Rapport d'avancement : Dimensionnement électrique et IA

Rapport d’Avancement - Cellule Électrique et IA
Rapport d’Avancement
Cellule Électrique et IA
Période : Du jeudi 1er octobre 2026 au mercredi 7 octobre 2026
Introduction
Ce document constitue le rapport d’avancement des activités de la cellule électrique et IA,
couvrant la période du jeudi 1er octobre 2026 au mercredi 7 octobre 2026. Il est structuré
en deux parties principales : la première reprend de manière intacte et exhaustive l’étude de
dimensionnement de l’alimentation électrique de notre plateforme mobile, et la seconde est dédiée
à l’intégration future des schémas électriques du robot (architectures considérant une et deux
batteries).
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Rapport d’Avancement - Cellule Électrique et IA
1. Dimensionnement de l’alimentation
ÉTUDE DE DIMENSIONNEMENT
Alimentation électrique et autonomie d’une plateforme mobile
Rapport de calcul bilan de puissance, énergie de mission et choix de la batterie
PUISSANCE ÉNERGIE/3 h TENSION DE
RÉFÉRENCE
CAPACITÉ MI-
NIMALE
87,553 W 262,659 Wh 14,8 V 17,75 Ah
Conclusion de dimensionnement
Pour une mission de 3 heures et un bilan de puissance total de 87,553 W, l’énergie minimale
à fournir est de 262,659 Wh. À 14,8 V et avec un DoD de 100%, la capacité théorique
minimale est de 17,75 Ah. Cette valeur est un minimum énergétique : le choix réel doit
aussi respecter les courants de décharge, les pointes moteurs, le BMS, les convertisseurs
et les pertes du câblage.
Base de calcul : données issues du fichier Excel de dimensionnement. Dimensionnement éner-
gétique plateforme mobile.
01. Périmètre et hypothèses de calcul
L’objectif de cette étude est de déterminer l’énergie que doit embarquer la plateforme mobile
pour assurer une mission continue de trois heures. Le dimensionnement est réalisé à partir du
scénario de fonctionnement retenu dans le fichier de calcul, correspondant à une puissance totale
de 87,553 W.
Paramètre Valeur retenue
Scénario étudié Charge CPU complète / fonctionnement retenu
Durée de mission 3 h
Puissance totale 87,553 W
Énergie demandée 262,659 Wh
Tension de référence 14,8 V
Profondeur de décharge 100% (sans marge de DoD)
Capacité théorique calculée 17,75 Ah
Remarque méthodologique
Le calcul énergétique est volontairement séparé du choix technologique final. La valeur de 17,75
Ah représente la capacité théorique minimale correspondant à l’énergie demandée. Elle ne ga-
rantit pas à elle seule que la batterie sera capable de fournir les courants instantanés nécessaires
au robot.
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02. Bilan de puissance du système
Le bilan consiste à additionner les consommations électriques des différents sous-ensembles.
Le résultat sert ensuite de point de départ au calcul d’énergie. Les moteurs sont pris en compte
dans le bilan nominal, tandis que leur courant de pointe est traité séparément dans la vérification
électrique.
Équipement Qté Tension Courant/donnée Puissance
Arduino Mega 1 12 V 80 mA 1,00 W
Drivers moteurs 2 12 V ≈40 mA au repos 1,00 W
Moteurs DC 131 :1 2 12 V 0,5 A nominal 12,00 W
MPU6050 1 3,3 V 3,8 mA 0,013 W
LIDAR DTOF ST-19P 1 5 V 290 mA 1,45 W
Mini PC M710q 1 65 W 65,00 W
Écran Waveshare 7" 1 5 V ≈500 mA 2,50 W
Fins de course 2 5 V < 15 mA 0,15 W
Convertisseurs DC-DC 2 η= 88% 2,00 W
Relais 1 5 V 72 mA 0,36 W
Haut-parleur 1 5 V 165 mA 0,83 W
Caméra USB 1 5 V ≈250 mA 1,25 W
TOTAL 87,553 W
Lecture du bilan
Le Mini PC constitue la contribution dominante : 65 W sur 87,553 W, soit environ 74% du bilan.
Le dimensionnement de la batterie est donc fortement influencé par la charge informatique.
Les autres charges restent indispensables, mais leur contribution individuelle est nettement plus
faible.
03. Passage de la puissance à l’énergie
Une puissance exprimée en watts indique un débit d’énergie. Pour connaître la quantité totale
d’énergie nécessaire pendant la mission, on multiplie cette puissance par la durée de fonctionne-
ment.
E=P×t
E= 87,553 ×3 = 262,659 Wh
Ainsi, si la plateforme consomme en moyenne la puissance retenue pendant trois heures, la
source d’énergie doit pouvoir fournir au minimum 262,659 Wh. Cette grandeur est plus pertinente
que la seule puissance pour dimensionner la capacité de la batterie.
Influence de la durée de mission
Durée Énergie Capacité à 14,8 V Capacité à 12 V
1 h 87,553 Wh 5,92 Ah 7,30 Ah
2 h 175,106 Wh 11,83 Ah 14,59 Ah
3 h 262,659 Wh 17,75 Ah 21,89 Ah
4 h 350,212 Wh 23,66 Ah 29,18 Ah
Le tableau montre directement l’effet de la durée de mission à puissance constante, l’énergie
et la capacité requise augmentent linéairement avec le temps.
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04. Dimensionnement de la capacité batterie
La capacité en ampère-heure se déduit de l’énergie demandée et de la tension nominale de la
batterie. Pour la référence 14,8 V utilisée dans le dimensionnement principal :
C=E/U
C= 262,659/14,8 = 17,75 Ah
Résultat principal
La batterie doit donc présenter au minimum 17,75 Ah à 14,8 V dans le modèle énergé-
tique retenu, avec un DoD de 100%. Cette valeur ne constitue pas une recommandation
commerciale : elle définit le seuil théorique minimal du dimensionnement.
Pourquoi distinguer 14,8 V et 12 V ?
Le fichier de calcul contient également des calculs exprimés à 12 V. Pour une même énergie de
262,659 Wh, la capacité correspondante serait 21,89 Ah. Ces deux valeurs ne doivent pas être
mélangées : la capacité en Ah dépend directement de la tension de référence choisie.
05. Vérification électrique pour le choix des composants
Le dimensionnement énergétique répond à la question « combien d’énergie ? ». Le choix des
composants doit aussi répondre à « avec quels courants et quelles contraintes électriques ? ».
Cette section regroupe ces vérifications sans répéter le bilan de puissance.
5.1 Pointes de courant des moteurs
Chaque moteur est donné pour un courant de pointe de 5,5 A. Avec deux moteurs susceptibles
de solliciter simultanément cette pointe, le courant théorique maximal côté moteurs est :
Imoteurs,max = 2 ×5,5 = 11 A
Ce courant ne représente pas la consommation moyenne de la mission. Il sert surtout à vérifier
que la batterie, le BMS, les drivers, les connecteurs et le câblage peuvent supporter les transitoires
sans chute de tension excessive.
5.2 Rendement des convertisseurs
Les convertisseurs sont associés à un rendement d’environ 88%. Une charge de 65 W en sortie ne
demande donc pas seulement 65 W à la batterie : il faut tenir compte des pertes du convertisseur.
Pentree =Psortie/η = 65/0,88 = 73,86 W
À 14,8 V, cela correspond à environ 4,99 A sur l’entrée du convertisseur. Cette vérification est
importante pour sélectionner correctement le convertisseur et éviter son fonctionnement en limite
de capacité.
5.3 Chute de tension et câblage
Lorsqu’un courant circule dans un câble ou un connecteur, une chute de tension apparaît. Elle
peut être estimée par la relation suivante :
∆V=I×R
Plus le courant est élevé, plus la chute de tension et l’échauffement peuvent devenir importants.
Le câblage doit donc être choisi en fonction des pointes de courant, de la longueur des conducteurs
et de la résistance totale du chemin électrique.
Critères de sélection
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Élément Vérification minimale Objectif
Batterie ≥17,75 Ah à 14,8 V Capacité énergétique minimale
BMS Courant continu + pointe adaptés Éviter déclenchements lors des tran-
sitoires
Drivers moteurs Compatible avec les pointes 5,5 A par moteur
Convertisseurs Puissance suffisante, η= 88% Tenir compte des pertes
Câblage Section adaptée au courant Limiter ∆Vet échauffement
06. Synthèse et conclusion
Le dimensionnement conduit à une puissance totale de 87,553 W pour le scénario étudié.
Sur une mission de trois heures, l’énergie nécessaire atteint 262,659 Wh. Avec une tension de
référence de 14,8 V et un DoD fixé à 100%, la capacité théorique minimale est donc de 17,75 Ah.
Grandeur Résultat
Puissance totale 87,553 W
Durée de mission 3 h
Énergie requise 262,659 Wh
Tension de référence 14,8 V
Capacité minimale théorique 17,75 Ah
Pointe moteurs (2 moteurs) 11 A
Rendement convertisseurs ≈88%
DoD 100%
Conclusion d’ingénierie
Une batterie de 14,8 V/17,75 Ah constitue le minimum théorique du modèle énergétique.
Pour la sélection finale d’un modèle réel, il faut ensuite vérifier simultanément la capacité
utile, le courant de décharge continu et de pointe, le courant admissible par le BMS, la
compatibilité avec les convertisseurs et les pertes du câblage. Le dimensionnement ne doit
donc pas être basé uniquement sur la valeur en Ah.
Source de calcul : fichier Excel fourni pour le dimensionnement.
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