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Prise en main de la maquette e-traction a. Fiche pédagogique p 2 b. Analyse fon

Prise en main de la maquette e-traction a. Fiche pédagogique p 2 b. Analyse fonctionnelle du système réel : F-City . p 3 c. Analyse fonctionnelle de la maquette e-traction. p 4 d. Mise en œuvre de la maquette e-traction. p 6 Voiture électrique pour la mobilité urbaine : Prise en main de la maquette e-traction Lionel COMTET, Lycée Viette, Montbéliard Page 1 Véhicule F-city Maquette e-traction a. Fiche pédagogique. Problématique : Quelle est la constitution d’un véhicule électrique destiné à la mobilité urbaine ? Sa conception doit-elle tenir compte des mêmes problématiques qu’un véhicule destiné à une utilisation inter-urbaine ? ________________________________________________________________________ Formation concernée : BAC STI2D tronc commun.  Partie du programme : 1 : Principes de conception des systèmes de développement durable 1.1 : Paramètres de compétitivité. 1.1.3 : Compromis complexité-efficacité-coût. 2 : Outils et méthodes d’analyse et de description de systèmes. 2.1 : Approche fonctionnelle des systèmes. 2.1.1 : Organisation fonctionnelle d’une chaîne d’énergie. 2.3 : Approche comportementale. 2.3.5 : Comportement énergétique des systèmes. Connaissances nouvelles : - relation fonction-coût-besoin (niveau taxonomique 1). - relation fonction-coût-réalisation (niveau taxonomique 1). - nature et caractéristiques des sources et des charges (niveau taxonomique 1). - Caractérisation des échanges d’énergie entre source et charge (adaptabilité au profil de charge) (niveau taxonomique 1). Temps consacré à la séquence d’apprentissage : 4 h00 Séquence réalisée en fin de premier trimestre de première. Matériels nécessaire : - Maquette e-traction. - Multimètre. - Pince ampèremétrique. - Poste informatique avec possibilité d’accès à Internet. Travail en binôme. Particularités : - Travail avec accès de pièces sous tension (tension inférieure à 50 V). - Formation à la sécurité électrique préalable conseillée. Voiture électrique pour la mobilité urbaine : Prise en main de la maquette e-traction Lionel COMTET, Lycée Viette, Montbéliard Page 2 - Formation aux appareils de mesure conseillée. Voiture électrique pour la mobilité urbaine : Prise en main de la maquette e-traction Lionel COMTET, Lycée Viette, Montbéliard Page 3 b. Analyse fonctionnelle du système réel : la F-City. 1.1- A l’aide du document ressource 1 pages 12 à 17, compléter le diagramme « la bête à corne ». A qui rend-il service ? Sur quoi (qui) agit-il ? - Personnes Personnes, marchandises, … Dans quel but ? Se déplacer en zone urbaine 1.2- A l’aide du document ressource 1 pages 12 à 17, compléter les légendes liées aux photos en utilisant les termes : Roue 155/65 R14 ; caisse ; Réducteur 1/10 +différentiel ; Rack batterie - NiMh 72V ; Moteur - PN = 8 kW ; amortisseur. Voiture électrique pour la mobilité urbaine : Prise en main de la maquette e-traction Lionel COMTET, Lycée Viette, Montbéliard Page 4 Système : Véhicule F-city Rack batterie Ni-Mh 72V Roue 155/65 R14 Réducteur 1/10 +différentiel Amortisseur Caisse 1.3- A l’aide du document ressource 2 « ‘Désignation d’un pneumatique de voiture », page 18, établir l’expression littérale donnant le rayon extérieur R de la roue en fonction du diamètre de la jante Di, et de la hauteur du flanc H. En déduire la valeur de R en mm. c. Analyse fonctionnelle de la maquette e-traction  Après avoir lu la mise en service du système et la procédure de déverrouillage du capot, pages 19 à 21 déverrouiller celui-ci afin d’effectuer les observations nécessaires pour répondre aux questions suivantes. 2.1- Identifier, sur les photos ci-dessous, les différents solutions technologiques : roue ; double cardans ; batteries Gel Plomb 12V 100 Ah ; système poulies courroie ; super condensateur 3 x 58 F-15V ; Moteur asynchrone : 15V-123 Hz-PN = 1,7kW ; Variateur de vitesse Curtiss ; joystick ; pneu ; amortisseur ; écran de contrôle ; pédale d’accélération. Voiture électrique pour la mobilité urbaine : Prise en main de la maquette e-traction Lionel COMTET, Lycée Viette, Montbéliard Page 5 Moteur PN = 8 kW 155 0,65 100,75 H L mm et H mm L = = = ; 14 25,4 355,6 ' 278,55 2 i i D R H avec D d où R mm = + = = = Super condensateur 3 x 58 F-15V Variateur de vitesse Joystick Ecran de contrôle 2 X Batteries Gel Plomb 12V 100 Ah Moteur asynchrone : 15V-123 Hz-PN = 1,7 kW Roue Pneu Amortisseur Pédale d’accélération Double cardans Système poulies courroie Voiture électrique pour la mobilité urbaine : Prise en main de la maquette e-traction Lionel COMTET, Lycée Viette, Montbéliard Page 6 2.2- Compléter le diagramme FAST, avec les mêmes termes que ceux donnés à la question 2.1. Diagramme