Projet n°1 : Modélisation et modification d'une voiture radiocommandée

Objectifs :

  • Savoir produire et lire les diagrammes SysML fondamentaux : diagramme de contexte, diagramme d’exigences, diagramme de définition de blocs (BDD), diagramme interne de blocs (IBD), diagrammes de cas d’utilisation.

  • Comprendre l’architecture matérielle d’un véhicule radiocommandé (châssis, moteur, transmission, alimentation, radiocommande).

  • Relier la modélisation système à des problématiques réelles (performances, sécurité, maintenance).

  • Mener une recherche documentaire sur les types et architectures de véhicules hybrides et synthétiser les différences principales.

Consignes générales :

  1. Travailler par binômes (ou petits groupes de 3).

  2. Chaque groupe produit :

    1. Un diaporama avec les diagrammes demandés et explications complémentaire 

    2. Une dernière partie de présentation des véhicules hybrides avec une exemple de modification pour l’hybridation de ce véhicule

  3. Utiliser un outil SysML / UML (ex. : draw.io) — l’important est la clarté des diagrammes.

Partie 1 — Analyse du système : diagrammes SysML à produire

1-Diagramme de contexte (Contexte / External Block Diagram)

But : montrer le système étudié (la Tamiya TT-02) et ses interactions avec l’environnement/externe (télécommande, pilote, station de charge, piste).

Éléments à faire figurer :

  • Le bloc principal Voiture_TT02.

  • Les acteurs externes : Pilote/Utilisateur, Télécommande, Station_de_Charge, Environnement (piste, obstacles).

  • Flux/ Interfaces principales : commande de direction/accélération, retour (aucun capteur embarqué requis mais indiquer si température, autonomie batterie), alimentation (batterie → moteur), maintenance.

Consigne :

  • pour chaque interface, indiquer la nature (commande, énergie, information) et un court libellé (ex : “commande vitesse”).
2 – Diagramme d’exigences

But : formaliser les exigences du système (fonctionnelles et contraintes techniques).

Exigences types à inclure (donner un identifiant, un titre et une phrase) :

  • REQ-F1 : « La voiture doit répondre aux commandes de direction en < 200 ms. »

  • REQ-F2 : « La voiture doit atteindre une vitesse maximale de X km/h (écrire une valeur plausible). »

  • REQ-F3 : « L’alimentation doit assurer au moins 15 min d’autonomie en usage nominal. »

  • REQ-S1 : « Le système doit pouvoir être démonté pour maintenance par un élève en 30 minutes. »

  • REQ-S2 : « Les liaisons électriques doivent être protégées contre les courts-circuits. »

  • REQ-N1 : « Le poids total ne doit pas excéder Y kg (valeur indicative). »

Consigne :

  • ajoutez au moins 6 exigences (au moins 3 fonctionnelles, 2 de sécurité/fiabilité, 1 contrainte de conception).
3 – Diagramme de définition de blocs (BDD — Block Definition Diagram)

But : définir les blocs composants et leurs relations hiérarchiques (composition, associations).

Exemples de blocs à modéliser :

  • Voiture_TT02 (bloc principal)

    • Châssis

    • Carrosserie

    • Moteur_Électrique

    • Variateur/ESC (contrôleur moteur)

    • Batterie

    • Récepteur_RC

    • Servomoteur_direction

    • Train_roulant (roues, transmissions, différentiels)

    • Systèmes_accessoires (feux, capteurs éventuels)

Pour chaque bloc, ajouter quelques propriétés (attributs) : masse, puissance (pour moteur), capacité (Ah) pour batterie, tension nominale, type de transmission (pignon, courroie, arbres).

Consigne :

  • représenter les relations de composition (part-of) entre Voiture_TT02 et ses sous-blocs ; montrer les ports publics (par ex. port énergie pour Batterie, port commande pour Récepteur_RC).
4 – Diagramme interne de blocs (IBD — Internal Block Diagram)

But : détailler les connexions physiques et informationnelles entre les sous-blocs.

À représenter :

  • Connexions électriques : Batterie → Variateur/ESC → Moteur_Électrique.

  • Connexions logiques : Récepteur_RC → Variateur/ESC (signal PWM/commande), Récepteur_RC → Servomoteur_direction.

  • Liaison mécanique : Moteur_Électrique → Train_roulant (à travers pignon/axes).

  • Indiquer les ports et la nature du flux : énergie (É), information (I), mécanique (M).

Consigne :

  • préciser les contraintes sur certaines liaisons (ex : courant maxi autorisé, type de connecteur) et placer des notes sur points critiques (fusible, point de maintenance).
5 – Diagramme des cas d’utilisation (Use Case)

But : décrire les interactions entre l’utilisateur (ou d’autres acteurs) et le système.

Acteurs probables :

  • Pilote

  • Technicien (opérations de maintenance)

  • Chargeur (station de charge, représentée comme acteur si interaction automatique)

Cas d’utilisation à modéliser (avec brève description) :

  • Conduire_voiture : piloter la TT-02 sur piste.

  • Charger_batterie : connecter/déconnecter pour charge.

  • Réglage_dir : calibrer la direction/valeurs de trim.

  • Maintenance : remplacement batterie, contrôleur, vérification mécanique.

  • Test_performance : mesurer vitesse, autonomie.

Consigne :

  • ajouter des relations include/extend si pertinent (ex : Conduire_voiture include Réglage_dir).

Partie B — Résumé des livrables

1 – Étapes de travail 

  1. Analyse et collecte d’informations : identifier composants physiques de la TT-02 (utilisez la notice constructeur / images).

  2. Rédaction des exigences 

  3. Modélisation BDD & IBD

  4. Diagramme de contexte et cas d’utilisation

  5. Recherche sur les véhicules hybrides

  6. Synthèse et présentation

2 – Livrables attendus

  • diaporama contenant :

    • Diagramme de contexte (1 page)

    • Diagramme d’exigences (1 page)

    • BDD (1 page)

    • IBD (1–2 pages si besoin)

    • Use case (1 page)

    • Véhicules hybrides — types et architectures (voir consignes ci-dessous)

  • Une page « Questions et choix de conception » : 3 choix techniques effectués et justification (ex : choix batterie, rapport de pignons, protection fusible).

Partie C — Recherche guidée : véhicules hybrides

Objectif de la recherche

Comparer et présenter les types de véhicules hybrides et architectures énergétiques ; identifier analogies et différences par rapport à un modèle électrique simple (comme la TT-02).

Points à traiter 

  1. Définir brièvement : hybridation = combinaison d’au moins deux sources d’énergie (généralement moteur thermique + électrique).

  2. Types/architectures principales (présenter chacune en 2–4 lignes) :

    • Système série 

    • Système parallèle : 

    • Système série-parallèle 

    • Mild hybrid (micro-hybride) 

    • Plug-in hybrid (PHEV)

  3. Composants clés : moteur thermique (ICE), moteur/alternateur électrique, batterie haute tension, convertisseur/power electronics, unité de gestion d’énergie (EMS), transmission/embrayage.

  4. Flux d’énergie : schématiser (schéma simple) comment l’énergie passe entre sources et roues selon architectures.

  5. Avantages/inconvénients (tableau rapide) : consommation, émissions, complexité, coût, maintenance.

  6. Application pédagogique Modifier le diagramme de définition de blocs, des blocs internes fait précédemment pour implémenter la motorisation hybride. Vous expliquerez le fonctionnement à l’aide du diagramme d’états.

Annexe 

  • Ci dessous, une vidéo explicative des différents diagrammes du SysML