Vue d’ensemble du projet :

L’objectif de ce projet est de travailler sur une thématique à choix du vélo cargo Yakbike développé par l’entreprise Shematic basée à Genève. Ce vélo cargo envisage de diviser par un facteur 10 les émissions de gaz à effet de serre sur les livraisons urbaines du dernier kilomètre en empruntant les pistes cyclables avec une charge utile maximale de 350 kg, une autonomie de 150 km et une vitesse maximale de 25 km/h. Les thématiques proposées sont les suivantes :

-          Réalisation d’un différentiel autobloquant sur les roues arrière (ElE + ME)

-          Estimation dynamique de l’autonomie restante (ElE + ME+TIC)

-          Banc de tests pour le véhicule (EIE+ME)

-          Prolongation d’autonomie par ajout de panneaux PV (ElE + ME ?)

Un prototype de Yakbike est disponible à la HEIA à Fribourg pour réaliser les tests et les mesures qui s’avèrent nécessaires. Le prototype doit être partagé entre les différents groupes.

Thématique 1 : Réalisation d’un différentiel autobloquant

Contexte

Le Yakbike est équipé de 2 moteurs électriques qui entraînent chacun une roue arrière via un réducteur à courroie. Dans la version prototype du vélo, les moteurs sont contrôlés de manière à avoir une répartition équilibrée du couple sur les roues arrière tout en permettant aux roues de tourner à des vitesses angulaires différentes dans les virages. La fonction de « différentiel » réalisée en général mécaniquement est donc obtenue ici électriquement. Cependant comme pour un différentiel mécanique, en cas de glissement d’une roue, le couple transmis au véhicule chute considérablement.

Objectif 

L’objectif est de développer une fonction électronique de « différentiel auto-bloquant » aka « différentiel à glissement limité », de l’implémenter et de la tester sur le Yakbike.

Les tâches suivantes sont à coordonner et réaliser entre les profils ME et ElE :

-          Faire une étude bibliographique sur les modèles de dynamique du véhicule et les différentiels électriques à glissement limité

-          Développer un modèle de la dynamique du véhicule et définir les scénarios à simuler

-          Proposer la stratégie à implémenter pour le contrôle des moteurs

-          Adapter le modèle et vérifier la performance de cette stratégie par simulation

-          Implémenter la stratégie retenue sur le véhicule prototype

-          Instrumenter le Yakbike en vue des tests (vitesse des roues, courants moteurs…)

-          Réaliser les tests permettant de valider la performance

Thématique 2 : Estimation dynamique de l’autonomie restante

Contexte

Le Yakbike annonce une autonomie de 150 km mais l’autonomie réelle dépend beaucoup du parcours réalisé et du chargement. Actuellement une valeur d’autonomie restante est calculée en fonction de l’état de charge batterie et d’une projection sur la base de la consommation instantanée. Cette projection peut être passablement erronée en fonction du parcours qui sera réellement effectué. Par exemple pendant une montée, comme la puissance consommée est élevée, la projection d’autonomie est réduite. Or si la montée est suivie d’une descente qui permet une forte régénération, l’autonomie réelle sera beaucoup plus grande. En connaissant le chargement, le parcours à réaliser (fonction style « itinéraire google map ») ainsi que la position du vélo à chaque instant (signal GPS) il est possible d’améliorer grandement la précision de l’autonomie affichée.

Objectif

L’objectif est de développer une méthode qui permette d’estimer de manière dynamique l’autonomie restante et d’en démontrer la faisabilité de la manière la plus réaliste possible.

Les tâches suivantes sont à coordonner et réaliser entre les étudiants des profils ME, ElE et CS :

-          Faire une étude bibliographique sur les modèles permettant de prédire la consommation énergétique d’un véhicule

-          Développer le modèle énergétique du Yakbike et définir les scénarios de test

-          Définir et réaliser les tests permettant de caractériser l’efficacité des différents composants de la chaîne de traction

-          Valider le modèle développé le comparant à des mesures sur des parcours sur banc de tests ou sur des parcours réels.

-          Proposer une méthode permettant de déterminer la masse du chargement à partir de grandeurs mesurables sur le produit final.

-          Démontrer la faisabilité de votre approche en simulant un calcul prédictif de l’autonomie sur un parcours réel et en comparant avec des mesures.

-          En fonction des compétences et du temps disponible, créer une application smartphone qui permette de démontrer la fonction

Thématique 3 : Réalisation d’un banc de tests pour le véhicule

Le véhicule actuel devra pouvoir être caractérisé, ainsi que les modifications apportées. Afin de pouvoir maîtriser les conditions de tests pour corréler les résultats de mesures il faut un environnement du véhicule qui puisse être connu.

Objectif

L’objectif est de développer un banc d’essais permettant d’interagir avec les deux roues du véhicule en appliquant des couples résistants contrôlés permettant de simuler les virages légers et accentués afin de tester la partie autobloquante du projet. Les couples résistants produits permettront également de simuler un parcours comportant des montées et des descentes afin de valider le modèle de prédiction de l’autonomie.

Les tâches suivantes sont à coordonner et réaliser entre les étudiants des profils ME, ElE et éventuellement CS ou TIC :

-          Faire une étude bibliographique sur les bancs de tests pour véhicules

-          Définir un modèle du système

-          Proposer la stratégie à implémenter pour le contrôle des moteurs

-          Adapter le modèle et vérifier la performance de cette stratégie par simulation

-          Implémenter la stratégie retenue sur le banc de tests

-          Réaliser les tests et mesures du véhicule en fonction de l’interaction du banc de tests.