Les premiers Tests
Nous venons enfin de recevoir le matériel commandé.
Cela nous permet de faire un certains nombre de tests et de mesures.
1. Le panneau solaire
On a assemblé 14 cellules en série.
Voici les caractéristiques électriques d'une de ces cellules. Il s'agit de cellules monocristalline Maxeon C60 :
Le rendement théorique annoncé, avec un ensoleillement de 1000W/m², à 25°C, est de 21%.
Avec ces données, on constate qu'on perd 0.32% de puissance par degré Celsius.
Les premiers tests, en plein soleil, montrent que les cellules montent à plus de 60% à puissance maximale.
On monte donc à plus de 35°C au dessus de 25°C. Ce qui fait qu'on perd 35 x 0.32% = 11% de puissance .
Les performances théoriques électriques d'une de ces cellules est sur le graphique suivant :
Sous Mathlab, nous avons modélisé ces cellules. Et mis en série 14 d'entre elles.
Voici les résultats obtenus, simulés pour une température ambiante de 25°C :
Le point de puissance maximale, sous un ensoleillement de 1000W/m², se situe pour une Tension de 7.5V et un courant de 6A.
Voici la courbe de puissance, pour 25°C :
La puissance maximale avoisine les 45W.
Mais lorsque les cellules débitent du courant, elles chauffent, et le rendement chute.
Voici une nouvelle simulation qui tient compte de la température :
On voit donc qu'en plein soleil, les cellules montent très vite à 60°C, la puissance maximale n'est alors plus que de 37W.
Lorsqu'on protège les cellules avec un film plastique, on perd encore facilement 10%.
La puissance maximale sera finalement autour de 34W.
2. Choix des moteurs
Nous avons commandé plusieurs moteurs.
Nous les avons choisi pour avoir un faible kV, voisin de 300 kV. C'est à dire autour de 300 tr/mn par Volt. Car nous souhaitons monter la roue motrice directement sur l'arbre moteur. Donc aucune démultiplication. Il nous faudra donc faible vitesse de rotation et couple élevé.
Nous les avons aussi choisi pour avoir suffisamment de couple.
Et nous avons aussi cherché à avoir des moteurs avec des rendements supérieurs à 80%.
Nos choix se sont portés sur les moteurs suivants :
Moteur 1 :
Ce moteur possède 22 pôles, et 320 kV.
Le rendement n'est pas indiqué, ce qui signifie qu'il doit être moyen. Au mieux 80%. Lorsque les caractéristiques détaillées ne sont pas données, c'est que les performances sont moyennes, au mieux.
Le site d'achat : https://hobbyking.com/en_us/4112-320kv-turnigy-multistar-22-pole-brushless-multi-rotor-motor-with-extra-long-leads.html
Moteur 2 :
Il s'agit d'un moteur de 22 pôles également: HP4114-350KV
Le site d'achat : https://drotek.com/shop/fr/home/361-moteur-brushless-hp4114-350kv-.html
Il est indiqué que le couple est élevé, nous devrons le confirmer lors des essais.
Moteur 3 :
Un troisième moteur nous tente bien. En tout cas sur le papier il a l'air performant. En particulier son rendement est de 94%. Ce qui en ferait le meilleur de sa catégorie.
Il s'agit de l'Antigravity 4004 :
Le site d'achat : http://www.rctigermotor.com/html/2015/Antigravity_Motors_0212/288.html
3. Driver de moteur
Le driver du moteur doit être adapté à la tension du moteur, ainsi qu'à sa puissance. Il faudra aussi qu'il comporte la fonction marche arrière.
Notre choix s'est porté pour l'instant sur le driver suivant :
Le site du vendeur : https://hobbyking.com/en_us/hobbykingr-tm-brushless-car-esc-30a-w-reverse.html
4. Conception d'une MPPT
Pour extraire le maximum de puissance d'un panneau solaire,nous utilisons un dispositif électronique qui traque le point de puissance maximale est indispensable (MPPT).
Le principe d'une MPPT :
Il faut mesurer en permanence le courant Ip et la tension Vp du panneau solaire, calculer la puissance fournie, et produire une tension de sortie Vb adaptée. En effet, si la tension Vb fournie à l'accu est trop élevée (d’environ 0.1V), le courant absorbé par l'accu sera très important, et fera chuter la tension du panneau solaire.
Lorsqu'e l’on conçoit une MPPT, le gain apporté peut détruire l’électronique si elle ne présente pas un excellent rendement.
Le composant utilisé : SPV1020
Le composant qui semble le plus adapté sur le marché pour notre application semble être le SPV1020 spécialement dédié pour une MPPT. L'algorithme de recherche de puissance maximale y est intégré. Le rendement annoncé est de 98%.
Le schéma électrique de la carte conçue :
Pour mettre en oeuvre ce composant, il faut router une carte électronique spéciale. La section BTS SN va s'en charger. La plateforme MicroPacc du Lycée s'occupera de l'assemblage de la carte: http://www.micropacc.fr/
La saisie du schéma électrique a déjà été réalisée :
Une vue 3D de la carte à fabriquer :
Vue du Typon envoyé en production :
Le 24 janvier, on vient d'envoyer le typon en fabrication chez Eurocicruit.
Voici une vue du PCB :
On devrait le recevoir le vendredi 03 février, juste avant les vacances. Il ne restera plus qu'à monter les composants sur la carte, puis de tester la carte.
Vue du Typon de l'assemblage de la carte :
A venir ….
Vue de la carte assemblée :
A venir….
Tests de la carte :
A venir….
5. Conception d'une Télémétrie
On souhaite connaitre en permanence un certain nombre de données, en particulier :
- La tension batterie
- Le courant de charge ou décharge de la batterie
- La vitesse du véhicule
Capteur de courant :
Ce capteur a été acheté chez Pololu : https://www.pololu.com/product/2452
Voici ce capteur : 
Capteur de vitesse :
Ce capteur a été acheté chez Lextronic. Il s'agit d'une fourche optique, de référence : GP1A57HRJ00F
Transmission des données :
La transmission des données se fera avec un module XBee
Arduino :
Sur le véhicule, nous utiliserons un Arduino Nano ou un Arduino Due. Le choix n'est pas encore fait