Le trike solaire de Gilles

Présentation technique détaillée

Cahier des charges

Il était relativement simple : solidité, confort, puissance et autonomie, pour envisager des voyages au long cours. Tout ceci avec un soin particulier pour parer aux quatre points de faiblesse souvent rencontrés par les suntripeurs depuis le début :

1. chauffe du moteur,
2. connectivité électrique déficiente en cas de pluie excessive,
3. bris de structure (cadre, porte-bagage, support de toit solaire),
4. bris de rayons de roue.

Pour le point 1, ce fut le choix de la répartition de la puissance injectée vers deux moteurs Grin Technologies V2 FST (All-Axle front hub) + liquide de refroidissement Statorade + dissipateurs de chaleur à ailettes Hubsink. Maximum puissance chacun : 2 000 W, total : 4 000 W.
Simulation via https://ebikes.ca/tools/simulator.html

L’ensemble permet d’aborder des pentes jusqu’à 25° sur courte durée et 20° sur durée prolongée.

Pour le point 2, toutes les connexions sont étanches. Les boîtiers sensibles sont tous placés sous la bulle.

Pour le point 3, le cadre, conçu à l’aide de modélisation 3D, est en acier allié 4130 CRMO. Il est soudé TIG, galvanisé à froid (revêtu de poudre de zinc après sablage et avant peinture).

Pour le point 4, choix de rayons de forte section.

Description de la partie cycle

• Largeur : 85 cm tricycle ainsi que remorque.
• Longueur : 230 cm (+ 180 cm remorque, total = 4,10 m).
• Empattement : 110 cm.
• Rayon de braquage : 4 m.
• Garde au sol : 11 cm.
• Hauteur du siège : 21 cm avec un angle d’assise réglable de 35 à 50 degrés.
• Poids : 53 kg + 9 kg toit solaire avec son support = 62 kg (sans les deux sacoches).
• Charge maximum : 200 kg avec pilote et bagages (240 kg avec remorque).

• Suspension, direction à géométrie Ackermann, angle pivot de 17,4 degrés, angle de chasse de 15 degrés, carrossage neutre ajustable de +/- 5 degrés si nécessaire, Kingpin (les pivots d’attelages se croisent sur le même plan), parallélisme avec léger pincement vers l’avant de 1 degré. Course des suspensions avant et arrière : 13 cm (réglable).
• Pédales SR Suntour 44, 170 mm, moyeu avec capteur de couple.
• Grand plateau : 48 dents, petit plateau : 16 dents.
• Boite de vitesse dans moyeu roue arrière : Rohloff 500/14, rapport de transmission de 526 %.
• Roues avant de 20 pouces montées sur axes de 20 mm, jantes Halo sub-4 20 « 32h.
• Pneus Schwalbe Big Ben Plus avec protection GreenGuard robuste de 3 mm. Dimensions ETRTO 55-406 (20 x 2.15 Pouces).
• Chambres à air « increvables » Tubolito avec valve Presta (SV = Sclaverand).
• Garde-boues avant, ¼ de roue, tout carbone + bavettes.

• Roue arrière de 26 pouces, jante Ryde Andra 40 26 « 36h.
• Pneus Schwalbe Big Ben Plus avec protection GreenGuard robuste de 3 mm. Dimensions ETRTO 55-559 (26 x 2.15 Pouces).
• Chambre à air linéaire (pour remplacement sans démonter la roue) avec valve.
• Garde-boue arrière SKS, 53 mm + bavette.
• Pressions = 2 à 4 kg ou Bar (soit 30 à 55 Psi) suivant charge, température et type de revêtement.
• Freins composés à l’avant de deux disques de 180 mm de diamètre, hydraulique couplée Tektro, sur roues avant, avec contacteur et, à l’arrière un disque de 180 mm de diamètre, hydraulique Magura 4 pistons MT7, avec contacteur. Toutes les plaquettes sont métalliques.
• Frein électrique avec une puissance maximale de régénération : 1.6 kW.

