Voiture du futur : concept Iguane / Sceptique

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Message par sceptique » 28 mars 2007, 23:38

Blackdress a écrit :Pour parvenir à ce résultat simple, il a fallu de grosses dépenses de recherche & développement, qu'il faut bien amortir.
si ce système était simple il n'aurait pas fallu autant de R&D !
Entre autres, la cinématique de son train épicycloïdal destiné au fameux système hybride série-parallèle est un monstre de complexité. Un bijou technologique aussi. D'ou son prix très (trop) élevé.

la vraie voiture verte ne peut etre que simple, rustique, légère (500 kg) et donc bon marché.

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Message par Tiennel » 28 mars 2007, 23:44

C'est clair qu'il y a un ticket d'entrée élevé quand on veut chnager radicalement de concept. De là à dire que pour aller vers le concept d'un véhicule rustique, le ticket d'entrée doit être ridicule, ce n'est pas tout à fait vrai.

La 2CV était hyper-rustique, mais ce n'était qu'une déclinaison industrielle (intelligente) d'innovations effectuées auparavant et par d'autres : la traction avant, le moteur à explosion...
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Message par Iguane » 28 mars 2007, 23:56

sceptique a écrit : Ne pas utiliser de technologie sophistiquée. La cinématique de la Prius actuelle est le contre-exemple parfait. L'hybride série est bien meilleur : le thermique est à régime fixe, optimal. La transmission est donc électrique, simple, légère, sans boite de vitesse.
Non, le système de Toyota est bien mieux, c'est une transmission électrique récupératrice en division de puissance. C'est-à-dire que le couple du moteur thermique est divisé par un train planétaire entre une partie qui est transmise électriquement et une autre partie qui est transmise mécaniquement. Le porte-satellites du train planétaire est entraîné par le vilebrequin, le pignon planétaire est connecté à un moteur-générateur (MG1) et la couronne est reliée aux roues motrices ainsi qu'à à un deuxième moteur-générateur (MG2), plus gros et lui aussi solidaire des roues. Le couple est divisé en proportion constante entre les deux voies, mais la puissance qui passe par l'une ou par l'autre varie en fonction des régimes respectif du planétaire (vilebrequin), de la couronne (roues) et du porte-satellites (MG1). Il n'y a pas besoin d'embrayage ni de boîte à vitesses.

Image

Ainsi, au démarrage, toute la puissance du moteur thermique est transmise électriquement, puis au fur et à mesure que la voiture prend de la vitesse, une part de plus en plus grande sa puissance est transmise mécaniquement. Le système permet aussi une transition continue et progressive entre toutes sortes de possibilités.

http://www.toyota.co.jp/en/tech/environ ... ybrid.html
sceptique a écrit : limiter la puissance. 20 kW est largement suffisant (10 kW suffisent à entrainer une petite style 106, twingo à 100 km/h 15 kW pour une "grosse").
Tu peux diviser ces 10 ou 15 kW aux roues par 0,85 pour une transmission mécanique et par 0,75 pour une transmission électrique, et ça fait déjà un moteur de 12 ou 13 kW pour la "petite" au lieu de 10 kW. Et pour pouvoir grimper une pente de 13% à 50 km/h, il faudrait au moins 20 kW, sans compter qu'avec un nombre limité de rapports distincts (5 ou même 6), le moteur ne pourra pas forcément tourner à son régime nominal. Donc, 20 kW c'est tout juste suffisant, même si la voiture ne pèse que 500 kg à vide parce qu'avec 4 personnes de 80 kg à bord plus bagages, on arrive au poids d'un 106.

Enfin, bon, tu vas me dire que ce n'est qu'une deux places et qu'on a tout le temps de monter les côtes…. Je veux bien, mais qui va acheter un tel engin ? Autant un vélo tandem !

