L’analyse des paramètres d’un
véhicule nécessite leur mise en relation qui permet de comprendre les marges de
manœuvre en matière de puissance et donc
d’économie d’énergie et d’autonomie.
Ceci est particulièrement vrai pour
les véhicules hybrides ou électriques, pour lesquels l’appréciation intuitive
provenant de l’expérience de véhicules conventionnels ne fonctionne plus.
L’auteur a donc développé sur MS
Excel un outil d’analyse simple permettant de mieux comprendre l’intérêt et
les faiblesses des nouveaux véhicules, et de faire parler les données souvent
très succinctes, des constructeurs. On peu néanmoins accéder aux informations
suivantes :
Les paramètres suivants figurent généralement
dans les notices techniques :
- Masse (à vide, conducteur inclus)
- Dimensions selon les 3 axes Lx, Ly et Lz
- Puissance maximum PM
- Couple maximum (pas toujours)
- Vitesse maximum VM
- Le coefficient roulage / poids a été évalué à 2%, soit 30 daN pour déplacer lentement un véhicule de 1500 kg. C’est peu précis, mais jamais critique, car il est généralement négligeable:
- aux petites vitesses (rarement constantes), par rapport à la force d’inertie
- aux vitesse élevées, par rapport à la force aérodynamique
- le cas échéant, par rapport au profil de la route
- Le SCx, qui n’est pas un produit, est la surface sur laquelle s’exerce la pression dynamique due à la vitesse relative de l’air. Il est parfois donné. A défaut, il est aisément calculable à la vitesse maximum VM correspondant (sauf exceptions) à la puissance maximum PM, comme le quotient de la force PM / VM (corrigée de la force de roulage) par la pression dynamique ½ ρVM2.
Les paramètres sans dimension VK,
VL et PK ont été créés pour définir la forme de la courbe
de puissance maximum du véhicule en fonction de sa vitesse. PK, ainsi
que VK et VL sont des pourcentages appliqués
respectivement à PM et VM.
Pour obtenir une courbe :
- du type A, il suffit de poser PK = VK = VL = 1
- du type B, il suffit de poser PK = 1 et VK = VL
- La courbe du type C correspond à une approximation d’une boîte de vitesses manuelle ou pilotée à un embrayage :
Le segment OK correspond au
démarrage à couple constant par glissement de l’embrayage
Le segment KL correspond au passage
des rapports intermédiaires avec des temps morts d’autant plus fréquents qu’il
sont courts, ce qui est pris en compte par la pente de la courbe.
Le segment LP correspond à la
puissance pratiquement constante sur le rapport adapté à la vitesse maximum, en
général le plus long.
Une fois toutes les cases jaune
correctement paramétrées en fonction du véhicule étudié, il reste à choisir (en
vert) la pente de la route, le plus souvent 0, mais qui permet aussi de
vérifier l’aptitude en côte autoroutière (4%) et en montagne. Les vitesses de 0
à 230 km/h sont intégrées dans le tableur.
Le tableur calcule pour chaque
intervalle de vitesse de 5 km/h, et de haut en bas :
la résistance s’opposant à
l’avancement, par nature Fr, Fp,Fa, et totale
Ft
la puissance absorbée = résistance x
vitesse
la puissance disponible résultant de
la modélisation
l’accélération = puissance disponible / (vitesse x masse)
le temps de parcours de chaque
intervalle de vitesse et le cumul de ces temps
la distance parcourue pendant chaque
intervalle et la distance cumulée.
Dans l’exemple ci-dessus, les
performances d’accélération du véhicule apparaissent (sur fond jaune
ci-dessus):
Le temps de 0 à 100 km en lecture
directe
Les temps aux 400 m et 1000 m au
prix d’une petite interpolation
Les temps de reprise au prix d’une
soustraction.
Ce modèle a été validé sur une
vingtaine de véhicules conventionnels pour lesquels ses résultats confirment,
éclairent ou complètent les données constructeur, notamment pour les véhicules
innovants, hybrides à transmission planétaire ou tout électriques. C’est d’ailleurs
à cet effet que l’auteur l’a élaboré.
