Présentation du support du concours général et d’une séquence pédagogique :

la F-City.

Le concours général électrotechnique 2010 :

• 160 candidats à l’écrit (sujet de

6h)

• 10 candidats retenus pour la

pratique (3 TPs de 2h)

Présentation de la Fcity

· Les "marchés flotte" (loueurs, véhicules de remplacement ... )

· Les nouveaux marchés de "l'Auto-partage" (véhicule en libre-service)

· Les entreprises (distribution postale, livraisons, taxis de proximité... ).

Le Concept Fcity :

Associé au concept Vu Log qui permet de localiser en

permanence le véhicule

Grâce à son portable, au système de réservation via un identifiant et un mot de passe. Le système Vu Log indique aussitôt à l’utilisateur, l’emplacement du véhicule libre le plus proche.

Le Concept Fcity :

Ensuite l’utilisateur valide sa prise en charge du véhicule en

passant sa carte devant le lecteur embarqué

Il peut effectuer sa course et, après, libérer le véhicule..

Le Concept Fcity :

Les points forts de l’association Vu Log / F-City :

• Pas de station de prise en charge des

véhicules

• Géo localisation en temps réel des véhicules

• Diagnostic en temps réel des véhicules, dont

l’état de charge de la batterie

Le Concept Fcity : partenaires du projet

Ingénierie électronique & électrotechnique

Maîtrise d’œuvre automobile :

Ergonomie & ingénierie mécanique

Définition style & industrialisation

carrosserie

Modélisation & prototypage virtuel

Le Concept Fcity : fournisseurs du projet

Maîtrise d’œuvre automobile :

Liaisons au sol :Définition LAS et Pneumatique :

MICHELIN (F)Pivots / tambour : COMEX (I)

Direction : PSA (F)

Electricité / électronique :Faisceau : Eurocade (F)Ecran : Wachendorff (D)Auto partage : Vu Log

Batteries : Saft (F)Haut de colonne : PSA (F)

Châssis / Carrosserie : Tôlerie / ferrage : FCAM (F)

Fixations Rack : Lisi Automotive (F)Cabine : Démarais (F)Sièges : Lecorney (F)

Mécanique :Réducteur : Comex (I)

GMP thermique : Peugeot Motocycles (F)

La Fcity : cahier des charges

- Répondant à la réglementation L7E (quadricycle lourd, puissance maximum 15 kW, requiert le permis B1)

- Véhicule compact (L x l x h : 2.5 x 1.6 x 1.6 m)

- Autonomie de 80 à 100 km selon le profil de mission

- Masse maximum 400 kg (hors batterie)

- Capacité au décollage en côte : maximum 14%

-Vitesse max : 65 km/h sur le plat

La Fcity : spécifications techniques

Batterie de

traction

Chaîne de traction

Convertisseur

Moteur électrique

Equipement de servitude

Batterie de

servitude

Equipements

Confort, sécurité

Secteur

Chargeur

Générateur

et

/ou

Equipement de traction

Synoptique d’un Véhicule à Motorisation Electrique (VME)

La Fcity : spécifications techniques

Groupe moto propulseur

- Un moteur électrique asynchrone triphasé 6.5 kW nominal 10 kW- 45 Nm 304 A en pointe

- Un pilotage moteur via un régulateur Sevcon

- Un calculateur de contrôle UCVE

- Un réducteur en prise directe COMEX rapport 9.91

La Fcity : spécifications techniques Groupe moto propulseur

La Fcity : spécifications techniques

Rack batterie

D’une masse de 270 kg, il est fixé en 4 points à la structure et participe à la rigidité du véhicule

12 modules 6V - Le BMS : gestion du rack- 2 modules chargeur- Un échangeur air / eau + ventilation + circuit de refroidissement- 2 sondes de T° batterie (E/S) + 1 sonde de T° air- Connecteur 230V pour la recharge- Connecteur 72V de traction- Relais de sécurité

La Fcity : UCVE

- le calculateur Vu log

- un écran couleur multifonctions tactile EMF

- un réseau CAN (UCVE / BMS / SEVCON / EMF)

- les fonctions GMP

- les fonctions rack batterie ECU

- les fonctions de condamnation centralisée

- les fonctions lève vitre électrique

La Fcity : UCVE

Dimensionnement du rack batterie

Modélisation énergétique du besoin véhicule

Définition stockage énergie F-City :

Définition de parcours urbains types

Comparaison des différentes technologies de batterie

autonomie 80/100 km

C.1 Calcul de l’énergie embarquée

Dimensionnement du rack batterie

Ex : parcours dans Montbéliard de 10,6 km en 23 min.

