Retrouver le SCx d'une Citigo à partir des données OBD

[ViFiftyTwo]

Dans la série “Papa se fait un nouveau délire, Maman lève les yeux au ciel et les enfants rigolent” je me suis mis en tête de mesurer le SCx de la Citigo à partir de données collectées avec l’OBD. L’idée m’a été donnée par @Entropie avec son post sur la largeur des pneus. Si l’on peut mesurer le SCx de la voiture, il devient possible de savoir si une modification -comme la largeur des pneus ou le profil des jantes- a une influence réelle sur l’aéro et donc sur la consommation du véhicule.

 

L’idée consiste à partir de la puissance développée par le moteur, pour la comparer à la puissance de la force de traînée aérodynamique. Quand on met les courbes sur le même graphique, voilà ce que ça donne : 

Quand j’ai obtenu ça, j’étais très content. Mes points obtenus par la mesure sont sur la courbe verte, encadrés par la courbe bleue (SCx=0.7) et la courbe jaune (SCx=0.9). Le SCx de la Citigo serait donc proche de 0.8. Je peux maintenant passer à des roues de 165 et faire le comparatif ! Mais il y a un problème, quelque chose ne colle pas. Si vous avez le temps, je vous raconte tout. 

 

J’ai utilisé le PID “224658” entête “7E6” et équation “Signed(a*256+b)/64” trouvé sur goingelectric.de Il est nommé “E-Maschine mechanische Leistung” que l’on peut traduire par “Puissance mécanique moteur.” Le protocole consiste à faire le même parcours, aller et retour, au régulateur, à plusieurs vitesses différentes, puis collecter ces données et faire des calculs. 

 

J’ai choisi une portion de route nationale à 2x2 voies à côté de chez moi. Je l’ai parcouru dans les deux sens à 80 km/h, 90 km/h, 100 km/h, 110 km/h, 120 km/h et enregistré toutes les données. Pour la vitesse, j’utilise celle de l’OBD : je l’ai étalonnée, elle est assez exacte et plus stable que la donnée issue du GPS. Il n'y avait presque pas de vent ce jour-là, et de toutes façons son influence est annulée car le trajet est fait dans les deux sens. 

 

J’ai récupéré le fichier, puis extrait les données qui m’intéressaient avec le logiciel QGis en faisant une sélection spatiale, pour ne garder que les données correspondant à une vitesse bien établie et bien constante. Graphiquement ça donne l’image ci-dessous. Ce sont les points jaunes qui vont me servir à faire les calculs.

 

 

Pour une vitesse de 110 km/h, le graphique ci-dessous montre : 

• la vitesse en bleu, exprimée en km/h, se lit sur l’axe de gauche,
• l’altitude en jaune, exprimée en mètres, se lit aussi sur l’axe de gauche,
• la puissance mécanique en rouge, exprimée en kW, se lit sur l’axe de droite. La puissance mécanique varie comme la dérivée de l'altitude, c'est logique, jusque-là tout va bien.

 

On voit bien que la puissance mécanique varie énormément, de 5 à 30 kW, pour des variations d’altitude somme toute assez faibles. Pour faire mon calcul, j’ai besoin de connaître la puissance mécanique nécessaire pour rouler à vitesse constante sur une route parfaitement horizontale. 

Comme j’ai fait le même parcours dans les deux sens, la valeur moyenne de puissance aller + retour doit correspondre à ce que je recherche. Mais quand on peut faire compliqué, pourquoi se priver, hein? 

 

J’ai donc pris mes données d’altitude et calculé un semblant de pente, en retranchant tout simplement l’altitude de deux points consécutifs. Je dis un “semblant” de pente car en toute logique il faudrait diviser la variation de déplacement vertical par la variation de déplacement horizontal, mais là ça devient franchement compliqué. 

 

Au final, je cherche le zéro, donc comme mes intervalles de temps sont constants et ma vitesse aussi, une soustraction revient au même. J’ai mis toutes les données de puissance sur un graphique en nuage de points, demandé à Google Drive de faire une régression linéaire, et ça me donne la valeur de puissance mécanique pour une “pente” de zéro. 

