SOMMAIRE 1. Présentation... 1.1. Mise en situation... 1.2. Analyse du besoin... 4 1.. Problématique... 4 1.4. Expression du besoin... 5 1.5. Validation du besoin... 5 2. Analyse fonctionnelle... 2.1. Définition des environnements... 2.2. Diagramme des inter-acteurs... 2.. FAST des fonctions de services (1 er niveau)... 7. Fonctionnement... 8.1. Principe... 8 Positionnement du panneau solaire par rapport au soleil... 8 L élévation (Rotation du panneau solaire autour d un axe horizontal)... 8 L azimut (Rotation du panneau solaire autour d un axe vertical)....2. Initialisation..... Fonctionnement (Extrait de notice)... 10-2 -
1. Présentation 1.1. Mise en situation Le système de capteur solaire motorisé Kéops permet d optimiser la production électrique des cellules phovoltaïques par le suivi du soleil. L ensemble se monte essentiellement sur le toit de camping cars. Il permet le maintien en charge des batteries (batterie moteur et batterie de bord). Cellules photovoltaïques montées en série pour une production de courant électrique Embase de l ensemble qui permet la rotation du panneau solaire suivant deux directions perpendiculaires - -
Panneau solaire ALDEN 1.2. Analyse du besoin L énergie électrique sur les camping-car permet d alimenter : - le moteur de propulsion de la cellule (souvent Diesel) ; - les accessoires tels que : o réfrigérateur ; o téléviseur ; o éclairage de la cellule ; o pompe d alimentation sous pression de l eau ; o etc. Afin de différencier les deux principales utilisations de l énergie électrique, les camping-cars possèdent en général deux batteries : - une pour le moteur et les accessoires liés au véhicule (autoradio, GPS, etc.) ; - une pour l alimentation des accessoires de la cellule. Lors des déplacements fréquents, l alternateur du véhicule permet la charge normale des deux batteries. Dans le cas d un arrêt prolongé, la recharge de la batterie alimentant la cellule devient impérative. Un panneau captant l énergie solaire permet la recharge des batteries par transformation de l énergie. 1.. Problématique Orienter le panneau solaire perpendiculairement aux rayons du soleil afin d avoir le meilleur rendement dans la transformation de l énergie. Ce réglage varie dans la journée compte tenu de la rotation de la terre. -4 -
1.4. Expression du besoin Contexte : Constructeur Produit : Panneau solaire orientable motorisé Spécification selon un point de vue : Utilisateur Expression du besoin : Point de vue utilisateur Aqui rend-il service? Sur quoi agit-il? Camping-cariste Les batteries Capteur solaire motorisé Dans quel but? Recharger les batteries du camping-car 1.5. Validation du besoin Pourquoi le besoin existe-t-il? Les batteries ont une autonomie en énergie limitée. Comment pourrait-il disparaître? Batteries de très grandes capacités de charge Comment pourrait-il évoluer? Capteur solaire à grand rendement ne nécessitant plus d orientation du récepteur Validation : Le besoin est validé par le nombre de camping-cars qui fonctionne avec des batteries au plomb nécessitant une charge régulière. - 5 -
2. Analyse fonctionnelle 2.1. Définition des environnements Soleil - Etoile dont l énergie provient des réactions thermonucléaires de fusion de l hydrogène en hélium - Température superficielle moyenne 5800 C - Le rayonnement solaire met environ 8 min pour parvenir jusqu à la terre Toit du camping-car - Tôle aluminium extérieure (1.5mm) ou résine polyester (mm) sur châssis - Surface plane minimum de 1200 x 1400 - Couleur clair souvent blanche - Aspect lisse brillant Milieu ambiant - Ph - Humidité - UV - T Œil - Vision d un individu - Esthétique des formes et des couleurs Batteries - Batterie du véhicule dont la capacité est de environ 400A et une tension de 12 V - Batterie de la cellule dont la capacité est de environ 00A et une tension de 12 V à décharge lente Utilisateur - Personne adulte 2.2. Diagramme des inter-acteurs Utilisateur FC4 Soleil FP1 Panneau solaire motorisé FC1 FC2 Toit du Camping-Car FP1 : Capter l énergie émise par le soleil pour le maintien en charge des batteries FC1 : Etre fixé sur le toit du camping-car FC2 : Résister au milieu ambiant FC : Etre agréable à l œil FC4 : Etre piloté par l utilisateur Batteries FC Milieu ambiant Oeil - -
