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Calculs Energétiques
Cette feuille de calcul a été créée et partagée par l'equipe EXPLORA INNOVATION pour faciliter le dimensionnement d'un véhicule électrique se déplaçant linéairement sur un parcours en pente.
Makers, Inventeurs, parez vos méninges...
Dimensionnement d'un vélo électrique, d'un véhicule à parcours cycliques, calcul d'autonomie de la batterie, comparaison de technologies de cellules batteries, aérodynamisme... Le tout en une seule feuille de calcul !
Chaque paramètre est expliqué et détaillé en bas de page.
Ancre 1
Scénarios :
Distance parcourable pour une batterie donnée :
Cette configuration permet de calculer la distance réalisable en fonction du parcours à réaliser et d’une batterie donnée. La puissance motrice nécessaire est également calculé.
Energie nécessaire pour faire un trajet :
Cette configuration peut être utile dans le cas d’un dimensionnement d’une batterie. En entrant les caractéristiques du parcours à réaliser et la masse totale de l’ensemble à déplacer (utilisateur, équipement, électronique etc…), il est possible de calculer la consommation énergétique pour réaliser un trajet.
La puissance motrice nécessaire est également calculé.
Cela peut par exemple être utilisé pour calculer la puissance développée par un cycliste.
scénario
Caractéristiques batteries :
Dans cette section, il est possible d’entrer les caractéristiques de la batterie.
La liste déroulante permet d’indiquer l’énergie massique et le poids, la capacité en [Ah] et la tension de la batterie, ou la capacité [Wh] de la batterie (énergie).
Il est alors possible de calculer l’énergie embarquée disponible.
batterie
Parcours :
Pente moyenne :
Il est possible d’indiquer soit la pente moyenne en %, soit en degré à l’aide de la liste déroulante.
La pente en pourcentage se calcule en faisant la différence de hauteur entre l’arrivée et le départ divisé par la distance horizontale entre ces 2 points, multiplié par 100.
La pente en degré est l’angle entre la route et l’horizontale.
Dénivelé :
Il est possible d’indiquer soit le dénivelé soit la distance du trajet à réaliser à l’aide de la liste déroulante.
Attention, dans le cas où il n’y a pas de pente moyenne, il faut choisir la distance.
Vitesse vent :
C’est la vitesse du vent extérieur s’exerçant sur l’engin. Si le vent est de face, il faut indiquer une vitesse négative.
Cela permet de calculer la vitesse relative du corps par rapport à l’air.
Les pertes aérodynamiques sont calculées en fonction de la vitesse relative du corps par rapport à l’air, de la masse volumique du fluide, du coefficient de trainée et de la surface frontale.
Engin motorisé :
Masse totale :
La masse totale correspond à la somme des masses composant l’engin motorisé. Cela peut être la masse de la structure mécanique, de l’utilisateur, des composants électroniques etc…
Attention, la masse totale comprend également la masse batterie.
parcours
Engin motorisé
Paramètres additionnels :
Rendement batterie :
Le rendement batterie est un nombre sans dimension qui mesure l’efficacité d’une batterie à transformer l’énergie chimique en énergie électrique.
Rendement moteur :
Le rendement moteur est un nombre sans dimension qui mesure l’efficacité d’un moteur à transformer la puissance d’entrée (électrique, thermique) en puissance de sortie mécanique.
Sur un véhicule électrique, le rendement moteur est estimé à 95%.
Rendement mécanique :
Le rendement mécanique est un nombre sans dimension qui mesure l’efficacité d’un mécanisme à transformer la puissance d’entrée en puissance de sortie.
L’efficacité maximale pour un vélo bien entretenu varie entre 91% et 98% et pour un vélo mal entretenu, ce rendement peut descendre jusqu’à 80%
Ces pertes peuvent provenir de la chaine, des frottements des roulements, du moyeu, du dérailleur etc…
Température extérieure :
La température extérieure permet de calculer la masse volumique de l’air.
La masse volumique de l’air est prise en compte pour calculer les pertes aérodynamiques
Coefficient de trainée :
Ce coefficient sans dimension caractérise la résistance d’un objet dans un fluide. Il dépend de la géométrie de l’objet concerné.
Plus ce coefficient est petit, moins il y a de pertes aérodynamiques.
Surface frontale :
La surface frontale est la surface projetée suivant la trajectoire du fluide sur un plan perpendiculaire à cette trajectoire.
Plus ce cette surface est petite, moins il y a de pertes aérodynamiques.
Coefficient de résistance au roulement :
Le coefficient de résistance au roulement est sans dimension.
Lorsque l’on fait tourner un cylindre, cela correspond à le renverser.
Les pertes au roulement correspondent à cette fore nécessaire pour le renverser.
Cette force dépend de la surface de contact entre les 2 supports, de la pesanteur et de la force normale entre l’objet en question et le support.
parametres +
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