Citroën BX électrique de JF Mirabella: infos et brevet

[nlc]

Pour nlc :

- là où mes propos étaient peu clairs, je voulais juste dire que si on coupe l'alim d'une bobine chargée la tension va monter à des milliers de volt (le
courant passera quand même sous forme d'étincelle ou de claquage de composants).

Oui

Alors qu'une bobine déchargée où on fait varier le flux en passant un aimant devant par exemple, suivant la vitesse de variation ça va rester sous la centaine de volt (pas de passage de courant donc pas d'énergie prélevée au mouvement de l'aimant). Sur que pas toutes les diodes tiennent ces tensions!

Oui, une bobine "déchargée", si tu passes un aimant devant une tension va apparaître, et dans un moteur c'est justement cette tension la backfem !
Si on prélève pas de courant dessus, en effet on ne freine pas l'aimant.
Je vois pas le rapport avec les diodes mais bon !!

- Pour le hacheur tu coupe l'alimentation la moitié du temps, il est donc logique que seule la moitié de la puissance soit transmise?

Non, toute la puissance est transmise, la tension diminue et le courant augmente. Comme toute alimentation à découpage !

Pour la puissance divisée par 4 c'est une possibilité,

Mais non, mon explication c'était pour te démontrer que tu avais faux dans ton raisonnement. Tu disais qu'un hacheur sur 50% de rapport cyclique diminuait la tension de sortie par 2, mais diminuait aussi le courant par 2. Ce qui est faux, il multiplie le courant par 2.

tu va me dire il me suffirait de faire une recherche sur wikipédia. Chose que je vais faire sur l'heure, même si avec le bas débit ça va me prendre du temps.

Merci encore de ta patience!

Encore au bas débit, et bé !!!
De la patience, c'est à toi qu'il en faut du coup !!!

[nlc]

J'ai regardé sur wikipédia, en fait la tension est bien divisée par le rapport cyclique (Vsortie = alpha Ventrée).

Oui, en considérant un hacheur sans perte en commutations, la tension de sortie est "divisée" par le rapport cyclique, et le courant est "multiplié" par le rapport cyclique.

Dans l'article wikipédia http://fr.wikipedia.org/wiki/Convertisseur_Buck ils ne dissertent pas sur la puissance.

Evidémment puisque Pout = Pin moins les petites pertes du hacheur.

Pour en revenir au hacheur, je comprends on ne parlais pas de la même chose.
Je comparais la puissance fournie sans hacheur (rapport cyclique de 1) en comparaison avec celle avec hacheur (rapport cyclique < 1).
Evidemment il y a la même puissance en entrée et en sortie du hacheur, moins les 5 % de pertes qui partent en chaleur.

En gros on diminue la tension pour diminuer la vitesse du moteur, sans avoir pour autant une chute d'intensité donc de couple.

On arrive doucement à la vérité, mais il reste une étape que tu as du mal à passer (en gras) : on diminue bien la tension pour diminuer la vitesse moteur, et en ayant en plus une augmentation de l'intensité donc du couple. Nouvelle démonstration (en considérant hacheur et moteurs parfaits pour l'exemple) :

Cas 1 : le moteur tourne à fond (rapport cyclique 100%) et consomme 10A sous 72V. Le moteur consomme 720W et fournit 720W de puissance mécanique

Cas 2 : le moteur tourne à mi régime (rapport cyclique 50%), mais la configuration du terrain fait qu'on consomme quand même 10A sur le 72V de la batterie (toujours 720W), et bien sur le moteur on se retrouve avec 36V et 20A, donc toujours 720W. Le moteur fournit donc la même puissance mécanique que dans le cas 1, mais à une vitesse 2x plus faible, donc avec un couple 2 fois plus important.

C'est pour ça que dans un véhicule électrique, les moteurs sont souvent en prise directe : car c'est le hacheur qui joue en quelque sorte le rôle de la boîte de vitesse.

