ICI tout pour le vol électrique

<i>-PropElec-</i>

Etat de l'art et limites technologiques

Quelque soit le fabricant, actuellement ce sont les accumulateurs qui limite le vol électrique.
La partie hélice/moteur/contrôleur ont un rendement d'environ 90%.
Il n'y a plus d'évolutions à attendre de ces éléments à part la fiabilisation et l'intégration ou le gain de quelques pourcent de rendement pour un coût peu acceptable pour un Paramoteur ou un ULM léger.

Seul l'évolution des batteries permettra d'augmenter l'autonomie.
Actuellement, il y à trois technologies disponible sur le marché grand public. Les cellules Lithium Polymer(Li-Po), Les cellules lithium-Ion(Li-ion) et les cellules Lithium Phosphate de fer(LiFePo4). Les autres technologie sont encore au stade du laboratoire ou réservé au militaire et au spatiale ou certaines technologies émergentes mais inadaptées à l'utilisation aérienne(Poids prohibitif et puissance limitée).

Quelques rappels:
  • La puissance d'une cellule est sa capacité à fournir un courant plus ou moins important.
  • L'énergie est sa capacité à fournir ce courant pendant un certain temps.
  • sa tension détermine ensuite le nombre d'éléments a mettre en série. Actuellement les contrôleurs moteur issue du modélisme acceptes 15 éléments en série de 3.7V(Li-Po ou Li-Ion) ou 17 éléments en série de 3.3V(LiFePo4). Ceci limite la puissance moteur à une quinzaine de kilo watts maximum en continue soit 20cv au décollage ou onze kilo watts en continue soit 15cv

Voici les avantages et inconvénient de ces trois technologies :
  • Les Li-Po ont pour eux une grande puissance, une capacité moyenne par rapport à leur poids et une bonne durée de vie mais leur coût est prohibitif!
  • Les LiFepo4 ont pour eux une grande puissance, une capacité moyenne par rapport à leur poids et une excellente durée de vie et leur coût est très abordable, il est facile de se les procurer!
  • Les Li-Ion ont pour eux une capacité excellente par rapport à leur poids, ils sont cher, leur puissance est très faible, leur durée de vie est moyenne, il est facile de se les procurer!
Leur faible puissance oblige à assembler au moins 15 cellules en parallèles pour travailler en sécurité, en dessous de  ce chiffre il y a danger, on ne travail plus dans les spécifications du fabricant Panasonic.

Les Li-Ion seront choisit obligatoirement pour les Paramoteurs décollables à pieds. En effet, il sont presque deux fois moins lourd à capacité égale
Pour les Paramoteurs chariots et les ULM léger ont choisira plutôt les LiFePo4 pour leur faible coût et leur facilité de montage. Néanmoins si c'est l'autonomie qui prime dans le projet, les Li-Ion seront choisit.

En chiffres, les LiFePo4 offre 60Ah pour25,5kg sans emballage.
Les Li-Ion offre 60AH pour 14kg sans emballage.
Ainsi un Miniplane électrique pesera 31kg au décollage pour 45 minute d'autonomie.

Voici les références des cellules testées par notre laboratoire :
Li-Po -> KOKAM SLPB100216216H
LiFePo4 -> A123 AMP20M1HD-A
Li-Ion -> PANASONIC NCR18650B et NCR18650BD

Ca veux dire quoi une durée de vie de 1500 cycles sur une batterie.

C'est le nombre de cycle après lequel la batterie à perdue entre 10 et 20% de sa capacité initiale. Elle fonctionne donc toujours très bien mais l'autonomie est moindre qu'au début de son utilisation. Cette perte de capacité dépends des conditions d'utilisation, puissance demandée, températures d'utilisation, etc
Les batteries de technologie LiFePo4 perdent moins de 5% de capacité pour 500 cycles d'utilisation et 10% pour 2000 cycles.
Les batteries de technologie Li-ion perdent 30% de capacité pour 500 cycles d'utilisation.

Quel est l'entretien sur un GMP électrique.

Il est nul ou presque, seul les deux roulements de l'axe du rotor du moteur sont à changer en fin de vie, 1000 à 2000 heures. Il faut néanmoins vérifier le bon état des connexions électriques et des câbles ainsi que leurs serrages et fixations. Comme tout moteur, il faut vérifier le réglage, l'équilibrage et l'état de l'hélice. La batterie, le contrôleur ne demande aucun entretien, vérifier juste le bon fonctionnement des ventilateurs de refroidissements.

Quelle est la différence de comportement entre un GMP thermique et un GMP électrique.

Un GMP thermique garde une puissance constante jusqu'à la dernière goutte d'essence, néanmoins elle varie en fonction de l'altitude avec la raréfaction de l'air d'ou une perte de puissance.
Un GMP électrique perd progressivement de sa puissance à cause de la chute de tension de la batterie au fil de la décharge de celle ci. Par contre, son avantage est que la puissance ne varie pas avec la prise d'altitude. En fin de décharge l'électronique de control coupera la puissance pour protéger la batterie d'une décharge profonde préjudiciable à sa durée de vie. Avant cela, elle reviendra le pilote qu'il est temps d'aller se poser.

L'électrique coûte plus cher que le thermique.

Oui au début mais non à la fin!
Le prix d'achat sans la batterie est équivalent à un modèle thermique.
La batterie qui a une durée de vie minimale de 3000 cycles. Pour une heure de vol le coût de la batterie est d'environ 2,5€ de l'heure de vol. Un moteur thermique comme le TOP80 reviens à environ 5,5€ de l'heure de vol plus le coût de la maintenance. Il est nul sur un system électrique. En clair en électrique on achète toute l'essence à l'avance!!! Mais plus on l'utilise et moins l'utilisation coûte cher. Vers 1500 charge le coût deviens inférieur à celui du thermique.

Les GMP's électriques sont plus dangereux que les GMP's thermiques.

Non, le risque est équivalent voir plus faible qu'un ensemble thermique grâce à la gestion électronique.
L'essence très inflammable, peut prendre feu en cas de mauvaise entretien et pré-vol, durites percées, usées, réservoir abîmé et également en cas de crash.
Une batterie et son câblage présente également un risque d'incendie en cas de mauvaise pré-vol, mauvais serrage des connections, câbles abîmés. En cas de crash, la destruction de la batterie peut également déclencher un incendie. 

Un GMP électrique est plus compliqué à utiliser?

Non, au contraire, la gestion électronique rend transparent pour l'utilisateur les différentes phases d'initialisations. L'écran de control informe le pilote de l'état du system.
Finalement, on recharge sa machine comme son téléphone portable et on l'utilise avec un écran comme lui!

Quelles solutions pour rendre plus accessible les motorisation électriques

C'est l'essence même de notre démarche. Le cahier des charges avait deux objectifs sécurité et simplicité. L'étude s'est porté sur les moyens et les méthodes pour que le plus grand nombre de personnes puissent assembler les différents éléments d'un GMP électrique et ainsi baisser le coût de fabrication.

Test des cellules Li-Ion au format 18650 Panasonic.

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Nous avons lancé une campagne d'endurance et de qualification des cellules Panasonic au format 18650. Dans les conditions réels d'utilisation, nous allons d'ici trois mois faire 1000 cycles d'endurances. Le but étant de valider la tenu des caractéristiques dans le temps pour fournir des chiffres fiables aux utilisateurs de nos batteries.
D'autres part notre fournisseurs nous procurera bientôt une nouvelle génération de cellules ayant plus d'autonomie à poids équivalent pour un coût inférieur.
PropElec le 18/09/2015.

La vue d'ensemble du système ProElec

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Le stand de nos produits au MAP 2015

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1er vol!

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Mardi 3 mars 2015 au matin a eu lieu le premier vol du prototype après deux mois d'essais statiques au sol.
C'est le début d'une campagne d'essais en vol de qualification et d'optimisation de l'ensemble du système qui s'achèvera sur notre stand au MondialAirParamoteur les 19, 20 et 21 juin 2015 à Blois.

Le proto en test de capacité et d'endurance

MOV_0720.mp4
La vidéo permet de voir les différents affichages de l'IHM prototype : en haut a gauche la puissance affiché en pourcentage de 0 à 100%, en haut à droite la tension de la batterie. En bas les différentes températures, moteur, batterie et extérieur, ensuite le QFE, le QNH et la pression atmosphérique.

PANASONIC NCR18650B

Capacité 3.2AH
Masse 47 grammes
Tension nominal 3.6V
Puissance 6A x 3.6V =21,6 watts
Puissance gravimétrique 243wh/kg
Courant de charge 1625mA

PANASONIC NCR18650BD

Capacité 3.2AH
Masse 47 grammes
Tension nominal 3.6V
Puissance 10A x 3.6V =36 watts
Puissance gravimétrique 243wh/kg
Courant de charge 1625mA

A123 AMP20M1HD-A

Capacité 19.6AH
Masse 496 grammes
Tension nominal 3.3V
Puissance 363A x 3.3V =1198 watts
Puissance gravimétrique 131wh/kg
Courant de charge 370A

KOKAM SLPB100216216H

Capacité 40AH
Masse 990 grammes
Tension nominal 3.7V
Puissance 320A x 3.7V =1184 watts
Puissance gravimétrique 149wh/kg
Courant de charge 80A