Au fait tu as trouvé où ces chiffres que tu donnes dans un post précédent de 7 kW de résistance de l'air et 3 kW de résistance au roulement à 100 km/h pour une 106 ? La version 1100 de 780 kg avec des pneus de 145/70-13 à basse résistance au roulement et gonflés à 2,5 bars ? La résistance au roulement est typiquement prévalente sur celle de l'air jusqu'à 80 km/h au moins, et les deux résistances sont plus ou moins à égalité vers 100 km/h, donc ces 3 kW sont vraiment un ultra minimum.
sceptique a écrit : En acceptant une réduction de la vitesse les suspensions sont moins sollicitées donc peuvent etre réduites. De meme pour les disques de freins : arreter 500 kg à 100 km/h ou 2 tonnes à 150 km/h l'énergie encaissée par les freins varient d'un facteur 9 (0.5 M * V2). Et ainsi de suite ...
Non, pas du tout : les suspensions (organes de guidage des roues) doivent être dimensionnées pour les accélérations transversales (virages) et longitudinales (freinage) maximales parce que c'est là que ces pièces subissent les contraintes les plus fortes. La vitesse du véhicule par elle-même n'exerce aucune contrainte sur les suspensions, et elles ne sont pas dimensionnées pour monter sur les trottoirs à 200 km/h. Que la vitesse maxi de la voiture soit de 60 ou 300 km/h, les forces latérales en virage ou au freinage maximales sont strictement identiques, de l'ordre de 1 g.

Pour les freins, leur puissance croit de manière linéaire et proportionnelle à la vitesse puisque plus le véhicule va vite plus les disques ou tambours tournent vite et que le couple de freinage qu'ils peuvent produire est indépendant de leur régime de rotation. Ils vont seulement chauffer plus lors de freinage à haute vitesse et il faut donc veiller à ce qu'ils soient suffisamment refroidis. Comme plus la voiture va vite, plus il y a de courant d'air, ce n'est pas un gros problème : il suffit de diriger un flux d'air sur les freins, c'est tout, et des prises d'air de refroidissement des freins ne vont pas peser lourd ! Jusqu'à 160 km/h au moins de vitesse maxi, des disques ventilés ne sont pas nécessaires.

Donc il n'y a aucun poids à gagner en limitant la vitesse du véhicule à 100 km/h, d'autant plus que même si on limite cette vitesse, elle pourra toujours être dépassée en descente.
sceptique a écrit : Une autre solution serait cependant beaucoup plus efficace et rapide à mettre en oeuvre : interdire la circulation de toutes les voitures ne respectant pas des normes élevées. Cela éliminerait d'office 90% du parc. Principe : toute voiture controlée hors normes est immédiatemment saisie, broyée et recyclée.
Oui, mais… cela va augmenter les ventes de neuves, donc consommation d'énergie supplémentaire pour en produire plus.
sceptique a écrit : Petit bémol toutefois pour atteindre cet objectif : il faudrait que les Chinois (Indiens, Brésiliens ...) acceptent de revenir au vélo.
Bah, ya ka leur demander gentiment !

Cordialement,
Iguane

EDIT: le couple du moteur thermique est divisé par un train planétaire entre une partie qui est transmise électriquement et une autre partie qui est transmise mécaniquement.
2. Rajouté le schéma Prius
Dernière modification par Iguane le 01 avr. 2007, 23:14, modifié 2 fois.

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Message par Iguane » 29 mars 2007, 00:08

sceptique a écrit : Entre autres, la cinématique de son train épicycloïdal destiné au fameux système hybride série-parallèle est un monstre de complexité. Un bijou technologique aussi. D'ou son prix très (trop) élevé.
Un train planétaire simple est un monstre de complexité ? La boîte à vitesses de la Ford T en comportait plusieurs. Quid d'un train Ravigneaux ou d'un Simpson alors ? Toutes les boîtes automatiques modernes ont plusieurs trains planétaires, souvent un Ravigneaux plus un simple (Lepelletier http://www.industrie-technologies.com/i ... d=L&id=nom ). C'est pas ça qui est complexe dans une transmission automatique, c'est les systèmes de commande et de contrôle. De même dans la Prius.