C'est là que je m'aperçois que je croyais connaître le hacheur de façon simple, mais il y a pleins de trucs que je n'avais pas vus.
Dingue, plus j'en apprends sur l'électricité, plus j'ai l'impression de n'en rien connaitre!

Bah tu sais, il y a 3 ans, on m'a fait travailler avec une personne avec un doctorat et spécialiste en conception de moteur électrique, et bien il me tenait tête sur le fonctionnement d'un hacheur (devant le client en plus, balèze le mec !).

Il pouvait pas comprendre comment le courant de sortie pouvait être supérieur au courant d'entrée, et me certifiait que c'était impossible ! Je lui ai pourtant fait la démonstration devant le client avec des valeurs simple telles que j'ai fait plus haut, 72V / 10A en entrée, on hache à 50%, on a combien en sortie ? Pour lui on avait 36V (ça bizarrement ça n'est pas remis en question, ça semble logique) et 10A en sortie. Mais du coup ça fait 720W en entrée et 360W en sortie, et ça ne le choquait pas....

J'étais tellement scotché de voir que ça ne posait pas de souci à un mec avec un doctorat d'avoir 360W qui se baladent on ne sait où dans la nature que j'ai perdu mon sang froid devant le client (car en plus le mec commençait à monter le ton et voulait me faire passer pour un gland) et la réunion est partie totalement en couille. Mais malgré tout, les clients avaient parfaitement compris mes explications simples, eux !!! Hallucinant

Mais bon ça s'est bien terminé quand même, on a eu l'affaire '8)'

Enfin j'ai découvert le hacheur boost ça a l'air intéressant!

Aie, je sens que je suis pas couché alors

Car l'autre côté magique du hacheur, c'est que si on remplace la diode de roue libre par un autre commutateur (transistor), qui est piloté exactement à l'opposé du commutateur principal, et bien on fait naturellement du freinage régénératif :

- Si la tension moyenne qu'on applique au moteur est supérieure à sa backfem ( dont la valeur dépend de la vitesse de rotation moteur donc), le courant circule de ma batterie vers le moteur, il fournit du couple

- Si la tension moyenne qu'on applique au moteur est inférieure à sa backfem, le courant circule du moteur vers la batterie, le moteur est freiné.

Le principe est très très simple : en remplaçant la diode par un autre commutateur, que se passe t-il si on ferme ce commutateur pendant que le moteur tourne (disons qu'on le fait tourner à la main), et bien en faisant tourner le moteur on fait apparaître une tension backfem à ses bornes, mais comme le commutateur qui remplace la diode de roue libre est passant, on court circuite la backfem. Et quand on court circuite un générateur, et bien du courant circule. Du coup du courant s'établit dans le moteur, les bobinages "se chargent", et dès que le commutateur qui remplace la diode de roue libre s'ouvre, ce courant doit pouvoir continuer à circuler. Donc une surtension se produit, et dès que celle ci atteint la tension batterie, le courant peut circuler vers la batterie (à travers la diode interne de l'autre commutateur).

Allez faut digérer tout ça, bonne digestion !!

[silicium]

Un jour, je lui ais fait la remarque que le courant continue envoyé au moteur avait une drôle d'allure.
il y avait des points.

Cela me fait penser aux travaux de Tesla expliqués par Lindemann dans sa vidéo sur l'électricité froide. L'idée est d'utiliser des impulsions assez courtes pour ne pas laisser le temps au courant 'chaud' (avec effet Joule) de s'établir, juste de propager un potentiel (mais je n'ai pas encore capté quelle énergie il transporte et comment). De même dans le projet d'électrolyseur surunitaire détaillé dans le groupe Yahoo 'WorkingWaterCar', il est question d'impulsions étroites de 1ns avec un courant et une tension élevés.
Autre idée semblable, si on (dé)charge un condensateur et qu'on regarde au niveau des porteurs de charge élémentaire, le courant est discontinu...
Il doit bien y avoir quelquechose à creuser autour de la dynamique des électrons dans les métaux (avec ou sans magnétisme ?) mais c'est trop profond pour se faire avec un multimètre ou un oscilloscope simple et les lois de base de l'électricité.
Donc j'espère que personne ne va plus se précipiter pour essayer d'expliquer un procédé qu'il n'a pas mesuré lui-même sur un système réel. Il faut choisir entre croire ce que l'on voit, ce qui suppose de bien regarder, ou juste d'essayer de voir avec ce qu'on nous a appris à croire à l'école.

