Définition des frontières du système
Une tondeuse électrique est un convertisseur électromécanique d'énergie. Définir ses entrées et sorties clarifie rendement, impact environnemental, et intégration système.
Entrées
| Entrée | Type | Détails |
|---|
| Énergie électrique | Primaire | Filaire : 120/240 V CA (AN) / 230 V CA (UE) depuis réseau. Batterie : 18–120 V CC depuis pack Li-ion (2–12 Ah). |
| Herbe (Biomasse) | Matériau | Hauteur, densité, humidité, espèce affectent couple charge. |
| Force opérateur | Mécanique | Force poussée (portée) / Direction (autoportée). ~50–150 N typique. |
| Signaux commande | Information | Levier marche/arrêt, vitesse (variable), engagement lame (PTO), auto-propulsion. |
| Air ambiant | Thermique | Refroidissement moteur, contrôleur, batterie. Entrée + sortie flux. |
Sorties
| Sortie | Type | Détails |
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| Herbe coupée (Résidus) | Matériau | Éjection (latérale/arrière), Mulching (recirculation fine), Ramassage (bac). |
| Surface tondue | Résultat travail | Hauteur uniforme (20–100 mm), rayures (rouleau arrière). |
| Bruit acoustique | Acoustique | 75–95 dB(A) oreille opérateur. Batterie ~5–10 dB plus silencieux que thermique. Vitesse périphérique lame source dominante. |
| Chaleur | Thermique | Moteur (pertes I²R + fer), Contrôleur (commutation + conduction), Batterie (I²Rint). 15–30 % énergie entrée. |
| Vibrations | Mécanique | Vibrations guidon (risque syndrome main-bras). Limites ISO 5349 / ISO 20643. |
| Émissions CEM | Électromagnétique | Conduites (câble alim) & Rayonnées. Doit respecter CISPR 12 / FCC Part 15 / EN 55014. |
| Décharge SoC batterie (Sans fil) | État | Sortie : Diminution % État de Charge. Freinage régénératif rare (seulement certaines autoportées). |
Chaîne de rendement (Exemple batterie)
Réseau CA → Chargeur (85-92 %) → Batterie (90-95 % coulombique, 85-95 % énergie) → BMS/Connecteurs → Contrôleur moteur (95-98 %) → Moteur BLDC/PMSM (85-92 %) → Réducteur (95-98 %) → Aérodynamique lame (efficacité coupe) → Herbe coupée
Rendement global Réseau-Herbe : ~50–65 %. Tondeuse thermique : ~15–25 % (limite thermodynamique moteur).
Comparaison impacts environnementaux
- CO₂ (Fonctionnement) : Électrique = 0 g/kWh (échappement). Facteur émission marginal réseau s'applique (moyenne US ~0,38 kg/kWh). Thermique = ~1,5 kg/kWh (carburant) + déversements.
- Polluants critères : Électrique = 0 (NOx, CO, HC, PM). Thermique = significatifs.
- Bruit : Électrique 10–20 dB plus bas → 10–100× moins énergie acoustique.
Arbitrages clés conception
- Filaire : Autonomie illimitée, attaché, plus léger, moins cher. Limité par longueur câble (30–45 m max pratique).
- Batterie : Sans attache, plus lourd (batterie), autonomie limitée (20–60 min), coût initial plus élevé, dégradation batterie (3–5 ans), écosystème batteries interchangeables.
