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Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : dim. août 18, 2019 4:10 pm
par Stéphane Bourque
Aujourd’hui, je suis allé m’amuser avec mon jouet préféré, ma Spark EV.

Voici les résultats recueillis:
(désolé pour la présentation, je n'arrive pas à faire de tableau ni à transférer d'images)

Vitesse            Consomm.     Autonomie*
km/h               kWh/100km    Km

 40                    6,1                 262
 50                    6,9                232
 70                    9,8                 163
 90                   12,3                 130
100                   13,4                 120
110                    15,6                 103
120                   18,5                  86

*Valeur estimée pour une batterie ayant 16 kWh de disponible.

Je n’ai pas utilisé de climatisation (seulement la ventilation à 3) alors que les fenêtres étaient fermées. Il faisait entre 22 et 24 degrés sans vent avec un ciel partiellement nuageux. La route était pavée, sans dénivellation, sans arrêt ni virage.

Les tests de 40 à 90 km/h se sont fait sur un chemin de campagne et ceux de 100 à 120 km/h sur l’autoroute (j’ignore le nom de la personne qui conduisait quand le véhicule roulait à 110 et 120 km/h :hehe: ). La mise à zéro du compteur se faisait une fois la vitesse souhaitée atteinte en roulant sur le cruise. Le résultat était saisi avant tout ralentissement car au moindre freinage, la moyenne baissait immédiatement. À la fin de des essais, aucune énergie n'avait été consommée ni pour la climatisation ni pour la thermorégulation.

J’ai fait certains des tests dans les 2 directions de la route et les valeurs étaient pratiquement identiques. Ainsi, si j’avais plus d’une donnée je faisais une moyenne.

J’ai remarqué quelques détails :
1-sur la Spark, il faut rouler au moins 4-5 km pour que la moyenne commence à avoir du sens et se stabilise. En bas de cette distance les données étaient trop variables.
2-La mesure de la puissance consommée (bulle bleue) m’apparait douteuse. Par exemple à 40 km/h j’avais toujours une consommation de 2kW tout le long du trajet et ma moyenne donnait 6.1 kWh/100 km. Le 2 kW est sous-estimé car je n'avais aucun appareil qui fonctionnaire sauf la ventilation mais ça ne justifie pas le 4 kW manquant.

Ce n’est pas une révélation de constater que plus on roule vite, plus on consomme d’énergie pour la même distance parcourue. Entre rouler à 40 km/h et 120 km/h, la consommation va du simple au triple!

En conclusion, la diminution de vitesse peut s’avérer une alternative intéressante pour se rendre à destination et qu’il nous manque seulement quelques kilomètres d’autonomie. Ainsi quitter l’autoroute pour prendre une route secondaire moins rapide peut s’avérer un moyen d’éviter une recharge. Bref quand on est pressé des fois la meilleure solution c’est de prendre son temps.

Re: Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : dim. août 18, 2019 4:50 pm
par Yvente
Super intéressant et des VRAIS chiffres :super:
J'ai même une demande spéciale pour toi: l'hiver prochain même test, pas de vent mais -20 degrés C.

Entouka ça laisse à réfléchir sur l'autoroute pour l'autonomie et mon pied pesant ;-)
100 13,4 120
110 15,6 103
120 18,5 86

Merci Stéphane 8-)

Re: Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : dim. août 18, 2019 7:11 pm
par Stéphane Bourque
Merci, Il n'y a pas de quoi. Ça fait longtemps que je voulais savoir ça.

J'essaie de trouver la façon la plus optimale de voyager de longues distances. Rouler trop vite rajoute des arrêts et du "viraillage" aux bornes. Rouler trop lentement étire le temps de transport mais diminue le nombre de recharges et leur durée. Bref le gain en vitesse risque-t-il de se perdre en temps de recharge? En plus de ça il faut composer avec la position des bornes qui ne sont pas toujours là où on le voudrait.

Je me doutais bien qu'au-dessus de 100 km/h ce n'était pas terrible pour les longs déplacements mais là au moins j'ai un ordre de grandeur.

L'hiver c'est plus compliqué car le chauffage vient interférer. Si on roule moins vite on consomme moins d'énergie pour avancer mais on doit chauffer plus longtemps car ça prend plus de temps pour se rendre. C'est à devenir fou. J'accepte le défi pour l'hiver prochain. Faudra juste me le rappeler. J'oublie vite.

