer la valeur efficace ( sinusoïdale, carré, triangulaire, où tout autre forme dégueulasse à traiter ? ).

pour nous simplifier la vie, on peu partir du principe que nous avons un joli signal carré ce qui fais que la puissance crete = puissance efficace.

une fois ce paramètre pris en compte, il faut étudier le couple du moteur à bas régime ( une rotation par seconde ça simplifie les choses  ) en considération que l'engin est en phase d'accélération, en reprenant les calculs effectués précédemments. Puis l'histoire du diametre de la roue  pour connaître la force appliquer à son extrémité.

on ne peut pas avoir le même raisonnement sur une phase d'accélération lorsque le moteur est déjà en régime élevé.

Modifié le 26 août 2017 par Stanor

[RolluS]

[mention=202]RolluS[/mention] je pense que c'est [mention=1478]Stanor[/mention] qui s'est poutré, c'est bien plus compliqué que ça et le couple ne fait que diminuer en fonction de la vitesse de rotation jusqu'à 0 ou la chute. Le meilleur rendement énergétique est par ailleurs obtenu vers la gauche du graphe, grosso modo à 1/5 - 1/4 de la vitesse de rotation max du moteur à vide.
Pour moi la puissance nominale est celle qui peut être tenue en continu, indépendamment du couple et du nombre de rotation du moteur. Comme c'est une valeur ponctuelle, elle est obtenue ponctuellement selon les circonstances, ex : j'appuie contre un mur avec une certaine pression. On voit par contre que la puissance max n'est délivrée qu'à une seule valeur de vitesse.
 
 
 

Merci, je parlais de la valeur, pas de ses dimensions, j'ai probablement pas formulé correctement ma question.

De toute façon, comparer le couple d'une roue de 10" qui tourne à 1Hz avec une de 16" qui tourne à 1Hz est faux.

Aussi, il est question d'équilibrer un pendule inversé, et je crois que plus le bras de levier est long, plus c'est facile. Ainsi un moteur de 500W sur une roue de 16 pouces a sûrement plus de facilité qu'un moteur de 800W sur une roue de 10 pouces. La puissance (et le couple résultant) limitera surtout la VMax.
C'est juste mon expérience car j'ai testé quelques configs.

[Stanor]

il y a 46 minutes, RolluS a dit :

Merci, je parlais de la valeur, pas de ses dimensions, j'ai probablement pas formulé correctement ma question.

De toute façon, comparer le couple d'une roue de 10" qui tourne à 1Hz avec une de 16" qui tourne à 1Hz est faux.

Aussi, il est question d'équilibrer un pendule inversé, et je crois que plus le bras de levier est long, plus c'est facile. Ainsi un moteur de 500W sur une roue de 16 pouces a sûrement plus de facilité qu'un moteur de 800W sur une roue de 10 pouces. La puissance (et le couple résultant) limitera surtout la VMax.
C'est juste mon expérience car j'ai testé quelques configs.
 

Attention @RolluS dans la compréhenssion du système de bras de levier. Là on est dans une situation où le pivot de ton bras de levier exerce un couple généré par le moteur et non une force externe à l'une des extrémités

Rien de Tel qu'un schéma pour comprendre :

admetons que L1 c'est le rayon de ta roue de 10" et L2 le rayon de ta roue de 16". "O" est l'axe de ton moteur. Ce dernier va générer un Couple en fonction de la puissance de ton moteur. La force générée au point "A" de ta roue de 10" sera supérieur à la force générée au point "B" de ta roue de 16"

 

 

Comparer le couple est tout à fait logique. Ça permet de constater le pouvoir tractant d'une roue.

en revanche comparer la vitesse des roues est tout à fait illogique puis-ce que la distance parcouru par la roue des 10" est inférieur à celle de 16" en une rotation. Et ce, quelque soit la puissance du moteur.

mais là, ce qui nous intéressait de connaître, c'était le pouvoir tractant des engins en phase de démarrage où monté de côtes.

Modifié le 27 août 2017 par Stanor

[RolluS]

Ton schéma est bon mais ton interprétation fausse.
Rien de tel que d'équilibrer le système et de faire 1 schéma par taille de roue.

Le bonhomme R est maintenu en équilibre par la force F (tangentielle à la roue) on est d'accord.

Maintenant, peux tu stp ajouter les moments en O nécessaires pour obtenir F1 et F2?

[Stanor]

Le schéma, je l'ai pris sur le net. Je suis pas en mesure de le créer sur un iphone ?

Ce qu'il y a, c'est que tu restes bloqué dans l'idée du système de bras de levier, à savoir que sur un bâton de 3 mètres, tu places un pivot à une distance de 1 mètre. Tu vas exercer une force sur l'extrémité du côté des 2 mètres, et donc générer une force de levé à l'extrémité des 1 mètres, dont cette force sera bien évidemment supérieur. Dans ton action, tu auras généré un couple au niveau de ton pivot. La rotation est la même des deux côtés, mais la vitesse aux extrémités n'est pas la même.

mais comme je te le redis, là, on est dans une situation où il n'y a aucune force "extérieur" qui est exercé au niveau des extrémités. Et pourtant, il y a bien la présence d'un couple au niveau du pivot. Et ce couple, il est généré par l'axe du moteur.

et là, tu a une formule mathématique :

Couple(N.m) = Force(N) x Distance(M).

pour connaître la force appliquée à une certaine distance quand on connaît la distance et le Couple :

Force(N) = Couple(N.M) / Distance(M).