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Message par sceptique » 29 mars 2007, 00:26

Iguane a écrit : Non, le système de Toyota est bien mieux, c'est une transmission électrique récupératrice en division de puissance. C'est-à-dire que le couple du moteur thermique est divisé par un train planétaire entre une partie qui est transmise électriquement et une autre partie qui est transmise électriquement. Le porte-satellites du train planétaire est entraîné par le vilebrequin, le pignon planétaire est connecté à un moteur-générateur (MG1) et la couronne est reliée aux roues motrices ainsi qu'à à un deuxième moteur-générateur (MG2), plus gros et lui aussi solidaire des roues. Le couple est divisé en proportion constante entre les deux voies, mais la puissance qui passe par l'une ou par l'autre varie en fonction des régimes respectif du planétaire (vilebrequin), de la couronne (roues) et du porte-satellites (MG1). Il n'y a pas besoin d'embrayage ni de boîte à vitesses.
Ainsi, au démarrage, toute la puissance du moteur thermique est transmise électriquement, puis au fur et à mesure que la voiture prend de la vitesse, une part de plus en plus grande sa puissance est transmise mécaniquement. Le système permet aussi une transition continue et progressive entre toutes sortes de possibilités.
http://www.toyota.co.jp/en/tech/environ ... ybrid.html
C'est exactement ce que j'indique : un bijou technologique, monstre de complexité.
Iguane a écrit :
sceptique a écrit : limiter la puissance. 20 kW est largement suffisant (10 kW suffisent à entrainer une petite style 106, twingo à 100 km/h 15 kW pour une "grosse").
Tu peux diviser ces 10 ou 15 kW aux roues par 0,85 pour une transmission mécanique et par 0,75 pour une transmission électrique, et ça fait déjà un moteur de 12 ou 13 kW pour la "petite" au lieu de 10 kW. Et pour pouvoir grimper une pente de 13% à 50 km/h, il faudrait au moins 20 kW, sans compter qu'avec un nombre limité de rapports distincts (5 ou même 6), le moteur ne pourra pas forcément tourner à son régime nominal. Donc, 20 kW c'est tout juste suffisant, même si la voiture ne pèse que 500 kg à vide parce qu'avec 4 personnes de 80 kg à bord plus bagages, on arrive au poids d'un 106.

Enfin, bon, tu vas me dire que ce n'est qu'une deux places et qu'on a tout le temps de monter les côtes…. Je veux bien, mais qui va acheter un tel engin ? Autant un vélo tandem !

Au fait tu as trouvé où ces chiffres que tu donnes dans un post précédent de 7 kW de résistance de l'air et 3 kW de résistance au roulement à 100 km/h pour une 106 ? La version 1100 de 780 kg avec des pneus de 145/70-13 à basse résistance au roulement et gonflés à 2,5 bars ? La résistance au roulement est typiquement prévalente sur celle de l'air jusqu'à 80 km/h au moins, et les deux résistances sont plus ou moins à égalité vers 100 km/h, donc ces 3 kW sont vraiment un ultra minimum.
source : (entre autres) http://www.ecolo.org/documents/document ... -elect.htm
Il s'agit de valeurs pour une 106 standard.
Je parle de l'adaptation d'un hybride série donc plus de boite de vitesses, le moteur est à régime fixe, optimal. Pour gravir les pentes, on utilise à la fois le thermique et la batterie. Le courant étant récupéré en descente ce qui freine naturellement la voiture.
D'autre part je donne effectivement 20 kW dans mon post.
Sinon, pour les suspensions et les freins une voiture de 500 kg à vide et limité à 100 km/h a besoin d'organes plus simples et moins lourds. Il suffit de comparer les disques d'une 106 de 40 kW et d'un SUV de 2 tonnes et 200 kW !
Sinon, pour ma proposition de détruire 90 % des voitures (comme les Chinois en vélo) c'était de l'humour !

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Message par Iguane » 29 mars 2007, 02:08

