Chaîne de traction de vélo électrique MARCILLET Tristan WICKY Grégoire 1
1. Présentation du vélo à assistance électrique 2. Présentation du projet 3. Etude du moteur 4. Etude du MC33035 5. Montage de la roue et programmation 6. Carte de commande 7. Conclusion Sommaire 2
1. Présentation du vélo à assistance électrique - Nous utilisons des VAE produit par la société OVO BIKE. - OVO BIKE est situé à Ensisheim. - OVO BIKE propose aux municipalités d intégrer à leur parc de véhicule en complément des transports en commun, un vélo électrique pratique, silencieux, non polluant, économique et très rentable. 3
Différence entre le VAE et le vélo électrique Le vélo à assistance électrique - vitesse max 25km/h - Assistance active uniquement quand on pédale Le vélo électrique - Dépasse les 25km/h - Assistance active à n'importe quel moment - Port du casque et assurance obligatoire 4
2. Présentation du projet L objectif de ce projet consiste à : Démonter un vélo et analyser les constituants. Définir les constituants fonctionnels et réutilisables. 5
Caractéristique du VAE Vitesse de pointe : 25km/h Autonomie moyenne d utilisation : 70km Moteur : moteur synchrone autopiloté Batterie : type NI-MH 8,5A.h 36V Chargeur : - intégré au vélo - Temps de charge complète 5h - Tension de recharge : 220V 50Hz - Energie de recharge : 360Wh 6
Confort d utilisation : - Freinage électrique à récupération d énergie par rétropédalage. - Clavier à 3 boutons permettant la mise en marche et l arrêt du vélo, des phares, et le choix du niveau d assistance. - 4 niveaux d assistance ajustables. - Indicateur visuel du niveau d assistance choisi. - Indicateur graphique de l état de charge de la batterie. - Arrêt automatique du fonctionnement du vélo après 4 minutes d absence de mouvement (pédalage ou roulage). Carte à puce : Gestion du vélo par carte à puce (Identification du vélo et de l utilisateur, date, heure, temps d utilisation, nombre de kilomètres parcourus, état de charge de la batterie). Electronique : Un microcontrôleur supervise l ensemble des fonctions présentées. 7
3.Etude du moteur Comme pour le vélo nous avons d abord effectué des recherches sur ce moteur : Type de moteur : Moteur synchrone triphasé autopiloté à aimants permanents. L autopilotage est réalisé par des capteurs à effet Hall. Nombre de paire de pôles : p=13 Puissance nominale : 250W Rendement au pont nominal : 80% 8
Fonctionnement du moteur : Le moteur est piloté par un pont à thyristor qui est alimenté en courant. Ce pont a thyristor produit 3 signaux décalés de 120 grâce à une série de commutation. 9
10
4. Etude du MC33035 Il s agit du circuit de commande du moteur. Il génère la source de courant qui alimente le pont à thyristor. Ce circuit permet aussi de : - faire varier la vitesse du moteur - changer de sens de rotation de moteur 11
Connecteur MC33035 12
Description des broches reliées au connecteur : Broche n 3 (SENS, fil gris) : c est une entrée, elle permet de choisir le sens de rotation de la roue. Il faut une tension de 0V pour faire tourner la roue dans le sens horaire ou une tension de 5V pour le sens antihoraire. Broche n 7 (EN, fil vert) : c est une entrée de validation active à 5V, elle doit être activée pour que le moteur puisse tourner. Broche n 11 (VIT, fil jaune) : c est une entrée qui permet de faire varier la vitesse de la roue grâce à une tension variant de 0 à 5V. Broche n 16 (GND, fil noir) : Il s agit de la masse. Broche n 17 (VCC, fil rose) : c est une entrée devant être à 12V, elle permet d alimenter une partie des transistors à l intérieur du circuit. Broche n 23 (BRAKE, fil marron) : c est une sortie délivrant une tension qui bloque la roue, il faut la mettre à la masse pour enlever le frein et pouvoir faire tourner la roue. 13
5. Montage de la roue et programmation Une fois l étude du moteur et du circuit terminée, nous avons monté la roue sur un support pour vérifier son fonctionnement. 14
Programmation : Nous avons créé un programme en langage C que nous avons ensuite implanté dans une carte de TP. Nous utilisons un PIC18F4580 pour programmer. Avec ce programme nous pouvons faire varier la vitesse de la roue grâce à une PWM variable réalisée avec le timer 2 du PIC. Pour réaliser cette PWM variable, nous faisons varier une tension de 0 à5v avec un potentiomètre, cette tension est envoyé dans l entrée du convertisseur analogique/numérique du PIC. Ensuite nous récupérons la tension converti sur la broche RC2 du PIC puis nous la filtrons avant de l envoyer au moteur pour obtenir la valeur moyenne de la PWM. 15
D après cette formule fc = 1 2πRC, nous avons pu déduire la valeur des composants. Nous avons choisit une fréquence de coupure basse ( 15HZ) car nous voulons extraire la valeur moyenne de la PWM et une résistance de 10K. On peut donc calculer la valeur du condensateur : C = 1 = 1 = 1.06uF 2πRF 2π 10k 15 La valeur normalisée la plus proche est 1uF 16
Nous avons programmer d autre fonctions sur la carte : - Changer le sens de rotation de la roue avec un interrupteur. - Affichage de la vitesse et du sens de rotation sur l écran LCD. 17
6. Carte de commande Nous avons commencé à créer une carte de commande qui remplacera la carte de TP que nous avons utilisé pour vérifier le fonctionnement de la roue. Cette carte nous permettra de : - Faire varier la vitesse de la roue et afficher cette vitesse sur un écran LCD - Changer le sens de rotation et afficher ce sens sur l écran LCD - Faire un RESET avec un bouton poussoir - Choisir le niveau d assistance Il faudra aussi prévoir un convertisseur pour convertir la tension de 36V de la batterie en tension de 12V et 5V. 18
Nous avons fait un premier schéma électrique de la carte pour préparer le projet de l année prochaine. Ce schéma n est pas totalement terminé et sera à modifier pour ajouter de nouvelles fonctions. 19
7. Conclusion 20