Objectifs de la séance
- Utiliser un tableur pour visualiser la charge d'un accumulateur
- Calculer l'énergie totale contenue dans un accumulateur et la comparer aux données constructeur
Recharge d'une trottinette électrique
Présentation
TaLeX Drone nous propose dans sa chaîne Youtube une étude pratique de sa trottinette électrique e-Twow Booster V. La fiche technique constructeur est fournie ici : https://www.e-twow.fr/e-twow-booster-v.html
Equipée d'une nouvelle batterie puissante avec une autonomie confortable, la nouvelle Booster V est équipée d'une batterie 36V 10,5 A.h.
La tension élevée de 36V permet à la batterie de franchir les montées sans difficulté. Sa capacité de 10,5 A.h permet à la trottinette de parcourir de longues distances.
La trottinette vient équipée avec un chargeur de 3 ampères qui permet de la charger en un peu plus de 3 heures lorsqu'elle est entièrement vidée. Une trottinette déchargée à 30% mettra une petite heure à se charger.
Dans une première vidéo il nous propose d’étudier son autonomie : https://www.youtube.com/watch?v=vfWLMRBlmRY
Dans une seconde vidéo il nous propose d’étudier le coût de la recharge : https://www.youtube.com/watch?v=4KnigPqBrxQ&t
Etude à réaliser
A partir de la première vidéo
- Estimer l’autonomie de la batterie de la trottinette sur terrain plat (durée et distance)
- Estimer la vitesse moyenne de la trottinette
A partir de la seconde vidéo
- Représenter la puissance de charge p(t) et l’énergie stockée dans la batterie e(t) en fonction du temps.
- Que peut-on remarquer sur ces courbes ?
- Quelle quantité d’énergie contient la batterie ? Est-ce cohérent avec les données constructeur ?
Conclusions
Si on considère que la trottinette ne fait que compenser les frottements (air et roulement), donner une valeur approximative de ces frottements pour le trajet effectué.
À partir de la première vidéo
Il est annoncé dans la vidéo une autonomie réelle (GPS) de 28,5 km et 1h 19min 40s. L'indication GPS est plus précise que celle du compteur.
On peut estimer la vitesse moyenne : V = 28,5.103 / (3600+19x60+40) = 5,96 m/s = 21,5 km/h
Attention : 1h20 = 1,33 h (80 minutes = 80/60 heures = 1,33 h)
À partir de la seconde vidéo
Sur le compteur d'énergie (voir vidéo) on observe les valeurs de puissance et de temps pour les dates donnée par l'expérimentateur.
On les place ensuite dans un tableur : TELECHARGER LE FICHIER EXCEL
On trace ensuite p(t) et e(t) ce qui donne les courbes suivantes (énergie et puissance) :
Pour la puissance on remarque qu'elle est constante jusqu'à environ 80% de la charge totale, puis elle décroit. On peut penser que cela va protéger la batterie en ralentissant la charge lorsqu'elle est presque pleine.
Le chargeur a donc reçu 367 W.h, mais il “consomme” lui même 12W (car à partir de 233 minutes la batterie ne se charge plus mais on voit encore 12W environ de puissance consommée).
Sur la durée de fonctionnement (233 minutes) il a donc consommé 12 x (233/60) = 47 W.h. La batterie a donc reçu 320 W.h.
La batterie étant initialement chargée à 20%, ces 320 W.h correspondent à 80%. La batterie contient donc 320/0,80 = 400 W.h
Les données constructeur parlent de 36V et 10,5 A.h soit une énergie de 36 x 10,5 = 378 W.h. Ces données sont cohérentes puisqu’elles s’écartent de 6% par rapport à la valeur constructeur.
Conclusion
Si on considère que la trottinette ne fait que compenser les frottements (air et roulement), donner une valeur approximative de ces frottements pour le trajet effectué.
P = F x V (programme de première) donc F = P / V avec une puissance moyenne P = E / Δt.
On fait attention aux unités :
F = E / (V x Δt) = (378 x 3600) / (21,4 x 3,6 x 80 x 60)= 3,7 N