• Remorque Hinterher Hxxxl light, châssis en aluminium de 4 mm usiné CNC, avec rallonge de timon de 50 cm, 12,9 kg sans solarisation, charge max 65 kg, connexion renforcée Weber ES, axe rigide en acier inoxydable équipé de deux roues 20 pouces et pneus Schwalbe Super Moto-X, feu rouge arrière Leds 12 V + support radar Garmin flash rouge et d’un panneau solaire SunPower de 220 Wc inclinable par vérin électrique (solarisation Ve-Tech par Christophe Bayard)

Description de la partie électrique

La batterie Lithium-Ion est placée sous le siège, dans un double contenant étanche (carbone extérieur, fibre de verre intérieur). Capacité = 3,3 kWh. BMS (Batterie Management System) pilotable par l’app Android VBMS via Bluetooth.
Poids : 16 kg.
Type de cellules : Samsung INR21700-50.
Voltage nominal : 3,7 V. Voltage minimum : 2,5 V, avant coupure = 0% SoC (State of Charge).
Capacité : 5 Ah (à décharge lente en dessous d’un courant de 1 A).
Courant de décharge : 10 A en continu. Courant de décharge maximum : 15 A. Courant de charge : 2,5 A.
Cycles de charge [80%] : 500.
Densité : 272 W/kg.
Pack de 176 cellules connectées via des bandes de nickel pur 100 % et les blocs de cellules via du cuivre massif.
Configuration : 16S11P.
Courant de décharge : 110 A en continu, 165 A maximum.
Voltage nominal : 60 V.
Voltage en pleine charge : 67,2 V.
Voltage minimum avec coupure par Cycle Analyst (et BMS) : 49 V (= 6% SoC).
Balance des cellules apparaît entre 65.6 V et 67.2 V.
Charge maximum admise : 28 A.
Chargeur Satiator (jamais utilisé) de chez Grin avec deux configurations :

Config 1	Config 2
Charge à 80 % Full Volts : 63 V Bulk Amps : 5.0 A Complete A : 0.2 Trickle Strt : 35 V Trickle End : 42 V Trickle Amps : 0.5 A	Charge à 100 % Full Volts : 67,2 V Bulk Amps : 5.0 A Complete A : 0.2 A Trickle Strt : 35 V Trickle End : 42 V Trickle Amps : 0.5 A

Sur le tricycle panneaux solaires inclinables Sunpower® Flexible SPR-E-Flex-170 : 2 x 170 Wc montés en parallèle (= 340 Wc), 48 cellules Maxeon® monocristallines, 29,4 V, 5,84 A.
Dimension hors tout du toit solaire : 207 x 78 cm.
Recyclable à 94,7%, durée de vie > 40 ans, empreinte carbone effacée en 14 mois.
Chaque panneau génère 29,4 V à 5,84 A crête, de sorte que la tension et le courant combinés sont également de 29,4 V à 11,68 A crête, soit 343,4 W crête.

Support toiture solaire

• Total utile des panneaux solaires, comprenant celui de la remorque : 560 Wc (sur 2,496 m²).
• Support carbone : 1 tube central de 30 mm x 2 mm et 7 tubes transversaux de 10 mm + pièces imprimées 3D collées par double faces 3M.

• Vérin électrique 12 V pour l’inclinaison du toit solaire (photo A). GoMotorWorld. Input : 12 V. Vitesse : 17 mm/s. Course : 250 mm. Poussée = 600 N.

• Vérin commandé soit par ensemble Arduino piloté par deux cellules, soit manuellement par switch ON-Left/OFF/ON-Right (photo B).

• MPPT supportant les batteries Lithium-Ion, output réglé au maximum à 66.7 V (photo D)

• Sur la remorque panneau solaire inclinable Sunpower® Flexible : 1 x 220 Wc, 60 cellules Maxeon® monocristallines.
• Dimension hors tout du toit solaire : 135 x 80 cm.
• Vérin électrique 12 V pour l’inclinaison du panneau solaire. GoMotorWorld. Input : 12 V. Vitesse : 17 mm/s. Course : 250 mm. Poussée = 600 N.
• Commande manuelle par switch ON/OFF/ON couplée avec celle du tricycle.
•  Vérin commandé soit par ensemble Arduino piloté par deux cellules, soit manuellement par switch ON-Left/OFF/ON-Right (photo B).
• MPPT Boost de GrinTechnologies, 400 W.

Affichage des données électriques

Un capteur de courant à effet hall est connecté entre le connecteur et la batterie. Cela permet de mesurer le courant de charge et de l’afficher sur l’écran central du Cycle Analyst. Le système de charge solaire n’est autorisé à charger la batterie que lorsque la température est supérieure à 0° Celsius. Pour continuer à conduire avec le toit solaire à une température inférieure à zéro, il faut déconnecter le connecteur solaire principal à 4 broches, sinon le BMS déconnecte la batterie en cas de charge solaire, ce qui entraîne une perte de puissance du moteur.

Console d’affichage et de commande : Cycle Analyst v3.13v15, version spéciale solaire. Réglages :
– low (légal) = 250 W maximum, 25 km/h maximum,
– medium = 2 000 W maximum, 45 km/h maximum,
– high = 4 000 W maximum, 99 km/h maximum (sauf pour voyages Suntrip : 45 km/h).
Données recueillies par câble USB via logiciel PC « Cycle Analyst Setup Utility » (cf. tableau ci-contre).

Le Data Analogger enregistre sur carte SD les valeurs suivantes : Ah, V, A, vitesse, distance, température, RPM humain, puissance humaine, couple humain, accélérateur In, accélérateur out, auxiliaires digitaux, Ah solaire, A solaire et W solaire. Il peut transmettre, via puce Bluetooth intégrée, des données visibles sur smartphone ou tablette durcie et interprétées par l’application Android Ebike Analizer .

Pour les moteurs, deux contrôleurs ASI BAC 855 TTL BT, 36-72 V, 90 A DC, avec dissipateurs de chaleur.

Capteur de température et vitesse sur moteur gauche uniquement. Configurables (plus de 500 paramètres) via Bluetooth et l’application Android « PC ASI BackDoor2 » avec login + mot de passe temporaires fournis par constructeur/revendeur .

Avec le logiciel « Phaserunner Suite » de GrinTechnologies, la capture d’écran ci-dessous montre les paramètres pour le moteur gauche.

BMS (Battery Management System) intelligent de 200 A avec Bluetooth. La configuration ANT BMS peut être affichée sur smartphone via l’application Android VBMS.

L’ensemble du tricycle comprend six GPS (balise Spot, deux smartphones, tablette durcie, télécommande caméra 360° et Data Analogger), cinq réseaux Bluetooth (radar Garmin, 2 x contrôleurs moteurs, BMS, Cycle Analyst) et un réseau Wifi (entre smartphone et tablette durcie). Ainsi que six ports USB 5 V pour différentes recharges (smartphones, tablette durcie, feux flash Kryptonite, klaxon, balise Spot, radar Garmin).

Question sécurité

• Radar Garmin RTL515 de détection de véhicules venant de l’arrière et console Varia RDU de visualisation;
• Écarteur de danger, sur côté gauche avec catadioptres avant et arrière;
• Avertisseur électrique Sowuno rechargeable par USB et faisant aussi office d’alarme (avec contrôle à distance). Et, en complément, une sonnette mécanique;
• Phare avant 12 V B&M IQ-X-E et lumière arrière 12 V B&M Toplight E;
• Deux lumières flash arrière rouges Kryptonite 75 lumens + deux lumières flash avant blanches Kryptonite 75 lumens;
• Lumière supplémentaire arrière : rampe de 24 LEDs rouges;
• Deux catadioptres sur les rayons de chacune des cinq roues (tricycle + remorque);
• Bouton de marche arrière (vitesse limitée à 6 km/h);
• Un gilet fluorescent jaune atteignable instantanément;
• Bombe spray au poivre contre les chiens agressifs;

• Balise satellitaire de détresse (+ de suivi de tracé sur Internet) Spot Gen3 sur support Owaka;

• Antivol Abus Bordo Granit X-Plus 6500/110 SH;
• Casque Casco Speed’Air 2RS;
• Identification antivol IcaBike;
• Appuie-tête;
• Deux rétroviseurs, droite et gauche;
• Commutateur / disjoncteur général 100 A de la batterie.
• Clef de contact.

Retour d’expérience

Problèmes rencontrés :

• Bris de deux pièces 3D du support de toit solaire, refaites avec un pourcentage de matière plus élevé.
• Idem pour le support de feu rouge arrière.
• Garde-boue arrière fendu à deux endroits, remplacé.
• Renfort pour la fixation triangulaire du panneau solaire de la remorque.

Bref, quasiment rien considérant plus de 7 000 km parfois sur des routes ou chemins défoncés.

Fiabilité maximum des cadres, moteurs et des installations électrique et électronique. Zéro problème !

Aucune charge sur le secteur depuis le début. Possibilité de faire plus de 400 km par journée ensoleillée. Suntrip Breizh 2021 (beaucoup de pluie) et Suntrip Alpes 2022 (beaucoup de dénivelé) sans problème. Pour ce dernier, voir le fichier de toutes les statistiques récoltées via le Data Analogger.

Grand confort apportée par le « tout suspendu », pas de fatigue ni de douleur dorsale.

Machine conçue pour faire le tour du monde… dont le prix dépasse légèrement les 13 000 € (sans la remorque).

Ma prochaine machine

Documents annexes

Annexe 0 : Données récoltées par la Data Box durant le Sun Trip 2022

Annexe 1 : Programme Arduino pour l’inclinaison automatique du panneau solaire