sceptique a écrit : C'est exactement ce que j'indique : un bijou technologique, monstre de complexité.
Pas du tout, tu as écrit que " la cinématique de son train épicycloïdal destiné au fameux système hybride série-parallèle est un monstre de complexité. Un bijou technologique aussi. D'ou son prix très (trop) élevé." C'est peut-être compliqué de comprendre son fonctionnement si tu découvres la chose, mais le train planétaire élémentaire (ce n'est qu'un différentiel à engrenages concentriques) est en fait un système très simple, peu coûteux et connu depuis l'antiquité - sous des formes d'ailleurs beaucoup plus complexes, telles que le mécanisme planétaire d'Antikythera :
http://www.histomobile.com/dvd_histomob ... /136-1.asp
L’origine des trains planétaires se perd dans la nuit des temps. Les Grecs connaissaient les engrenages et on ne voit pas de raison qui les aurait empêchés de découvrir ce type de montage. Un mécanisme en bronze incrusté de corail apparemment destiné à modéliser le mouvement des planètes fut repêché près de l’île d’Antikythera en 1901 ; il été daté de 80 environ avant J. C. et il semble certain qu’il comprenait des engrenages épicycloïdaux.
sceptique a écrit : source : (entre autres) http://www.ecolo.org/documents/document ... -elect.htm
La 2ème phrase est douteuse, la 3ème est fausse :
"La puissance nécessaire pour surmonter les frottements de roulement est une fonction linéaire de la vitesse". C'est approximativement vrai jusqu'à 50 – 60 km/h seulement.
Ensuite: "les rendements maxima sont de 23 % (essence) à 28 % (diesel)"
Faux : 44% pour le VW TDI 2.0
Là j'arrête, pas la peine de lire plus loin.
Il s'agit de valeurs pour une 106 standard.
C'est indiqué dans le texte que c'est une 106 standard ? D'ailleurs il n'y a pas de "106 standard" mais plusieurs versions très différentes en équipement pneumatique et en poids.
D'autre part je donne effectivement 20 kW dans mon post.
Tu dis que c'est largement suffisant, je dis, ce qui n'est pas pareil, que c'est tout juste suffisant, même pour une voiture de 500 kg. Il y a aussi une chose qu'il ne faut pas ignorer : les poids "à vide" sont donnés depuis une quinzaine d'années (j'ai pas la date exacte sous la main) selon la directive 92/21/CE, version 95/48/CE : poids en ordre de marche avec conducteur de 68 kg, 7 kg de bagages et réservoir rempli à 90 %. Donc une 106 1100 basique 3 portes donnée à 780 kg ferait en fait moins de 700 kg à vide et une Deuche pèserait 600 kg selon cette directive, et non pas 500 kg.
Sinon, pour les suspensions et les freins une voiture de 500 kg à vide et limité à 100 km/h a besoin d'organes plus simples et moins lourds. Il suffit de comparer les disques d'une 106 de 40 kW et d'un SUV de 2 tonnes et 200 kW !
Sinon, pour ma proposition de détruire 90 % des voitures (comme les Chinois en vélo) c'était de l'humour !
Oui, une voiture moins lourde a des organes moins lourds (sinon elle serait aussi lourde qu'une plus lourde :lol: ) puisque les supensions et les freins doivent évidemment être adaptés au poids total en charge du véhicule. Mais à poids total équivalent, que sa vitesse soit limitée à 100 km/h ne va pas permettre d'alléger ses suspensions et ses freins par rapport à une même voiture qui aurait une vitesse maxi de 160 km/h.

Bonne nuit,
Iguane

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Message par Tiennel » 29 mars 2007, 09:30

La limitation de vitesse permet aussi de réduire les exigences sur les crash-tests, et donc le poids de la structure.
Iguane a écrit :C'est pas ça qui est complexe dans une transmission automatique, c'est les systèmes de commande et de contrôle. De même dans la Prius.
Cette petite phrase au milieu de grands paragraphes sur les questions mécaniques a beaucoup de sens pour moi : pour qu'un hybride fonctionne correctement, il y a besoin d'un système embarqué de gestion de l'énergie bien plus complexe qu'une simple cartographie moteur. Ce logiciel est forcément spécifique à la voiture et sa mise au point est coûteuse et indépendant du "coût mécanique" de la voiture.

Autrement dit, sceptique, ne néglige pas le coût de développement du logiciel qui devra gérer l'équilibre complexe entre optimisation de la fonction traction, optimisation de la fonction freinage, optimisation des cycles de charge/décharge, respect des exigences minimales en matière de brio etc. Même sur une voiture rustique, il te faudra un soft canon pour que l'hybride soit effectivement plus économique.

Le fait que k'hybride n'ait pu être réalisé que dans la dernière décennie est moins dû au progrès sur les batteries qu'aux progrès de l'électronique de contrôle et de puissance embarquée (ce qui suppose une robustesse et une fiabilité qu'aucun PC n'arrive aujourd'hui à atteindre)
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Message par Iguane » 29 mars 2007, 10:46

Tout à fait, Tiennel, je suis très sceptique sur les hybrides en général à cause de la grande complexité de leur partie électrique et de leur système de contrôle. Même le start-stop peut être implémenté sans alterno-démarreur, comme sur les derniers modèles BMW. 4,7 l/100 km pour la 118d, c'est remarquable.