[Forhorse]

Tu te trompes et je te le dis !
Le hacheur ne divise pas la puissance par 2, c'est impossible voyons : si tu as 72V/10A en entrée, rapport cyclique de 50%, et que tu as 36V/5A en sortie, non seulement c'est pas par 2 mais par 4 que tu as divisé la puissance, mais surtout la puissance manquante elle est où ? Car on aurait 720W en entrée et 180W en sortie, donc où sont les 540W manquants !? Dissipés par le hacheur ? Autant mettre un rhéostat alors !!
Donc pour illustrer avec ton analogie, le hacheur se comporte donc en effet presque comme un transfo (mais pas isolé), donc c'est bien 72V/10A en entrée et 36V/20A en sortie qu'il va y avoir, pas autre chose. Ca signifierait que j'ai rien compris à tous les hacheurs de petites ou fortes puissances que j'ai développé depuis 5 ans !!

Euh pas d'accord, là tu fais une généralisation dangereuse...
On est là dans le cadre spécifique d'un circuit inductif, avec fcem et tout le bazar. C'est donc sans doute vrai pour ce cas particulier mais ce n'est pas toujours vrai.
Tu prend un simple hacheur (sans self ni condo) qui alimente une simple résistance, si tu réduit le rapport cyclique à 50% tu réduits bien la tension moyenne de moitié mais la puissance par 4 (P=U²/R) et pour rappel l'intensité efficace est égale au produit de l'intensité max par la racine carré du rapport cyclique.
Bref, avant d'affirmer de telle chose, il faut quand même rappeler un minimum le contexte.
Un convertisseur buck n'est pas un simple hacheur...

[nlc]

Euh pas d'accord, là tu fais une généralisation dangereuse...
On est là dans le cadre spécifique d'un circuit inductif, avec fcem et tout le bazar. C'est donc sans doute vrai pour ce cas particulier mais ce n'est pas toujours vrai.

Je vois pas ce qu'il y a de dangereux
Et je ne fais pas une généralisation, le contexte d'utilisation du hacheur dans ce sujet est assez clair non, à savoir le pilotage d'un moteur, donc circuit inductif !?

Tu prend un simple hacheur (sans self ni condo) qui alimente une simple résistance, si tu réduit le rapport cyclique à 50% tu réduits bien la tension moyenne de moitié mais la puissance par 4 (P=U²/R)

Là c'est toi qui fait un cas particulier d'un hacheur sans self de lissage (ou bobinage moteur). Et là on parle de hacheur pour le pilotage moteur, donc j'explique comment marche un hacheur dans le cadre du pilotage d'un moteur....

Et en plus tu as faux.....

Prends un générateur de 1V, un commutateur et une résistance de 1r.
Si le commutateur ne hache pas et est fermé 100% du temps, le générateur fournit un courant 100% du temps de I=U/R = 1V/1r = 1A. La puissance débitée par le générateur est donc de P=U*I = 1V*1A =1W
OK, tu suis ?