Yvente a écrit :
dim. août 18, 2019 4:50 pm
Super intéressant et des VRAIS chiffres :super:
J'ai même une demande spéciale pour toi: l'hiver prochain même test, pas de vent mais -20 degrés C.

Entouka ça laisse à réfléchir sur l'autoroute pour l'autonomie et mon pied pesant ;-)
100 13,4 120
110 15,6 103
120 18,5 86

Merci Stéphane 8-)

Re: Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : lun. sept. 02, 2019 8:40 am
par Donald Wright
Je trouve intéressant tes résultats. J'ai par le passé, effectué des calcules pour déterminer la puissance et le couple requis pour concevoir et fabriquer un moteur électrique (projet en cours d'ailleurs). Effectivement, plus que l'on roule rapidement, plus qu'il y aura de l'énergie consommé. Vous trouverez dans mon blogue (en anglais), les courbe et des équations qui permettre de révélés les causes de cette augmentation de la consommation lorsque la vitesse augmente. L'un des facteurs à cette courbe non linéaire est le frottement avec l'air (http://openvolta.blogspot.com/). Je crois que tu et vous aimeriez voir l'allure de ces courbes.

;-)

Re: Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : lun. sept. 02, 2019 9:32 am
par Stéphane Bourque
Intéressant mais un peu trop scientifique pour moi. Par contre, la forme de la courbe en dit long sur le lien entre la vitesse et l'énergie déployée.

Vous mettez en évidence que l'autonomie est grandement influencée par la vitesse de croisière. Du moins c'est le paramètre qu'on contrôle le mieux contrairement aux conditions climatiques avec lesquelles on doit vivre avec. Certains s'imagine qu'en faisant du "L" ils vont prolonger leur autonomie de façon significative ce dont je doute de plus en plus. Comme si une régénération sur 100 mètres allait augmenter l'autonomie de 1 kilomètre.
Donald Wright a écrit :
lun. sept. 02, 2019 8:40 am
Je trouve intéressant tes résultats. J'ai par le passé, effectué des calcules pour déterminer la puissance et le couple requis pour concevoir et fabriquer un moteur électrique (projet en cours d'ailleurs). Effectivement, plus que l'on roule rapidement, plus qu'il y aura de l'énergie consommé. Vous trouverez dans mon blogue (en anglais), les courbe et des équations qui permettre de révélés les causes de cette augmentation de la consommation lorsque la vitesse augmente. L'un des facteurs à cette courbe non linéaire est le frottement avec l'air (http://openvolta.blogspot.com/). Je crois que tu et vous aimeriez voir l'allure de ces courbes.

;-)

Re: Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : mar. sept. 03, 2019 10:03 am
par Martin Boisvert
Stéphane Bourque a écrit :
lun. sept. 02, 2019 9:32 am
Certains s'imagine qu'en faisant du "L" ils vont prolonger leur autonomie de façon significative ce dont je doute de plus en plus. Comme si une régénération sur 100 mètres allait augmenter l'autonomie de 1 kilomètre.
À moins d'être en pente descendante assez prononcée, il n'y a absolument rien à gagner à tenter de regénérer de l'énergie déjà dépensée. La seule technique réellement fonctionnelle, c'est le "gliding", ou se mettre au neutre (ou à tout le moins relâcher la pédale juste au point où il n'y a ni consommation d'énergie ni récupération).

Re: Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : mar. sept. 03, 2019 10:04 pm
par André Bastien
Stéphane Bourque a écrit :
dim. août 18, 2019 4:10 pm
Aujourd’hui, je suis allé m’amuser avec mon jouet préféré, ma Spark EV.

Voici les résultats recueillis:
(désolé pour la présentation, je n'arrive pas à faire de tableau ni à transférer d'images)

Vitesse            Consomm.     Autonomie*
km/h               kWh/100km    Km

 40                    6,1                 262
 50                    6,9                232
 70                    9,8                 163
 90                   12,3                 130
100                   13,4                 120
110                    15,6                 103
120                   18,5                  86

*Valeur estimée pour une batterie ayant 16 kWh de disponible. ..

Ce n’est pas une révélation de constater que plus on roule vite, plus on consomme d’énergie pour la même distance parcourue. Entre rouler à 40 km/h et 120 km/h, la consommation va du simple au triple!
Beau travail! Merci.