Pour en revenir à la vitesse, les crash–test frontaux sont effectuées à 64 km/h. Alors je ne vois pas en quoi réduire la vitesse maxi d'une voiture à 100 km/h va y changer quelque chose:
http://www.euroncap.com/content/answers/faqs.php
What tests do Euro NCAP perform?
There is a frontal impact test at 64 km/h into an offset deformable barrier, a side impact test at 50 km/h, a side impact pole test at 29 km/h and tests with pedestrian head and leg forms at 40 km/h.
Et pour alimenter la discussion :

Si la cylindrée est plus grande à nombre de cylindres égal et si les rapports de transmission sont allongés en conséquence, la consommation n’est pas forcément accrue. Mais il y a une fourchette de cylindrée optimale: si elle est trop petite, le moteur sera fréquemment sollicité à haut régime, où sa consommation spécifique monte d'environ 20%, typiquement de 250 g/kW.h au point de meilleur rendement thermique jusqu'à 300 g/kW.h à pleine puissance pour un moteur à essence et de 200 à 240 g/kW.h pour un diesel.
Exemple type, une Deuche consommait 5 à 6 l/100 km.

Si la cylindrée est au contraire trop grosse, la consommation monte aussi, spécialement en ville. Il y a donc une fourchette optimale pour la cylindrée et la puissance du moteur d'une voiture donnée. On ne peut pas extrapoler les choses de façon linéaire.

Ce qui importe, c'est d'avoir un nombre de cylindres réduit au minimum, d'autant plus que plus ils sont petits plus le rendement thermodynamique se dégrade. Un monocylindre vibre beaucoup, il nécessite un lourd volant et il peut difficilement être exploité à bas régime. Deux cylindres sont donc pratiquement un minimum, mais pour une question d'équilibrage avec un cycle 4-temps mieux vaut les opposer à plat (moteur boxer). A ce moment, si ce moteur est en porte-à-faux arrière, la chaleur qu'il dégage chauffe beaucoup moins l'habitacle et l'essieu avant est plus léger: la servo-direction devient inutile et la clim moins utile. Il n'y a plus d'échappement qui passe sous la voiture et le moteur peut être logé à la place de la roue de secours, sous le plancher. On a un coffre à l'avant et à l'arrière un hayon avec un grand espace de chargement.

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Message par Environnement2100 » 29 mars 2007, 10:59

En ce qui concerne les crash-tests, je crois aussi que les tanks d'aujourd'hui sont condamnables, mais je ne vois pas bien comment l'expliquer au consommateur. Par ailleurs, peut-être est-il possible d'utiliser les centaines de kilos de batteries qui encombrent nos VE comme tampon ?

Pour le moment, la majorité des concepts montrent un tas de batteries bien à plat sous le plancher arrière : pourquoi ne pas en mettre une partie à l'avant, à la place du radiateur ?
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Message par sceptique » 29 mars 2007, 11:29

D'abord, j'apprécie beaucoup d'avoir des contradicteurs talentueux et surtout précis !
Car cela permet de faire le point et de faire avancer les choses.
@Tiennel
Je suis d'accord et je pense que le cout de la Prius est du à l'ensemble mécanique, électrique, gestion électronique. Et je pense aussi, après réflexion, que le plus couteux est : les systèmes de commande et de contrôle. C'est justement cela qu'il faut éviter dans une voiture rustique et bon marché. J'y viens.
Tiennel :
C'est clair qu'il y a un ticket d'entrée élevé quand on veut changer radicalement de concept. De là à dire que pour aller vers le concept d'un véhicule rustique, le ticket d'entrée doit être ridicule, ce n'est pas tout à fait vrai.
La 2CV était hyper-rustique, mais ce n'était qu'une déclinaison industrielle (intelligente) d'innovations effectuées auparavant et par d'autres : la traction avant, le moteur à explosion...
Justement, je propose de reprendre le concept (on ne garde donc rien de l'original) sans faire de gros investissements.