2.. Fonctions de service (1 er niveau) FP1 : Capter l énergie émise par le soleil pour le maintien en charge des batteries FP11 : Suivre la course apparente du soleil FP12 : Transformer l énergie solaire en énergie électrique FP1 : Gérer l énergie électrique FC1 : Etre fixé sur le toit du camping-car FC11 : Fixer l ensemble sur le toit du camping-car FC2 : Résister au milieu ambiant FC : Etre agréable à l œil FC1 : Respecter les couleurs claires du camping-car FC2 : Donner des formes compatibles avec celles de la cellule FC4 : Etre piloté par l utilisateur FC41 : Dialoguer avec la partie commande (Clavier) FC42 : Traiter les informations FC4 : Tourner le capteur autour d un axe vertical FC44 : Tourner le capteur autour d un axe horizontal - 7 -
. Fonctionnement.1. Principe Positionnement du panneau solaire par rapport au soleil F #' $ # Capteur solaire! Toit du camping-car F " " Le principe de fonctionnement du panneau solaire nécessite que la surface plane sur laquelle sont fixées les cellules photovoltaïques soit orthogonale aux rayons solaires pour une efficacité maximale. Deux réglages sont à effectuer : - une rotation autour d un axe horizontal Elévation : rotation θ - une rotation autour d un axe vertical Azimut : rotation ψ L élévation (Rotation du panneau solaire autour d un axe horizontal) La Société ALDEN a pris comme option de découper l hémisphère nord en trois zones qui permettent de régler l angle θ en fonction du jour et de l heure de la journée. L erreur due à la position dans l une des zones peut être caractérisée par les angles maximum α et α. - 8 -
Les angles maximum α et α dépendent de la distance du soleil au panneau solaire. Donc compte tenu de cette distance les angles maximum α et α sont très petits. (Voir dossier RESSOURCES) L azimut (Rotation du panneau solaire autour d un axe vertical) En fonction de l orientation du camping-car à l arrêt, la rotation ψ du panneau solaire doit permettre de se «caler» par rapport au soleil..2. Initialisation L initialisation du panneau solaire se fait par les deux rotation ; élévation et azimut. L élévation : cet angle de rotation est donné par le micro processeur en fonction de : - La zone dans laquelle on se trouve 01 ou 02 ou0 - L heure de la journée - Le jour de l année. L azimut : Cette opération est manuelle et appréciée par l opérateur qui lit sur le boîtier la valeur de l intensité transformée par le panneau solaire. Lorsque cette intensité est à son maximum l opérateur interrompt la rotation et cette position est prise comme référence au bout de 2 minutes. Durant ce laps de temps il est possible d affiner son réglage. - -
.. Fonctionnement (Extrait de notice) MODE D UTILISATION 1 Vérifier la zone dans laquelle vous vous trouvez 2 Appuyer sur 1 2 4 5 7 8 0 FERM Entrez le chiffre de la zone dans laquelle vous vous trouvez (Exemple : tapez 01 si vous êtes dans la zone 1) ; 1 2 4 5 7 8 Puis appuyer 2 fois sur 0 FERM 1 2 4 Le panneau se lève, l écran affiche son 4 5 7 8 élévation. 0 FERM - 10 -
5 Le panneau commence à tourner, l écran affiche la production du courant. 1 4 2 5 7 8 0 FERM Lorsque la production atteint le maximum, appuyer sur. Le panneau s arrête. Vous pouvez optimiser la position avec les flèches gauche et droite si, par exemple, vous avez laissé tourner le panneau plus que nécessaire. 1 4 7 2 5 8 Vous avez 2 minutes pour vérifier visuellement la position du panneau. 0 FERM 7 Après 2 minutes, le mode automatique se déclenche. Kéops suit la position théorique du Soleil, même en son absence. A l heure du coucher de soleil*, Kéops se replie automatiquement. 8 Pour replier le système Kéops en cours de fonctionnement : appuyer sur FERM puis sur. 1 4 7 2 5 8 0 FERM Affichage et mesures. Kéops est muni d un ampèremètre qui indique le débit du panneau. En cas de batterie pleine : les chiffres peuvent clignoter pendant la phase d optimisation. Dans ce cas, allumez quelques lumières. Pour vérifier le débit instantané du panneau au repos, appuyez BRIEVEMENT sur une des flèches. * : ATTENTION : en fonction de votre situation géographique Kéops peut être déplié alors qu il fait déjà nuit! - 11 -