 

Ci-dessous, le graphique pour une vitesse de 90 km/h. La valeur de puissance correspondant à une pente de zéro est donnée par l’ordonnée à l’origine de l’équation de la droite de régression, ici : 7.34 kW.

De part et d’autre de l’axe vertical, on distingue vaguement les deux groupes de points qui correspondent aux mêmes sections du trajet “aller” et du trajet “retour.” 

 

En théorie, tous les points devraient être alignés sur une droite, ou posés sur une courbe symétrique par rapport à l’axe vertical. J’ai écrit plus haut “les enfants rigolent” mais c’est à ce moment là que mon fils cadet a arrêté de rigoler, et on a commencé à discuter de la forme que devrait avoir cette courbe. C’est un matheux comme sa mère, il n’aime pas la physique !

 

C’est en regardant ce nuage de points que l’on réalise que ce qui sort d’un OBD est juste indicatif, on est très loin de faire de la métrologie. Il y a de l’hystérésis un peu partout, la mesure d’altitude par GPS a régulièrement des loupés, et je ne sais pas ce que vaut vraiment le capteur de couple qui donne la valeur de puissance mécanique. Bref, on a un nuage de points qui correspond a une mesure très “bruitée” et on lui donne un peu de cohérence avec un outil mathématique.

 

En faisant la même chose à toutes les vitesses, j’obtiens les valeurs suivantes : 

• 80 km/h : 4.7 kW
• 90 km/h : 7.34 kW
• 100 km/h : 10.5 kW
• 110 km/h : 13.9 kW
• 120 km/h : 18.3 kW

 

J’ai ensuite mis ces points sur le graphique que vous avez vu en haut de ce post, avec à côté les courbes de puissance de la force de traînée aérodynamique, obtenue avec la formule ci-dessous : 

J’ai soumis ce protocole et ces données aux darons de l’aérodynamique que l’on trouve sur Reddit ici, en priant pour ne pas me faire rôtir. Ils sont assez impitoyables avec les apprentis sorciers, ce sont des gars de la vieille école… Je n’ai eu qu’un seul commentaire, il portait sur mon bidouillage de régression linéaire mais dans l’ensemble ça a l’air de tenir la route.

 

Alors, où est le problème? Certains d’entre vous y pensent sans doute depuis le début : j’ai négligé Frr, la force de frottement de roulement. J'ai donc repris mes calculs. Pour calculer cette force, j’ai pris un Crr de 0.01 -mes pneus sont parfaitement standard- une masse de 1200 kg, ça donne une Frr de 117 N. Si je calcule la puissance de cette force en la multipliant par la vitesse, j’obtiens une série de valeurs qui s'échelonnent de 2.62 kW à 80 km/h à 3.92 kW à 110 km/h. C’est beaucoup!

 

On dit généralement qu’à haute vitesse, les frottements par roulement sont négligeables devant la traînée aéro, ce qui est vrai quand on parle de forces. Mais ici on parle de puissances, il faut tout multiplier par la vitesse, et ça change tout. Si je retranche ces valeurs de P. Méca, j’obtiens une courbe qui n’est plus du tout réaliste, bien en dessous des valeurs théoriques de puissance de la force de traînée.

En conclusion, soit je me suis trompé quelque part, soit le capteur de puissance donne une valeur erronée. Je pense d’ailleurs que ce n’est pas un capteur de puissance; pour moi, il s’agit plutôt d’un capteur de couple dont la valeur est multipliée ensuite par la vitesse de rotation pour donner une puissance. 

 

D’ailleurs, j’ai fait un autre graphique qui donne à réfléchir : en prenant les valeurs de tension et de courant de la batterie, j’ai calculé vite fait un rendement en les comparant aux valeurs de puissance mécanique. Ça donne le graphique ci-dessous : 

Ce qui m’a le plus surpris, c’est le rendement pourri du convertisseur DC/DC à faible charge. Il y a bien longtemps que je n’ai plus fait d’électronique, et certes on a fait des progrès par rapport à mes années d’étudiant, mais franchement c’est dégueu. À 80 km/h, on a vu plus haut qu’il faut 5 kW de puissance mécanique pour avancer, et on voit ici que le rendement (P. Méca / P. Batt) est de 50 % environ. La voiture a besoin de 5 kW pour avancer et la batterie en donne 10 !!! Il est où l'émoticône qui vomit ?!?