Bon maintenant si le commutateur hache 50% du temps, on a quoi du côté du générateur ?
1V en permanence, 1A pendant 50% du temps et 0A pendant 50% du temps. Donc courant moyen 0.5A. La puissance moyenne est donc passée à P = U*I = 1V*0.5A = 0.5W. Soit une puissance divisée par 2 et non par 4

Et tu peux vérifier côté résistance, y a pas de secret, ça marche aussi : pendant 50% du temps, elle voit 1V à ses bornes, donc P=U²/R = 1*1/1 = 1W.
Mais pendant les 50 autre % du temps, elle voit 0V à ses bornes, donc 0*0/1 = 0W. On a donc 1W pendant 50% du temps et 0W pendant 50% du temps, donc 0.5W au final !!! CQFD

Donc les gars, avant de vouloir vous avancer, vérifiez bien ce que vous prévoyiez de dire, avec un simple papier/crayon/calculette, car si personne ne corrige vos erreurs derrière, les gens vont prendre pour réalité des choses fausses !!

et pour rappel l'intensité efficace est égale au produit de l'intensité max par la racine carré du rapport cyclique.

????????
Relis mon explication juste au dessus....

Bref, avant d'affirmer de telle chose, il faut quand même rappeler un minimum le contexte.
Un convertisseur buck n'est pas un simple hacheur...

Ce ne sont pas des affirmations en l'air, je détaille le fonctionnement d'un hacheur dans le cadre du pilotage d'un moteur, c'est pas le contexte de ce sujet (enfin du hors sujet permettant de comprendre de quoi on parle dans ce sujet), fallait-il le rappeler !??

Et je te retourne le compliment, avant d'avancer des chiffres et des cas particuliers pour essayer de rabattre le caquet à quelqu'un qui passe beaucoup de temps à essayer d'aider les autres à comprendre les choses, il faut vérifier...

[Arnaud M]

nlc, nickel ton explication sur le hacheur boost!

Pour silicium, pourquoi appeler un courant froid ou un courant chaud, il suffit de l'appeler courant à faible ampérage ou fort ampérage. La tension se propage quasiment à la vitesse de la lumière dans un fil, à travers une bobine il faut un temps certain pour que l'intensité max arrive, pour les communications on utilise ce phénomène et le courant n'étant pas porteur de l'information est réduit à son minimum.
Mais P=UI, comme le disait nlc sans courant ta tension ne produit pas de puissance.

Pour forehorse tu as raison, j'ai confondu le simple hacheur avec résistance au bout, ce hacheur servant à dévolter s'il y a juste une résistance en aval on divise par 2 la tension et le courant car il n'y a pas d'effets de stockage dans une bobine ou un condensateur. J'en étais resté à la version simplifiée qui me faisait croire que l'électricité c'était facile en somme!
Le convertisseur décrit par nlc est plus complexe que ça.

Pour nlc, j'ai encore du mal à franchir le pas. Tu va surement éclairer les derniers coins d'ombre.
Tu dit que l'intensité est multipliée par 2. Mais elle dépend de la charge.
Par exemple, j'ai mon moteur de 72 V alimentéen 36 V par le convertisseur buck. Si le moteur est sur le plat, la fcem est légèrement inférieure à la fem, donc il n'y a qu'un petit courant nécessaire pour contrer le frottement, disons 5 A. Le convertisseur dans ce cas là va bien me fournir 36 V et 5 A, parce que la charge ne demande pas plus que 5 A. On entre surement dans la demie conduction du hacheur mais je préfère pour l'instant ne pas rentrer trop dans la compléxité!
Si on est maintenant en côte, toujours à mi régime donc à 36 V théorique, la charge va consommer 20 A, et le convertisseur pourra lui fournir à partir d'un courant d'entrée de 10 A c'est ça? Mais comment la charge va pouvoir consommer 20 A si on reste à 36 V?
Maintenant si la charge demande 30 A dans une côte encore plus forte, la tension d'entrée dans le convertisseur sera de 15 A pour un rapport cyclique de 50% j'ai toujours bon?
Là où j'ai du mal à franchir le pas c'est au niveau de l'ampérage consommé, normalement cet ampérage dépend uniquement de la différence fcem - fem, donc il faut augmenter le rapport cyclique pour augmenter la fem, même si le moteur à cause de la charge ne va pas à cette vitesse.