Masse du véhicule hors batterie : 400 kg

Puissance maximale batterie : 24 kW

Profondeur de décharge : 80 %

Puissance moyenne accessoires (feux, chauffage, essuie glace,..) suivant utilisation : 250 W

Autonomie souhaitée : 100 km

Tension du rack : 72V DC

C.1 Calcul de l’énergie embarquée

Dimensionnement du rack batterie

Ex : parcours dans Montbéliard de 10,6 km en 23 min.

C.1 Calcul de l’énergie embarquée

Dimensionnement du rack batterieC.1 Calcul de l’énergie embarquée

Dimensionnement du rack batterie

0,37 0,812,38

8,21

23,74

42,5

14,63

6,14

1,1 0,120

10

20

30

40

50

-38,96 -31,16 -23,37 -15,58 -7,79 4,62 9,24 13,86 18,48 23,1

Puissance

Distribution de puissance au niveau de l’essieu.

C.1 Calcul de l’énergie embarquée

Dimensionnement du rack batterie

Calcul de l’énergie nécessaire pour effectuer le parcours.

Wbat1= 2,57 * 23/60 = 0,985 kWh

Calcul de l’énergie totale (accessoire + autonomie) nécessaire pour effectuer le parcours.

Wt= 10,19 kWh

Pour des raisons de garantie « constructeur », on tolère une profondeur de décharge de 80%, calculer l’énergie Wrack du rack batterie

Wrack= 12,74 kWh

C.1 Calcul de l’énergie embarquée

Dimensionnement du rack batterie

la puissance spécifique (W/kg) et l’énergie spécifique (J/kg).

C.2 Choix de la technologie du rack batterie

Dimensionnement du rack batterie

Ws= (14400 * 3600) / 300 = 172 800 J/Kg Ps = 24000 / 300 = 80 W/Kg

+

C.2 Choix de la technologie du rack batterie

Dimensionnement du rack batterie

On s’oriente vers une technologie Ni-Mh, à l’aide de la documentation constructeur « Saft » , préciser la référence d’un module et indiquer le nombre à utiliser.

C.2 Choix de la technologie du rack batterie

Dimensionnement du rack batterieC.3 Etude économique

Sachant que l’énergie électrique consommée par le véhicule pour une autonomie de 100 km est de 10,2 kWh, calculer le coût de l’énergie avec un prix du kWh égal à 11c€.

Coût = 1,12 €

Etant donné qu’un véhicule urbain à moteur diesel consomme en moyenne 5l/100 et que le prix du carburant diesel est environ 1,10 €/litre, calculer le coût pour l’autonomie souhaitée puis comparer votre résultat à la question précédente

Coût de la voiture diesel = 5,5 €

Dimensionnement du rack batterieC.3 Etude économique

Le constructeur souhaite proposer plusieurs versions afin de diversifier sa clientèle.On vous donne ci-dessous les caractéristiques de batterie de différentes technologies.(On conserve l’autonomie de 100 km avec une énergie embarquée de 14,4 kWh).

Calculer la masse des batteries pour les 3 cas. Pb acide : m = 410 kg

Ni-MH : m = 240 kg

Li-Ion : m = 130 kg

Dimensionnement du rack batterieC.3 Etude économique

La solution économique retenue par le constructeur est la technologie Pb-acide. Quelles seront les incidences de ce choix par rapport au cahier des charges du véhicule .

Masse totale avec batterie NiMh : 640 kg 100 km autonomie

Masse totale avec batterie Pb : 810 kg 79 km autonomie (même parcours, mêmes conditions)

Ça coûte moins cher que le NiMh mais l’autonomie diminue du fait de l’augmentation de masse.

Essais Fcity

DEPART