 

Bon, passé ce petit coup de gueule, on voit que pour des charges plus importantes, le rendement global monte à 85 %, ce qui est une valeur couramment admise en termes de rendement pour les véhicules électriques. La valeur de puissance mécanique semble donc crédible. Ce qui augmente ma perplexité !

 

Si l’un d’entre vous a une idée, je suis preneur. Toutes les données et tous les calculs sont disponibles dans ces deux fichiers.

• Mesures effectuées le 03 août 2024
• Mesures effectuées le 18 août 2024

 

Merci de m’avoir lu jusqu’au bout !
 

Modifié août 23, 2024 par ViFiftyTwo

[afreeman1901]

Tu fais quoi mercredi? j'ai un diner avec des amis.

 

Blagues mis à part, c'est marrant comme hobby. 

De mes lointain souvenir de costdown, je dirais que tu as 3 problèmes qui fausses tes mesures à la base. L'altitude déjà qui n'a pas du tout le même impact dans un sens ni dans l'autre. l'autre soucis c'est les courbes, ta route n'etant pas droite, tu généres des frottements de roulement annexes pas forcement négligeable et dernier soucis, le régulateur qui te fausse probablement les mesures en donnant des petit a coups d'accelerateur et de frein qui rajoute du bruit à tes mesures. sans parler des conditions de pression et de température potentiellement différente sur tes 2 jours de test (qui peuvent jouer sur la pression de tes pneu et donc sur les frottement)

 

Question ***, pourquoi vouloir passer par l'OBD et la puissance moteur et juste pas mesurer le ralentissement.

Tu obiendrais le même type de résonnement en te lancant à 130km/h, passant au point mort et laissant filer (je connais pas la citigo, c'est peut etre pas possible). Pas besoin d'aller à zéro, 130-90 devrait suffir à avoir ta courbe, non et recalculer ton scx

[planetaire]

@ViFiftyTwo Le sCx de la eUp est de 0,644. Le Cx 0,308. Source : VW

Pour info, la Up thermique a un Cx de 0,32.

 

Quelques pistes:

Le Crr mesuré sur route dépend des caractéristiques du revêtement.

Le vent ne se compense pas exactement entre aller et retour. Il faut qu'il soit le plus faible possible.

 

Une autre source d'infos est le COC (certificat de conformité)

 

[ViFiftyTwo]

Merci pour vos réponses. Je sais bien que mes centres d'intérêt peuvent paraître bizarres, je fais souvent écarquiller les yeux à mes collègues à la machine à café ! Pour revenir au sujet, il y a trop de variables non maîtrisées et trop d'imprécision dans les mesures, donc c'est difficile de tirer des conclusions, je vais passer à autre chose.

 

J'ai tout de même intégré les données de @planetaire dans le graphique ci-dessous : les bonnes valeurs de SCx et un Crr de 0.006 qui donne une Frr de 70 N, ce qui n'est pas une valeur délirante.

J'ai fait varier le Crr pour voir ce que ça donne, dans tous les cas la courbe a une pente trop importante : les valeurs sont trop faibles pour les petites vitesses et trop élevées pour les hautes vitesses. L'erreur doit venir de ma méthode à base de régression linéaire. Honnêtement, je ne pensais pas que la puissance allait varier autant en fonction de la pente, et effectivement le régulateur de vitesse ajoute du bruit dans la mesure, sans oublier que le GPS n'est pas super réactif pour donner l'altitude. Bref, ça serait plus facile si la terre était plate !

 

Pour répondre à @afreeman1901 j'ai pensé à ta méthode basée sur le ralentissement, mais honnêtement je ne suis pas sûr de savoir faire les bons calculs, la vitesse constante simplifie beaucoup de choses. Dès qu'elle varie, en revanche, ça se complique. J'ai par ailleurs calculé la densité de l'air en fonction des conditions météo, pour chaque jeu de mesures, sur ce site très bien fait.

 

Bonne journée à tous !

 

Vince