KART ELECTRIQUE

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KART ELECTRIQUE

• Lycée Pierre Gilles de GENNES
• DIGNE les BAINS

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Présentation du système
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Caractéristiques Physiques
Conforme à la norme NF S 52-002

• Longueur 2100 mm
• Largeur 1350 mm
• Hauteur 800 mm
• Poids env. 150 Kg avec les batteries

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Motorisation

• Moteur brushless 4.6 kW, 10kW max
• Couple de 30 N.m
• Variateur intégrant un microprocesseur
• 4 Batteries plomb gel 12 V 46Ah
• Chargeur HF 48 V 50A piloté par le kart

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Boitier de diagnostic

• Indicateur de charge de chaque batterie
• Feu stop arrière
• Surveillance température moteur et variateur
• 5 positions de vitesse préréglées

• Marche arrière
• Deux prises permettant de doubler la puissance de
  charge
• Une prise de charge individuelle des batteries

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Performances

• 70 km/h limitation réglementaire pour la location
• 50 m départ arrêté en 6s
• Temps de charge env. 12min pour 10min de roulage

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Analyse SysML du kart électrique
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Diagramme des cas dutilisation
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Diagramme de définition de blocs
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Diagramme de séquence
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Diagramme détat
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Diagramme des exigences
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Exploitations pédagogiquesdéveloppées et
planification
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Les activités, qui vont être présentées, ont
toutes été expérimentées avec les élèves de
1STI2D spécialité EE, SIN et AC en enseignement
transversal et EE
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Planification des activités

• Une classe (24 élèves) 2 profs.
• Activité pratique transversale de 4 h.
• Cours M, E, I 3 heures.
• Séquence pédagogique sur 2 semaines avec 2
  centres dintérêts.
• CI 1 Energie.
• CI 2 Information ou Matière.
• Planification sur lannée.

année
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Activité 1 ENERGIE ENVIRONNEMENT
Centre dintérêt opérationnel EE
Efficacité énergétique passive
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Activité 1
Objectif pédagogique
O.8 Valider des solutions techniques
Descriptif de lactivité
Vérifier par des mesurages la vitesse du kart
Compétence visée
CO8-EE4  Mettre en œuvre un protocole dessais
et de mesures sur le prototype dune chaîne
dénergie, interpréter les résultats.
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Calcul de la vitesse maxi du kart
Transmission par courroie crantée

• Pour la configuration V1
• N max du moteur 2900 tr/min
• Nb de dents du pignon 24 dents
• Nb de dents de la roue dentée 80 dents
• Diamètre des roues 270 mm

V1max 45 km/h
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Essais en extérieur
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Résultats
distance en m 0 10 20 30 40 50 60 70
temps en s 0 3,16 4,33 5,41 6,21 7,08 7,98 8,68
vitesse en km/h 0 14,4 26,4 32,8 36,5 38 38 38
vitesse en m/s 0 4,00 7,33 9,11 10,14 10,56 10,56 10,56
Accélération m/s²   1,27 2,85 1,65 1,28 0,48 0,00 0,00
Les résultats sont utilisés aussi en
mathématiques pour introduire les dérivées. a
dv/dt
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Courbes
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Activité 2 ENSEIGNEMENT TRANSVERSAL
Centre dintérêt opérationnel
Energie Solution constructive dune chaîne
dénergie.
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Activité 2
Objectif pédagogique
O.4 Décoder lorganisation fonctionnelle,
structurelle et logicielle dun système.
Descriptif de lactivité
Identifier les résistances à lavancement mises
en jeu lors de la motorisation dun véhicule
électrique. En déduire la puissance quil faudra
que le moteur fournisse pour faire avancer le
véhicule, à une vitesse donnée v, dans une pente
donnée i avec une accélération a.
Compétence visée
CO4.4 Identifier et caractériser des solutions
techniques relatives aux matériaux, à la
structure, à lénergie et aux informations dun
système.
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Motorisation dun véhicule électrique

• Identifier les différentes forces résistantes à
  lavancement du véhicule.