@Iguane
Pour les "besoins" d'un véhicule en reprenant mes chiffres que tu contestes (soit 7 kW pour la résistance aérodynamique et 3 kW pou rla résistance au roulement à 100 km/h) je les appliquent aux données intéressantes que tu as fournis :
30 kW, soit la puissance nécessaire pour maintenir la voiture à 130 km/h sur chaussée plane
....
Une dizaine de kW suffisent à la C200 1.8 Kompressor pour maintenir une vitesse d'environ 75 km/h.
En première approximation, cette Mercedes doit etre 70% plus lourde que la 106 et avoir un SCx supérieur de 40%.
J'en déduis que ses besoins à 100 km/h sont de 3 * 1.7 = 5 kW et 7 * 1.4 = 10 kW
A 75 km/h on a 5 * 0.75 = 3.7 et 10 * 0.75^3 = 4.2 soit 8 kW
A 100 km/h on a 5 * 1.3 = 6.5 et 10 * 1.3^3 = 22 soit 28 kW
8 pour une dizaine et 28 pour 30 sont des données très acceptables.
Maintenant, pour le rendement annoncé, effectivemment j'avais tiqué en voyant 28% pour un diesel e t20% pour une essence. J'ai donc un peu fouillé et recalculé : il s'agirait plutot du rendement moyen lors d'un cycle hors agglomération avec une charge moyenne. Comme tu l'indiques le rendement chute alors. Et les 44% que tu indiques sont eux vraiment exceptionnels.

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Message par Iguane » 29 mars 2007, 14:29

On est joliment d'accord sur les valeurs globales de la résistance à l'avancement aux vitesses en question. C'est la répartition que tu prends entre la résistance de l'air et celle au roulement qui est peu réaliste. Derreumaux, dans "Les transmissions" pages 82 et 94, indique que ces deux valeurs sont à peu près équivalentes autour de 100 km/h. Donc respectivement 7 et 3 kW à 100 km/h est très peu représentatif, ce se serait plutôt à partager moitié-moitié parce que même si on arrive à un coefficient de résistance au roulement (Cr) de 0,007 avec les pneus les plus récents sur du béton ou de l'asphalte, le Cx est aussi descendu: jusqu'à 0,26 pour les voitures les plus aérodynamiques.

Et puis, si Cr est pratiquement constant jusqu'à 60 km/h, il monte ensuite de 11% à 120 km/h et de 25% à 160 km/h. (Derreumaux page 80).

On est bien d'accord sur les grandes lignes, une Bugatti Veyron donnée à 400 km/h c'est délirant. Vendre une Mercedes diesel qui a une vitesse de croisière de 250 km/h à n'importe quelle commère incapable de d'exploiter les capacités d'une 2 CV Citroën, c'est de la connerie totale.

Mais arriver à une consommation de 1 l/100 km pour une voiture 4 places, c'est totalement impossible dans l'état actuel de nos connaissances. On ne peux pas extrapoler jusqu'au extrêmes les effets constatés dans la fourchette de vitesse, de puissance et de poids usuelle (une charge utile spécifiée est incompressible, tu as beau réduire le poids du vélo, l'ensemble pèsera toujours plus que le poids du cycliste). Ce n'est pas parce qu'on a généralement une réduction de consommation en réduisant la vitesse, la cylindrée et la puissance des moteurs que cet effet est linéaire jusqu'à l'extrémité de l'échelle. Il y a un point de "diminishing returns" qui est vite atteint et en dessous duquel la tendance s'inverse.

La voiture doit être polyvalente, sinon il en faudra deux au lieu d'une seule. Il faut trouver le bon compromis entre les différentes exigences antagonistes, vitesse et consommation, poids et utilité du véhicule, coût énergétique et budgétaire, désirs de la clientèle, etc.

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Message par sceptique » 29 mars 2007, 17:39

Iguane a écrit :...
on arrive à un coefficient de résistance au roulement (Cr) de 0,007 avec les pneus les plus récents sur du béton ou de l'asphalte, le Cx est aussi descendu: jusqu'à 0,26 pour les voitures les plus aérodynamiques.
...
Et puis, si Cr est pratiquement constant jusqu'à 60 km/h, il monte ensuite de 11% à 120 km/h et de 25% à 160 km/h. (Derreumaux page 80).
Je savais que la constance du Cr était une approximation. Maintenant j'ai une donnée plus précise.
Pour éclaircir le rapport entre les 2 résistances à 100 km/h je reprends les formules fondamentales :