[Arnaud M]

En gros ma question c'est est-ce que le hacheur ne sort que le courant demandé par la charge, où est capable de fonctionner en source de courant en forçant un courant supérieur dans les bobines pour avoir 2 fois plus de couple?

[nlc]

La tension se propage quasiment à la vitesse de la lumière dans un fil,

La tension ne se propage pas, une tension c'est juste une différence de potentiel. C'est le courant qui se propage, c'est à dire une circulation d'électrons. Et contrairement à une idée reçue, ces électrons ne vont pas à la vitesse de la lumière, mais avancent au contraire très lentement (c'est de l'ordre que quelques cm à chaque seconde si je me rappelle bien un très lointain court de physique). Ce qui avance à la vitesse de la lumière, c'est l'effet général qui se produit, faut imaginer les électrons comme un train avec des wagons. quand on pousse le dernier, le premier avance également de façon instantanée.

Pour forehorse tu as raison, j'ai confondu le simple hacheur avec résistance au bout, ce hacheur servant à dévolter s'il y a juste une résistance en aval on divise par 2 la tension et le courant car il n'y a pas d'effets de stockage dans une bobine ou un condensateur. J'en étais resté à la version simplifiée qui me faisait croire que l'électricité c'était facile en somme!

Voir mes explications ci-dessus

Le convertisseur décrit par nlc est plus complexe que ça.

Il a toujours été question ici de pilotage de moteur donc "hacheur inductif" !

Pour nlc, j'ai encore du mal à franchir le pas. Tu va surement éclairer les derniers coins d'ombre.
Tu dit que l'intensité est multipliée par 2. Mais elle dépend de la charge.

Absolument ! Je vais pas répondre à chacun de tes exemples, mais si par exemple le hacheur est à 50% de rapport cyclique, ça signifie que le courant côté moteur sera toujours le double du courant batterie (en considérant le hacheur parfait évidemment). Donc si une configuration de terrain fait que le moteur mange 20A sous 36V moyen (côte), côté batterie on aura 72V/10A.
Si tu es sur le plat ou légère descente et que ton moteur ne mange que 5A sous les 36V moyen, et bien côté batterie tu auras 72V/2.5A.
Si en forte côte le moteur mange 30A sous 36V, alors tu auras 72V/15A sur la batterie.

Y a pas de secret, dans le pilotage moteur, le hacheur se comporte comme convertisseur de puissance, puissance de sortie = puissance entrée, mais avec des I et U différents (sauf quand le rapport cyclique est de 100%)
Mais en effet, c'est la charge moteur, sa vitesse, et le rapport cyclique du hacheur qui va imposer courant/tension en sortie hacheur, et ensuite l'imposer sur la batterie.

[Forhorse]

Bon maintenant si le commutateur hache 50% du temps, on a quoi du côté du générateur ?
1V en permanence, 1A pendant 50% du temps et 0A pendant 50% du temps. Donc courant moyen 0.5A. La puissance moyenne est donc passée à P = U*I = 1V*0.5A = 0.5W. Soit une puissance divisée par 2 et non par 4

Exact, c'est vrai que je me suis emmêlé les pinceaux et j'ai résonné sur une tension continue lissée.
Quand on part sur une surface, et donc une intégration, pas de risque d'erreur.
Cependant on ne peut pas dire pour autant que le courant efficace vaut 0.5A !
Là on a bien une puissance de 0.5W, cependant quel est la valeur du courant efficace dans cette résistance de 1ohms?
P = R*I² = 1*0.5² = 0.25W, on voit que ça marche pas !
Pour conserver cette puissance de 0.5W il faut un courant efficace de 0.707A...
D'où la relation que j'ai donné plus haut

[nlc]

Cependant on ne peut pas dire pour autant que le courant efficace vaut 0.5A !

Personne n'a dit ça !
La valeur efficace d'un signal carré de rapport cyclique 50% compris entre 0 et Vbat c'est Vbat/racine(2).