FAST de la maquette didactique e-traction. Voiture électrique pour la mobilité urbaine : Prise en main de la maquette e-traction Lionel COMTET, Lycée Viette, Montbéliard Page 7 Fonction principale Fonctions composantes Fonctions élémentaires Solutions techniques Transformer en mouvement de translation par rapport au sol Roue Transmettre le mouvement à la roue Double cardans Entraîner la roue Adapter le couple et la vitesse à la roue Système poulie courroie Convertir l’énergie électrique en énergie mécanique Moteur asynchrone Moduler l’énergie électrique Variateur de vitesse Adapter le véhicule aux imperfections de la chaussée Assurer l’adhérence de la roue sur la route Pneu Maintenir la voiture au sol Amortisseur Stocker l’énergie à partir du réseau EDF Batteries Assurer une autonomie suffisante Récupérer l’énergie cinétique et la transformer en énergie électrique Super-condensateurs Transporter des personnes Piloter le véhicule Sélectionner le sens de marche Joystick Fournir une consigne de vitesse Pédale d’accélérateur Afficher les informations nécessaires à la conduite Afficher la vitesse du véhicule Ecran de contrôle Afficher la quantité d’énergie disponible Ecran de contrôle 2.3- Faire une comparaison, dans le tableau ci-dessous, entre le véhicule F-city et la maquette e-traction au niveau des solutions technologiques retenues. Constituants Véhicule F-City Maquette pédagogique e-traction Masse maximale 1140 kg pour l’ensemble du véhicule 150 kg sur un demi-essieu arrière du véhicule Roue Identique avec dimensions du pneu 155/65 R14 Transmission Double cardans Doubles cardans Réducteur Réducteur 1/10 Système poulie-courroie rapport 1/6 Moteur Asynchrone triphasé 48V-117 Hz- PN = 8 kW Asynchrone triphasé 15V-123 Hz-PN = 1,7 kW Batterie Rack Ni-Mh 72V : 12 x 6 V 200 Ah en série 2 x Gel Plomb 12V 100 Ah en série Super-condensateurs Non existant 3 x 58 F-15V en série Appeler votre enseignant pour faire le bilan de cette première partie ! d. Mise en œuvre de la maquette e-traction d-1 : Mise en fonctionnement du système de traction à vide. Le but est d’essayer le système à vide afin de valider son bon fonctionnement.  Fermer le capot de protection  Réarmer le système.  A l’aide du dossier ressource 3 « mise en fonctionnement du système de traction » pages 19 à21, faire fonctionner celui-ci en marche avant, arrière, vitesse maximale. 3.1- Relever la vitesse maximale en marche avant, en marche arrière et le niveau de charge de la batterie.  Mettre en position centrale le joystick.  Couper le contact. Voiture électrique pour la mobilité urbaine : Prise en main de la maquette e-traction Lionel COMTET, Lycée Viette, Montbéliard Page 8 Vitesse maximale marche avant : 40 km/h Vitesse maximale marche arrière : 17 km/h Niveau de charge : 90 % d-2 : Mise en fonctionnement du système de simulation. Le but est de régler le simulateur de profil afin de simuler des essais sur route horizontale.  Après avoir lu la mise en service du système de simulation pages 19 à 21, réaliser la procédure de mise en fonctionnement. 3.2- Expliquer en quelques mots l’intérêt du simulateur de profil. 3.3- Sélectionner la page « Profil de route – segment en cours » du simulateur puis relever les valeurs préréglées du maître couple, du Cx et de la masse du véhicule. Expliquer à quoi correspondent ces 3 notions. Vous pourrez vous aider du site www.mecaflux.com pour répondre à cette question. Voiture électrique pour la mobilité urbaine : Prise en main de la maquette e-traction Lionel COMTET, Lycée Viette, Montbéliard Page 9 Le simulateur de profil permet de générer un parcours de route urbaine avec des pentes de pourcentage différentes suivant un certain nombre de secteurs (20 maximum) et donc de simuler des montées, des descentes et des plats. Il nous permet également de rentrer les caractéristiques physiques des véhicules (masse, Cx, maître- couple) afin de comprendre l’influence de l’effet aérodynamique par exemple. La masse à régler est l’image du véhicule et de sa charge utile en kg. Le maître couple est la surface frontale projetée dans l’axe du véhicule et qu’il présente au fluide donc à l’air dans notre cas. Le Cx est le coefficient de traînée (ou coefficient de finesse aérodynamique). Il décrit la qualité de la forme des corps quelle que soit la taille. Le Cx multiplié par la surface frontale donne le coefficient de pénétration dans l’air. 3.4- Mettre le simulateur en fonctionnement en cliquant sur la commande « Marche ». Au vu des réglages initiaux, la simulation correspondra à un véhicule se déplaçant sur le plat. Procéder à un essai de fonctionnement. Remarque importante : la masse réglée sur le simulateur est, bien sûr, uploads/Finance/ 426-quelle-conception-pour-un-vehicule-electrique-urbain-corrige.pdf