Code : Tout sélectionner

 
Frot = 9.8 * M * Cr               résistance roulement
Fair = 0.5 * rho * S * Cx * V2   résistance aérodynamique
T = F * d  
P = T / t = F * V
Frot : force de frottement roulement
Cr : coef résistance au roulement
Fair : force de frottement aérodynamique
rho : masse volumique de l'air 1.3 kg/m3 à 0 °C ou 1.2 kg/m3 à 20 °C
S : Surface frontale du véhicule m2
Cx : coefficient de forme
V : vitesse du véhicule m/s
T : travail en Joules
d : distance parcourue en metres
P : puissance en watts
t : temps en secondes
je prends Cx de 0,31 et Scx de 0,82 (valeur d'une C4 picasso qui doit etre voisin de celle de la Mercedes que tu citais plus haut).
20° pour température : rho = 1.2.
Cr = 0.010 (0.007 est vraiment trop bon).
Masse = 1800 kg (en ordre de marche avec 1 ou 2 passagers + plein).
à 75 km/h ( puissance totale annoncée de environ 10 kW)

Code : Tout sélectionner

Frot = 9.8 * 1800 * 0.010  = 176 N
P Frot =  176 * (75/3.6) =  3667 W       (rectifié grace à Iguane !)
FAir = 0.5 * 1.2 * 0.82 * (75/3.6)^2 =  213 N
P Air = 213 * (75/3.6) = 4440 W
Total : 8000 W 
à 100 km/h

Code : Tout sélectionner

Frot = 9.8 * 1800 * 0.010  = 176 N (soit 190 N en ajoutant 8%)
P Frot = 190 * (100/3.6) =  5280 W
FAir  = 0.5 * 1.2 * 0.82 * (100/3.6)^2 =  379 N
P Air = 379 * (100/3.6) = 10500 W
Total : 15 800 W
à 130 km/h ( puissance totale annoncée de 30 kW)

Code : Tout sélectionner

Frot = 9.8 * 1800 * 0.010  = 176 N (soit 200 N en ajoutant 15%)
P Frot = 200 * (130/3.6) =  7220 W
FAir  = 0.5 * 1.2 * 0.82 * (130/3.6)^2 =  642 N
P Air = 642 * (130/3.6) = 23 200 W
Total : 30 500 W

Est-on à peu près d'accord sur cette base ?
Dernière modification par sceptique le 29 mars 2007, 22:51, modifié 1 fois.

Iguane
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Message par Iguane » 29 mars 2007, 21:06

Ooouuh, là, là, tu veux me donner du boulôt ! :-P

Tu as une erreur à la 2ème ligne, c'est 3667 W , pas 5280 W .
Les totaux me paraissent cohérents, mais je n'ai pas vérifié le détail des calculs.
:roll:

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phyvette
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Message par phyvette » 29 mars 2007, 21:40

Iguane et Sceptique, ImageImage.

Phyvette
Image Quand on a un javelin dans la main, tous les problèmes ressemblent à un T-72.

sceptique
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Message par sceptique » 29 mars 2007, 23:59