Il semble donc confirmer la théorie qui voudrait que la consommation pour une distance donnée varie linéairement avec la vitesse.

La puissance instantanée varie avec le carré de la vitesse. Mais en roulant plus vite, on fait plus de distance donc l’énergie requise pour une distance donnée (kWh / 100 km) varie avec la vitesse.

Re: Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : mar. sept. 03, 2019 11:23 pm
par Primate
André Bastien a écrit : ...
Il semble donc confirmer la théorie qui voudrait que la consommation pour une distance donnée varie linéairement avec la vitesse.

La puissance instantanée varie avec le carré de la vitesse. Mais en roulant plus vite, on fait plus de distance donc l’énergie requise pour une distance donnée (kWh / 100 km) varie avec la vitesse.
Dans le livre "Vers la voiture sans pétrole" (1) de François Roby au chapitre 3, il est indiqué que la puissance (2) requise pour faire avancer un véhicule de 1300 kg sur le plat est calculé à partir de l'addition de la force de friction des pneus + la force aérodynamique.

La force de friction de roulement des pneus étant selon F. Roby :
"
Froul = C m g
avec le coefficient C proche de 1 % soit 0,01. Numériquement, on obtient une valeur constante de 130 N environ pour une auto de 1300 kg.
"(1)

La force de friction aérodynamique étant selon F. Roby :
"
Faéro = (1/2) ρ S Cx v2 où nous voyons apparaître la vitesse v, la masse par unité de volume de l’air r (traditionnellement désignée par la lettre grecque « rhô », et valant 1,2 à 1,3 kg/m3 suivant la température et la pression), la surface frontale du véhicule S et enfin son coefficient de pénétration dans l’air, ou coefficient de traînée, le bien connu Cx
" (1)

Il en ressort que la puissance varie linéairement proportionnellement à la vitesse pour le roulement et proportionnelle au cube de la vitesse pour l'aérodynamique.






1) Disponible à la Grande Bibliothèque / BANQ
2)
Puissance = Travail/temps en watt ou joule/seconde
Travail = Force X Distance en Joule ou Newton•mètre

Re: Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : mar. sept. 03, 2019 11:42 pm
par Primate
Primate a écrit :
mar. sept. 03, 2019 11:23 pm

Il en ressort que la puissance varie linéairement proportionnellement à la vitesse pour le roulement et proportionnelle au carré de la vitesse pour l'aérodynamique.
Selon le même livre (1), voici les tableaux avec un Cx de 0,30, une surface frontale de 2,1 m2 et un poids de 1300 kg, similaire à celui de la Spark EV.

Puissance de roulement (1) :
km/h __ kW
30 ____ 1,1
50 ____ 1,8
90 ____ 3,2
110 ____ 3,9
130____ 4,6

Puissance aérodynamique (1) :
km/h __ kW
30 ____ 0,2
50 ____ 1,0
90 ____ 6.0
110 ____ 10.9
130____ 18,0

J'ajoute 0,3 kW pour les systèmes de contrôles constatés approximativement en Volt et Prime.

Puissance totale
km/h __ kW
30 ____ 1,6
50 ____ 3,1
90 ____ 9,5
110 ____ 15,2
130____ 22,9

Consommation totale
km/h __ kWh/100km
30 ____ 5,3
50 ____ 6,2
90 ____ 10,6
110 ____ 13,8
130____ 17,6

Comme ce sont des valeurs théoriques pour un cas parfait sans vent ni autres perturbations, ces valeurs sont inférieures à celle mesurées dans la réalité, mais semblent tout de même pas trop éloignées. Pertes AC/DC, pertes DC chargé et restitué, pertes joules électronique de puissance et moteur, friction transmission et arbres, climatisation, chauffage, etc. tous non considérés.


(1) Roby, F. (2006). Vers la voiture sans pétrole. Les Ulis: EDP Sciences.

Re: Vitesse et consommation d'énergie.

Posté : mer. sept. 04, 2019 8:24 pm
par Donald Wright
Et ajouter la force naturelle dans l'équation, cette force gravitationnelle poussant sur tout objet jusqu'au au sol multiplier par la pente, donc le poids en Newton, et nous avons des forces incroyable a contrevenir.
AU plaisir!

:) :super: