Dossier technique avec sysml - didier villers on line
Définition. Sans doute ne vous viendrait-il jamais à l'idée d'utiliser un poids lourd
pour faire .... Description Comportementale : Diagramme de cas D'utilisation.
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Dossier Produit
VAE interactif
Définition du produit réel
Présentation générale du produit réel
Définition
Sans doute ne vous viendrait-il jamais à lidée dutiliser un poids lourd pour faire vos courses au supermarché, ou une moissonneuse-batteuse pour tondre votre gazon. Alors pourquoi faire appel, pour vos déplacements de proximité, à un véhicule conçu pour parcourir plusieurs centaines de kilomètres dune seule traite, à savoir la voiture ?
En repensant notre mobilité et en choisissant les modes de transport les mieux adaptés à nos besoins de déplacements quotidiens. Cest pourquoi, à MATRA, nous avons créé une gamme complète de véhicules (vélos, scooters et quadricycles) entièrement électriques.
Historique
Après 40 ans d'audace et d'innovation au service de l'automobile, Matra MS s'engage dans le développement, la fabrication et la distribution de véhicules légers innovants à propulsion électrique.
Une gamme de vélos électriques haute performance et de quadricycles électriques marque depuis 2006 l'entrée de Matra MS sur ce nouveau créneau. La gamme senrichit continuellement pour constituer une offre complète de véhicules légers électriques destinées aux collectivités locales, administrations, entreprises et particuliers.
Gamme de produits E-BIKE
Présentation technique, commerciale, environnementale
Législation / Sécurité
La réglementation qui encadre l'utilisation du vélo à assistance électrique en France existe depuis plusieurs années déjà. Cette règlementation diffère d'un pays à un autre, même au sein de l'union Européenne. C'est toujours la législation dans laquelle le produit a été vendu qui est prioritaire, donc la France dans notre cas.
Le vélo à assistance électrique est considéré légalement comme une bicyclette classique.
La HYPERLINK "http://fr.wikipedia.org/wiki/Directive_europ%C3%A9enne" \o "Directive européenne"Directive européenne 92/61/EEC indique qu'un VAE doit notamment respecter les caractéristiques suivantes :
La mise en route du moteur est conditionnée uniquement par le pédalage et doit se couper dès que l'on arrête de pédaler. Il faut donc obligatoirement un capteur de pédalage.
L'assistance doit se couper à 25 km/h.
La puissance nominale du moteur doit être de 250 watts maximum.
Pas de poignée d'accélération, d'interrupteur, de bouton ou autre dispositif qui permette au vélo d'avancer tout seul (Un réglage d'assistance (25%, 50% etc...) est cependant possible).
Il faut donc bien être en présence dune ASSISTANCE et non dune PROPULSION.
Á noter que la présence de "capteurs de freinage" coupant automatiquement l'assistance au moindre coup de frein n'est pas obligatoire.
Tout moyen présent sur le vélo qui permettrait à celui-ci davancer sans pédalage (poignée daccélération, gâchette,
) ferait sortir le vélo de la catégorie des vélos à assistance électrique.
Si votre VAE ne respecte pas une seule ou plus des quatre conditions ci-dessus, vous serez assimilé à un cyclomoteur et vous aurez donc nécessairement trois obligations supplémentaires :
Assurance obligatoire véhicule 2 roues motorisées
Port du casque.
Immatriculation du véhicule en préfecture.
Les principaux fabricants
Exemples de différents produits de vélos
SHAPE \* MERGEFORMAT
Expression fonctionnelle du produit réel
Expression fonctionnelle du besoin
Analyse du besoin
Selon lInstitut national de recherche sur les transports et leur sécurité (Inrets), 80 % des déplacements quotidiens des Français seffectuent dans un rayon de 5 km autour de leur domicile et, parmi eux, 40 % dans un rayon de 2 km.
Dans ce cadre, lautomobile nest pas le meilleur moyen économique, écologique pour se déplacer.
Lidéal ne serait-il pas de repenser notre mobilité en choisissant dautres modes de transport pour nos besoins de déplacements quotidiens tout en respectant lenvironnement ?
Problématique
Le vélo est un bon moyen de transport pour les déplacements quotidiens tout en respectant lenvironnement. Pour être adopté par le plus grand nombre de personnes de 12 à 80 ans, il devra permettre dassister les utilisateurs aux efforts de pédalage.
Expression du besoin
Point de vue retenu :
Contexte ConstructeurProduitVélo à assistance électrique interactifSpécification selon un point de vue UtilisateurExpression du besoin Point de vue de lutilisateur
Validation du besoin
Pourquoi le besoin existe-t-il ?
Il permet au plus grand nombre de personnes à utiliser un vélo pour se déplacer.
Comment pourrait-il disparaître ?Comment pourrait-il évoluer ?Par une modification dans le mauvais sens de la législation actuelle très avantageuse.Par laugmentation de lautonomie.
Par un durcissement de la législation contre les véhicules polluants.
Par un allégement des différents composants pour se rapprocher dun vélo classique.
Analyse fonctionnelle du besoin
Le diagramme des inter acteurs
Fonction de service : Assister un cycliste au pédalage
Le diagramme FAST simplifié
Diagrammes SysML
Description Comportementale : Diagramme de cas Dutilisation
Un cas dutilisation représente un ensemble dactions qui sont réalisées par le système, et qui produisent un résultat observable intéressant pour un acteur particulier.
Description fonctionnelle : Description dexigences du Mode Assistance du VAE
Le diagramme dexigences permet dexprimer et de structurer les besoins au niveau de chaque fonction et dassurer la traçabilité des fonctions. Il est une traduction du cahier des charges.
Description STRUCURELLE : Description de bloc Interne du Mode Assistance du VAE
Définition des solutions en réponses aux fonctions techniques :
Présentation structurelle
Le Moteur
Le moteur permettant lassistance au pédalage, conçu par la société BionX, est situé sur laxe de la roue arrière. Ce moteur, sans engrenage en prise directe est un moteur de dernière génération est de type synchrone sans balais (Brushless), permet dobtenir un couple important dès les régimes les plus bas.
Á l'intérieur du moteur, nous retrouvons les aimants solidaires de la roue qui assurent la motricité, alors que les éléments plus délicats tels que bobines et électronique d'asservissement restent fixes. Aucun entretien n'est requis, ce moteur est conçu pour durer de nombreuses années.
Ce moteur comporte 22 aimants et 24 bobines de manière à ce quune bobine soit toujours décalée par rapport à un aimant.
En mode assistance, un courant piloté par le contrôleur électronique traverse les différentes bobines. Ce courant induit la naissance dun champ magnétique. Le rotor est ainsi poussé par un aimant de polarité identique et attiré par une polarité opposée. Il y a donc déplacement du rotor à lintérieur du stator. Lintensité maximum du moteur peut sélever à 30 A.
En mode régénération, le passage des bobinages au travers dun champ magnétique variable induit la naissance dun courant utilisé à la recharge de la batterie (loi de Lenz).
Ce moteur piloté par un contrôleur électronique comporte, entre autres, les éléments suivants :
3 Capteurs à effet Hall (1 par phase) : fonction de donner la position et la vitesse du moteur
Une sonde de température sur la platine électronique pour la protection thermique de lensemble (coupure à 50°C),
Une jauge de contrainte faisant office de capteur de force, montée sur l'axe du moteur, qui envoie une information à la console par le "BUS" de communication. La résistance électrique de ce composant varie en fonction de leffort qui lui est appliqué. Pour que linformation soit pertinente, le capteur doit être placé dans la direction de leffort de la chaîne. Par conséquent, il est placé vers lavant de laxe du moteur et se contrôle après montage par la position à 6 heures de lencoche de laxe du moteur.
Les différents Kits du constructeur BIONX :
Principe de lassistance du moteur BionX :
La Batterie
Tableau indiquant la puissance de chacune des batteries disponibles sur les différents kits BionX :
Le chargeur de batterie :
Les chargeurs de batterie représentent le seul moyen externe de recharge de la batterie, Une fois connecté, la LED du chargeur clignote "rouge" pendant quelques secondes avant de rester "rouge" fixe. La charge a alors commencé. La charge est complète quand la LED du chargeur est "verte".
La console de pilotage de lassistance électrique
La console de pilotage (tableau de bord) permet de :
De lire létat de charge de la batterieDafficher la version du logiciel de la console De commander la variation du contraste de la console : La variation du contraste de la console sobtient en appuyant simultanément sur les boutons « Trip » et « + » ou « Trip » et « -.De lire les informations relatives aux distances, temps et vitesse : Un appui successif sur le bouton « Trip » alterne laffichage de la distance partielle parcourue, de la distance totale, du temps déroulage, de la vitesse moyenne et de lheure. Le maintien du bouton « Trip » pendant 2 secondes réinitialise les valeurs temporairesDe commander léclairage : Lallumage et lextinction des feux par un appui de 3 secondes sur le bouton « Mode »De piloter lassistance et la génération de courant :
Sans action sur le bouton « + » ou « - » li-step se comporte comme un cycle classique.
Par un appui sur le bouton « + », li-step® assiste le cycliste pendant le pédalage : 4 niveaux dassistance.
Par un appui sur le bouton « - », li-step® régénère sa batterie et ralenti le cycle : 4 niveaux de génération.De créer un code PIN :
Appuyer simultanément sur « + » et « - », 0000 apparaît alors sur la console.
Choisir un chiffre à laide des boutons « + » et « - » et valider à chaque fois par le bouton Mode.
Le code PIN par défaut est 0000.De mettre en action lantivol électronique :
Un appui simultané sur le bouton « Mode » et « + » active lantivol électronique. Un symbole en forme de cadenas apparaît alors sur la console. Le déplacement du cycle déclenche un « bip » dont la fréquence augmente en fonction de la vitesse de déplacement.
Pour désactiver lantivol électronique, appuyer sur une touche quelconque et entrer le code PIN.
Lantivol électronique ne doit pas être utilisé pour une durée supérieure à 24 heures.De régler les paramètres suivants :
La mise en action et larrêt de lassistance lors du commencement ou de larrêt du pédalage.
Affichage en Miles ou Kilomètres.
La puissance du frein génératif
Lheure.Dactiver le mode diagnostic permettant de contrôler :
La tension de batterie.
Le fonctionnement du capteur de force.
La commande du taux dassistance du moteur.
De lire des codes défaut pendant ou après un essai routier.
De calibrer la jauge de charge de la batterie.
ATTENTION : La console de commande et daffichage nest pas démontable, doit être remplacée en totalité.
Le faisceau du bus de communication
Le moteur, la batterie et la console de commande et daffichage : reliés entre eux par un BUS CAN".
Lors de la mise en marche de la console, un signal est envoyé au moteur et à la batterie.
Ce signal réveille les contrôleurs des différents composants du système.
Pour valider le fonctionnement : vérifier la décrémentation du kilométrage sur la console lors de la mise sous contact.
Seuls les contrôles visuel et électrique du faisceau sont pertinents. Le contrôle électrique sexécute de manière analogue à tout autre contrôle de fil électrique (Continuité, isolement).
Les connecteurs du bus CAN sont de type Hirose HR3 :
Le faisceau déclairage
Une sortie 6 V à larrière de la batterie permet d'alimenter le phare et le feu par l'intermédiaire du faisceau de l'éclairage.
Article de presse
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Société DMS
Aéroparc Saint Martin 12 rue de Caulet 31300 TOULOUSE ( : + 33 (0)5 62 88 72 72 ( : + 33 (0)5 62 88 72 79
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Copyright DMS 2010
Batterie
Moteur Brushless dassistance
Console
Vélo à assistance électrique
Á des cyclistes voulant se déplacer avec un effort limité
Limiter la dépense énergétique d'un cycliste
Á qui rend-il service ?
Sur la dépense énergétique
Sur quoi agit-il ?
Dans quel but ?
Normes,
Législation
Environnement
Énergie
(230V-50Hz)
Sol
Utilisateur
FP1
Fc1
Fc2
Fc5
Fc3
Fc6
Fc4
V.A.E.
FT1
FT2
FT4
Convertir : Énergie Musculaire ( Énergie Mécanique de Translation
Récupérer lénergie
Assurer la direction
Supporter lutilisateur
Assurer le freinage
Freins
Cadre + Selle
Colonne
( Assistance réversible
( Roue libre
( Liaison roue - sol
V.A.E.
( Moteur Brushless
( Variateur
( Microcontrôleur
( Batteries
( Pédalier
( Pignons Chaîne - Dérailleur
( Pédales
( Transmission
( Assistance
Transmission
FT13
Transmettre lÉnergie Mécanique de Rotation dans un seul sens
FT115
Convertir : Énergie Mécanique de Rotation ( Énergie Mécanique de Translation
Adapter : Énergie Mécanique de Rotation ( Énergie Mécanique de Rotation
Convertir : Énergie Musculaire ( Énergie Mécanique de Rotation
Recevoir lÉnergie Musculaire
Assister le pédalage
Assurer la propulsion
Transporter lutilisateur
Convertir : Énergie Électrique ( Énergie Mécanique de Rotation
Moduler lÉnergie Électrique
Gérer lÉnergie Électrique
Stocker lÉnergie Électrique
FT114
FT124
FT123
FT122
FT121
FT113
FT112
FT111
FT12
FT11
FP1
FT3
CaractÉristiques du moteur 250W Puissance 250 W Nominal et 450 W PointeCouple nominal 7 N.mCouple maximum25 N.mPoids4.1 kgGarantie2 ans
Affichage Vitesse
Identification des fonctions de serviceFP1Transporter lutilisateurFC1Faciliter la maintenanceFC2Faciliter le transport/le stockageFC3Sadapter au réseau EDFFC4Respecter lenvironnementFC5Résister à lenvironnementFC6Respecter les normes en vigueur
Distance parcourue
La console de commande et daffichage est linterface permettant au cycliste de gérer le fonctionnement du cycle et de lire certaines informations.
Niveau dénergie dépensé ou récupéré
«requirement»
Console de Gestion
«bloc»
«Derive»
Id = 1.1.1.1.1
Text = « Le moteur du VAE ne devra pas développer une puissance supérieure à 250W »
Limiter la Puissance Max
«requirement»
Batteries
«bloc»
«Satisfy»
Id = 1.1.1.2.1
Text = « 4 Niveaux de régénération (25%, 50%, 100% et 200%) »
Niveau de Régénération
«requirement»
«Refine»
Id = 1.1.2.1
Text = « Le cycliste doit pouvoir ajuster le niveau de régénération »
Gérer Niveau de Régénération
«requirement»
«Satisfy»
«Refine»
Id = 1.1.1.3
Text = « Le cycliste doit pouvoir ajuster le niveau dassistance »
«Satisfy»
Niveau dAssistance
Id = 1.1.1.3.1
Text = « 4 Niveaux dassistance (25%, 50%, 100% et 200%) »
> : action ou service rendu optionnel. Le sous-cas dutilisation est parfois utilisé sous certaine condition.
« Include »
« Include »
« Include »
« Extend »
« Extend »
Luminosité
« Include »
V A E
Utilisateur en position de départ
Utilisateur en position darrivée
A-0
Transporter le cycliste en l'assistant dans l'effort
W
E
Énergie Musculaire
Énergie Électrique
Sélection des vitesses
Niveau dassistance et de régénération
Gestion éclairage
Gérer Niveau dAssistance
«requirement»
Id = 1.1.1.1
Text = « Respecter la directive européenne 92/61/EEC sur les VAE »
Respecter les Normes
«requirement»
Id = 1.1.1.2
Text = « Le VAE doit avoir une autonomie comprise entre 30 et 80 Km »
Id = 1.1.1.1
Text = « Respecter la directive européenne 92/61/EEC sur les VAE »
«Satisfy»
«Satisfy»
«Satisfy»
Microcontrôleur
«bloc»
Les exigences : qui peuvent être soit fonctionnelle, soit technique
Contenance : décompose une exigence en plusieurs exigences unitaires
> : relie des exigences de sous systèmes à une exigence système
> : permet de satisfaire une exigence
> : donne des précisions sur lexigence
Id = 1.1.1.1.2.1
Text = « Lassistance doit sarrêter si le VAE dépasse la vitesse de 25Km/h »
Vitesse Maximale
«requirement»
«Refine»
Id = 1.1.1.1.2.3
Text = « Lassistance doit sarrêter si le cycliste actionne les freins »
Gérer le couple dAssistance : Freins
«requirement»
Id = 1.1.1.1.2.2
Text = « Lassistance doit sarrêter si le cycliste arrête de pédaler »
Gérer le couple dAssistance : Arrêt pédalage
«requirement»
Id = 1.1.1.1.2.1
Text = « Lassistance doit sarrêter si le VAE atteint une vitesse seuil »
Gérer le couple dAssistance : Vitesse
Être Autonome
«requirement»
«requirement»
«Derive»
«Derive»
Id = 1.1.1
Text = « Le vélo à assistance électrique doit fournir une assistance au pédalage proportionnelle à leffort fourni par le cycliste »
Assister au pédalage
«requirement»
Id = 1.1.2
Text = « Dans les phases de descente et de freinage le système doit pouvoir recharger la batterie»
Procéder à la Régénération de la Batterie
«requirement»
Id = 1.1
Text = « Le vélo à assistance électrique doit permettre de se déplacer en milieu urbain en limitant les dépenses énergétiques de lutilisateur »
Vélo à Assistance électrique
«Derive»
«requirement»
«system»
Décomposition structurelle et hiérarchique du système, dun sous système, ou un élément. Cest une représentation des relations et flux entre objets, physique, logique ou conceptuelle.
Remarque :
Console de gestion =
Tableau de bord + Microcontrôleur
Id = 1.1.1.1.2
Text = « Lassistance doit sarrêter si le VAE dépasse une vitesse seuil, à larrêt du pédalage et au freinage »
Gérer le couple dAssistance
«requirement»
Moteur 250W
«bloc»
«Satisfy»
Sélectionner un niveau de régénération
Recharger facilement la batterie
Se déplacer en rechargeant la batterie
Sélectionner un niveau dassistance
Se déplacer avec une assistance
Activer léclairage
Chargeur
Batterie
« Actor »
Sélectionner un rapport de vitesse
« Extend »
Assistance
Réseau Routier
« Actor »
> : décomposition soit pour un sous service commun à deux services, soit pour faire apparaître des sous cas plus simples
Description Comportementale : Diagramme de cas Dutilisation
Service (ou Action) : précédé par un verbe à linfinitif, exprime le service (ou action) rendu à un acteur principal
Acteurs Secondaires : le cas dutilisation a besoin de ces acteurs pour réaliser le service (ou action)
Acteurs Principaux : le cas dutilisation leurs rend service
VÉLO Á ASSISTANCE ÉLECTRIQUE.
Se Déplacer
Utilisateur
Rechargeur
Cycliste
Etat de charge de la batterie
Niveau dassistance
Ou de régénération
Capteur à effet Hall (1 des 3) du moteur dassistance
ATTENTION : Le chargeur, devant être homologué et fourni avec l'i-step, doit être branché avant la batterie et la batterie débranchée avant le chargeur.
Dans des conditions extrêmes (température ambiante élevée et recharge immédiate après utilisation), il arrive que le chargeur ne démarre pas la charge car la batterie est trop chaude. La LED rouge reste clignotante. Dans ce cas, déconnecter le chargeur, laisser refroidir la batterie au minimum 30 min et effectuer si possible la charge dans un endroit où la température est proche de 20° C.
CaractÉristiques : Batterie Lithium-ManganÈse Tension 25,9 VCapacité (Ah)9.6 Ah Li-MnCapacité (Wh)248 Watts/heuresPoids2.8 KgDurée de vie> 500 cycles completsGarantie1 anAutonomie moyenne65 km pour un cycliste de 70 kg, sans bagage, sur terrain plat et sans vent
Console de Pilotage.
«Derive»
«Derive»
Informations :
Valeurs Calculées
Choix Assistance (Ou Régénération)
Niveau Charge
Niveau Énergie (Dépense ou Récupération)
Signal Vitesse et Effort Moteur
Marche Tableau de bord
Informations :
Niveau Charge
Niveau Énergie
(Dépense ou Récupération)
Marche Tableau de bord
VAE
EDF
Énergie Mécanique
Rotation VAE
« Out »
« In »
Cycliste
Utilisateur Régleur
« In »
Signal Effort
Moteur
Informations :
Marche Arrêt
Choix Assistance
(Ou Régénération)
- Valeurs Affichées
Alimentation Électrique
Alimentation Électrique
Énergie Électrique Modulée Fonction Du Mode Choisi : Assistance ou Régénération
Énergie Électrique Modulée Fonction Du Mode Choisi : Assistance ou Régénération
Effort Moteur
Signal Vitesse
Moteur
Vitesse Moteur
Signal Commande Moteur
Énergie Mécanique Modulé
Énergie
Mécanique
De Rotation
Adaptée
Énergie
Mécanique
De Rotation
Énergie
Musculaire
Transversale
Du Cycliste
Énergie
Électrique
Chargeur
Commande
Cycliste
« In »
« In »
Bus CAN
« In »
« Out »
« Block »
Capteurs à effet Hall
(Capteurs
Vitesse)
« In »
« Out »
« Block »
Jauge de Contraintes
(Capteur
DEffort)
« Bi »
« Out »
« Out »
« In »
« Bi »
« Block »
Batterie
« Out »
« Out »
« Bi »
« Block »
Microcontrôleur
« Out »
« In »
« Block »
Tableau de Bord
(Pupitre)
« Bi »
« In »
« Bi »
« Bi »
« Block »
Variateur
« Bi »
« Bi »
« Block »
Moteur Brushless
« Bi »
« In »
« Out »
« Block »
Roue
« In »
« Out »
« Block »
Chaîne, Pignon
« In »
« Out »
« Block »
Pédalier
Bus de communication CAN
Informations émises :
Vitesse effort de pédalage (jauge)
Informations émises :
Niveau de chargeNiveau dénergie (dépense ou récupération)
Informations émises :
Marche/Arrêt
Assistance-valeurs calculées et affichées
Bloc Variateur Moteur roue
Bloc Batterie
Console de commande
Énergie
Mécanique
De Rotation
1 Seul Sens
« In »
« Out »
« Block »
Roue
Libre
VÉLO
Á ASSISTANCE ÉLECTRIQUE INTERACTIF
Dossier Technique