Iguane a écrit :Ooouuh, là, là, tu veux me donner du boulôt ! :-P

Tu as une erreur à la 2ème ligne, c'est 3667 W , pas 5280 W .
Les totaux me paraissent cohérents, mais je n'ai pas vérifié le détail des calculs.
:roll:
J'avais fait une erreur en recopiant, merci !
Moi aussi, comme toi, j'ai été un peu surpris la première fois que j'ai fait ces calculs. 15 kW pour rouler à 100 km/h (bon avec les pertes disons 18-20) dans une "grosse" voiture alors qu'elles font souvent 100 kW et plus.
Maintenant je vais rêver un peu en me plaçant dans un futur lointain et chimérique.
Je pars de l'hypothèse (farfelue ?) que l'on est dans un monde ou le pétrole est très rare et très cher, et que tous les déplacements ne peuvent pas se faire à pied, en vélo ou en transports en commun. Bref, que l'on a encore besoin de véhicules individuels pour transporter 4 personnes, par exemple, à la campagne. Les constructeurs n'ont plus les moyens de faire de gros investissements faute de pétrole, mais aussi de métaux : cuivre, acier ...
Toutefois, il reste encore une mine avec le recyclage des "tanks" actuels de 1000-1500 kg et plus. Les députés ont pris conscience que, à l'époque de l'abondance, la vitesse moyenne des voitures (sur une année) était de l'ordre de 50 km/h. Donc, au final, imposer une vitesse maxi de 100 km/h ne fait guère perdre beaucoup de temps sur un an. D'ailleurs, à la belle époque, on roulait en pratique à plus de 100 km/h sur de longs trajets que le train fait aussi bien. Suite aux pénuries, les gens sont devenus raisonnables et respectueux du code de la route (je délire complétement !). Les accidents sont donc beaucoup moins nombreux et les voitures "tanks" de 2 tonnes et 18 étoiles au crash-test complétement inutiles. Bref, les députés ont décidé d'alléger ces normes.
Du coup, les constructeurs ressortent de leur carton la bonne Deuche.
A l'époque, en ordre de marche, elle faisait 600 kg avec un moteur 400 cm3 (bicylindre boxer ;) ) de 18 kW (24 ch) et une vitesse de pointe de 110 km/h pour 5-6 litres aux cent.
Depuis cette époque héroïque les aciers ont fait d'énormes progrès, la technologie des moteurs aussi. Leur rendement, dans la plage optimum d'utilisation a presque doublé. De plus, on sait faire des voitures bien profilées maitenant. La pauvre Deuche avait un SCx lamentable. De meme, un constructeur français (cocorico !) a fait de gros progrès sur la résistance au roulement des pneus et atteint le coefficient incroyable Cr = 0.007. Les connaisseurs apprécieront.
On dispose aussi de batteries Li-Ion à 1 kWh pour 10 kg. Au vu des besoins ailleurs on ne peut pas en mettre plus de 30 kg par voiture. De meme, l'idée de l'hybride série nécessite un "gros" moteur électrique de 20 kW. Hélas les disponibilités en cuivre nous obligent à nous limiter à 10 kW, voire 5. Adieu donc (provisoirement !) l'idée de la voiture tout électrique.
Un point chagrine beaucoup certaines personnes perspicaces : les moteurs thermiques atteignent certes, d'excellents rendements (certains avancent meme 44 % !) mais dans une plage réduite. Ce qui oblige à multiplier les vitesses (5-6 voire 7). Un peu compliqué et lourd. Dans tous les cas, à faible vitesse, ce rendement chute de manière désastreuse.
Cependant, la disette étant longue (les mauvaises langues disent infinie) les conducteurs ont appris à conduire économiquement (et oui tout arrive !).
Du coup, un constructeur propose un véhicule révolutionnaire :
La nouvelle 2 CV ressemble beaucoup à l'ancienne. Mais, avec les techniques actuelles voici ses caractéristiques :
500 kg en ordre de marche, moteur "boxer" 400 cm3, 20 kW relié à une boite 5 vitesses "longue". Traction avant, bien sur. A l'arrière on a un moteur électrique de 10 kW avec 30 kg de batteries Li-Ion (3 kWh disponibles). Et oui, pour les nostalgiques, revoilà la 2CV 4x4 ! Pour l'électronique (sophistiquée :-( ) de controle, on fait appel à l'intelligence du conducteur qui a un commutateur au tableau de bord pour faire la bascule électrique-thermique dans une zone de 30-40 km/h. Meme pas besoin de démarreur : à 35 km/h, on passe la troisième, on embraye et hop le bicylindre démarre (méthode éprouvée en poussant à 15-20 km/h par de nombreux conducteurs de 2CV que les moins de ... 50 ans n'ont guère connu) ! Du coup, on peut retirer 2 vitesses sur les 5 !
On a remarqué par ailleurs que la moitié du kilométrage se fait en électrique (30-40-50 km/h maxi donc).
Maintenant que le problème est posé, quel est l'âge du capitaine ?
Ou plutot, au hasard ( 8-) ) :
Quelle est la consommation moyenne de carburant, d'électricité ?
Quelle est la vitesse maxi en électrique ?
Quels sont les problèmes ?
Sachant que les batteries tiennent 1000 cycles, comment les faire durer le plus longtemps possible, en consommant le moins d'essence possible ? Bref, trouver l'optimum.
...
Avec les encouragements de phyvette, réponse demain. Bonne nuit.
Toute contribution sera évidemment la bienvenue. :D
Je présente par avance mes excuses à toute personne qui pourrait imaginer que j'ai emprunté ses idées ou données ;)

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