Le véhicule doit vaincre la somme des forces
?Ft Faero Froul Fprof Facc
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La puissance peut être exprimée par
P ?Ft . v
Avec les données du kart, on trouve pour la
configuration V1 (V 40 km/h) P max à
laccélération 8200 W Le moteur peut développer
P 10 kW débridé
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Activité 3 ENSEIGNEMENT TRANSVERSAL
Centre dintérêt opérationnel
Energie Stockage de lénergie.
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Planification trimestre 2
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Activité 3
Objectif pédagogique
O.4 Décoder lorganisation fonctionnelle,
structurelle et logicielle dun système.
Descriptif de lactivité
Mettre en évidence les différents procédés de
stockage de lénergie sous forme mécanique,
chimique, électrostatique, électromagnétique,
thermique. Valider le fonctionnement de quelques
systèmes représentatifs.
Compétence visée
CO4.4 Identifier et caractériser des solutions
techniques relatives aux matériaux, à la
structure, à lénergie et aux informations dun
système.
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Détail de lactivité

• Partie 1 Brainstorming proposé aux élèves.
• Partie 2 Mesures sur un système technique.
• Partie 3 Bilan énergétique des systèmes de
  stockage.

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Partie 1 Question posée aux élèves sous forme
de Brainstorming
Comment stocker lélectricité? Pourquoi? Sous
quelle forme?

• Barrages hydrauliques.
• Air comprimé.
• Forme chimique (batterie).
• Forme thermique (ECS).
• Volant dinertie.
• Inductance et condensateur.

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Partie 2 Relevé de la tension aux bornes des
batteries pendant la charge et la décharge du
kart.
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Partie 3 Bilan énergétique des systèmes de
stockage.
4 Batteries 12 V Gel Plomb 48 Ah Montage en série
2 Batteries 7,2 V Ni-MH 3000 mAh 1 batterie/moteur
12 Batteries 2V Gel plomb 240 Ah Montage en série
1 Batterie 36 V Li-ion 15 Ah
Batterie Plomb Batterie Ni-MH Batterie Li-Ion Batterie Ni-Cd
20 à 40 Wh/kg 60 à 80 Wh/kg 100 à 150 Wh/kg 40 à 60 Wh/kg
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Le problème de la filière énergétique
On souhaite stocker 1 kWh, toutes les énergies ne
sont pas aussi concentrées (1 Wh .)
Matériau Pouvoir calorifique Nombre de kWh Pour 1 kWh
Essence 43325 kJ/kg 43325/3600 12 kWh 0,083 kg 83 gr
Batterie Plomb 40 Wh/kg 25 kg
Batterie Li-Ion 200 Wh/kg 5 kg
Hydrogène 142000 kJ/kg 142000/3600 39,44 kWh 2,5 gr
Uranium 235 6,7.1010 kJ/kg 6,7.1010/3600 18610 kWh 53,7.10-6 kg 53 µ.gr
Eau 3600 kg deau à une hauteur de 100 m 3600 kg deau à une hauteur de 100 m 3600 kg deau à une hauteur de 100 m
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Activité 4 ENSEIGNEMENT TRANSVERSAL
Centre dintérêt opérationnel
Energie Organisation fonctionnelle dune chaîne
dénergie.
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Activité 4
Objectif pédagogique
O.4 Identifier les éléments influents du
développement dun système.
Descriptif de lactivité

• Etude du schéma de câblage dun système.
• Elaborer le schéma électrique du système avec un
  logiciel de schéma.
• Comprendre le fonctionnement du système avec
  lanalyse Sysml.
• Mettre en marche le système avec lanalyse
  Sysml.

Compétence visée
CO3.1 Décoder le cahier des charges fonctionnel
dun système.
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Schéma électrique du kart
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Le kart est utilisable en projet STI2D

• Projet de première STI2D 2011/2012
• Spécialité E.E. Les élèves ont travaillé sur
  létude des différentes motorisations (MAS et
  Brushless).
• Essai de performances
• Mesure du bruit (dB)
• Autonomie des batteries

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Spécialité S.I.N. Les élèves ont travaillé sur
un chronomètre avec cellule.
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Lannée prochaine 2012/2013

• Projet de terminale STI2D
• Spécialité E.E. Nous voulons acheter un
  enregistreur de données autonome embarqué sur le
  kart pour des mesures dintensité, de tension et
  de température.
• Réaliser lexploitation de toutes ces mesures.
• Equiper le kart dun autre type de batteries et
  comparer les performances.
• Equiper le kart dun autre type de moteur et
  comparer les performances.

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Prix du kart électrique
Société  Speedomax  à Clermont-Ferrand Kart
Le chargeur La console de programmation La
télécommande
Environ 9 000 HT
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Ces travaux ont été réalisés par

• Enseignement transversal
• DEREUMAUX Pascal et BELLINO Laurent
• Enseignement de spécialité EE
• BOLO José et BELLINO Laurent
• Enseignement de spécialité SIN
• GODARD Paul et GRIMAL Sylvain
• Lycée Pierre Gilles de GENNES DIGNE les BAINS

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Merci de votre attentionFIN