 

[RolluS]

Donc sur une roue plus petite, le moteur doit fournir plus de couple pour obtenir une force plus importante pour garder le bonhomme en équilibre.

[Stanor]

[je corrige ma première phrase car elle n'est pas coérente ]

C'est le nombre de rotation qui va différencier une petite d'une grande roue. Si je me penche en avant et que ma petite roue doit faire une rotation pour me remettre droit, la grande roue, elle n'aura qu'une demi-rotation à faire ( à la louche ). Par contre, tout dépend de la puissance nécessaire et de la rapidité de l'exécution de cette acte d'équilibrage. Et d'autant plus qu'il y a encore de nombreux autres paramètres à prendre en compte lorsqu'on est déjà en mouvement

[fin édition]

jusqu'à présent, on parlait d'accélération sans prendre en compte tous les paramètres externe. Maintenant je comprend mieux pourquoi tu es focalisé sur ton idée.

Non, la, jusqu'à présent, c'était de déterminer la capacité tractante de nos roues.

mais c'était pour mettre en avant que plus le diamètre de la roue augmente, plus il faut un moteur puissant pour pouvoir gérer les accélérations et la monté des côtes. Après, pour le comportement de la roue à vitesse de croisière sur du plat, peut importe la puissance, tant qu'elle est assez suffisante pour maintenir sa vitesse et l'équilibre du wheeler.

Modifié le 27 août 2017 par Stanor

[Stanor]

Juste pour en revenir au sujet augmenter la puissance de nos roues a t'il un sens ?

la réponse est naturellement oui pour ce qui est de la capacité à accélérer et le côté sécuritaire, surtout si l'on choisi une roue de diamètre supérieur. Mais qui dit augmentation de la puissance dit possibilité d'aller plus vite, et là par contre sur la voie plublique, je dis pas non au bridage de la vitesse, mais en off-road, on doit pouvoir laisser sa liberté au wheeleur de mettre sa vie en danger

[RolluS]

Ok, donc tu étais focalisé sur le fonctionnement d'un vélo, et moi d'une monoroue...

Sans prendre en compte les éléments externes (montée, plat, capacité de traction), voici comment fonctionne nos roues:
- Le couple induit par la position du pilote est détecté par accéléromètre et gyroscope
- La carte pilote ensuite le moteur pour annuler ce couple en créant un couple égal opposé, grâce à la gestion du courant.
- Pour fermer la boucle de régulation, la carte utilise:
-- les capteurs à effets hall à basse vitesse (arrêt, marche au pas, pas de course)
-- la mesure de la force contre électromotrice à vitesse plus élevée (quelle annule en créant la FEM opposée)

La création de ce couple opposé au couple de renversement induit donc une accélération ou un freinage.
Plus la roue est grande, et plus le moteur, grâce au bras de levier de la roue, aura de facilité à créer ce couple opposé en limitant la rotation de la roue. Ainsi, il faut appuyer plus fort sur une grande roue que sur une petite roue pour obtenir la même accélération.

As tu déjà monté une cote avec la Gotway Monster? Avec la Gotway Luffy ?

[Stanor]

Oui,, maintenant que tu exposes ton point de vu, je comprend mieux ?

Effectivement, j'ai étudié la roue sur sa phase d'accélération comme ci c'était un  VAE, mais c'était dans l'unique optique de comprendre le plus simplement la phase de démarrage. Mais on a pas abordé le sujet dans le même sens ?, d'où mon incompréhension sur le coup. Sorry ?

Modifié le 27 août 2017 par Stanor

[0rsa]

Comment se fait-ce () qu'aucune roue ne prenne en compte le poids de l'utilisateur (que ce soit manuellement via la saisie dans une app ou de manière automatique lorsque le pilote grimpe dessus) pour adapter notamment la vitesse maximale en fonction de son utilisateur ?

Une roue se retrouve finalement à rouler à la même vitesse avec un utilisateur de 60 Kg ou de 100 Kg alors que la puissance demandée ne sera absolument pas la même pour ces deux profils ?

[RolluS]

@stanor ah ben voilà, on parlait de deux choses différentes en fait, voilà qui est clair maintenant

 

@0rsa je pense que le tiltback ou l'alarme de base est réglé par rapport au poids maxi. Après l'état de la route difficilement mesurable doit aussi être pris en compte.

 

Là où je te rejoins, c'est l'alarme 80% de puissance, fixe. Cette marge se révèle peut-être trop faible pour une personne de 120kg et trop forte pour une personne de 60 kg..

Ainsi il serait facile de mettre dans l'application le poids du pilote, et du coup que cette alarme soit calculé de 60 à 85% par exemple..