Constuire un rétrofit motoculteur
Ce document introduit la transformation d’un motoculteur thermique d’une puissance de 6-8cv en un motoculteur électrique d’une puissance de 5 kW. Il permet de comprendre l’architecture et les principes de conception qui permettent la réalisation de chacun des sous-ensembles techniques qui composent le rétrofit ainsi que l’assemblage final du motoculteur-Re.
Ce document décrit l’approche et les points particuliers de l’architecture et de la conception, approche et points particuliers qui ne peuvent être précisés sur les plans techniques pour :
- L’architecture et les points de conception du motoculteur-Re
- D’autres alternatives constructives que celles présentées dans les plans techniques
Remarque importante : Le dossier des plans techniques est issu d’un prototype construit sans plans. Le prototype a déterminé la faisabilité et les qualités opérationnelles d’un tel rétrofit. Les documents techniques n’ont pas encore eu une réalisation de confirmation sur tous les détails et toutes les dimensions indiquées dans le dossier technique. La réalisation devra tenir compte de quelques compléments potentiels de montage et tolérances même si MEEED a fait son maximum pour les éviter. MEEED ne pourra être tenu responsable de cela.
La transformation d’un motoculteur thermique via un rétrofit, en un motoculteur électrique se fait en remplaçant le moteur thermique et ses accessoires par un « Bloc électrique ». Ce bloc électrique s’accroche en lieu et place du moteur thermique après avoir enlevé l’embrayage, s’il en existe un à cet endroit.

Préambule 1
Le rétrofit du Motoculteur-Re a été conçu :
- Pour s’adapter à différentes marques et types de motoculteur. Cette adaptation se fait par la « Plaque de liaison » entre le « Bloc électrique » et l’arbre de jonction de sortie de boite après avoir enlevé l’embrayage, bien sûr s’il en existe un à cet endroit.
- Chaque machine ayant une typologie de sortie de boite différente, les éléments de liaison entre l’arbre du moteur électrique et celui de sortie de boite sont à être étudiés et adaptés pour chaque machine. La plaque de liaison sera aussi adaptée en dimension et centrage pour chaque machine.
- Le système de liaison mis en œuvre sur le prototype et adapté à un motoculteur GOLDONI est le suivant :

Note : Comme le montre le schema mécanique ci-dessus et suivant le modèle du motoculteur rétrofité, la réduction de la longueur de l’axe de sortie de boite à vitesse devra être effectuée en respectant précisément (+/- 1mn) la chaine de côté représenté par :
- La longueur de l’axe du moteur électrique.
- La longueur de l’accouplement (munit de son jeux fonctionnel inter flasque)
- La longueur de l’axe de sortie de bote a vitesse
En cas d’incompatibilité diamètre axe / diamètre intérieur de la bague de l’accouplement, le recours a un tourneur peut devenir nécessaire. Dans le cas précis du rétrofit réalisé, l’accouplement standard était compatible.
Préambule 2
Le rétrofit du motoculteur-Re proposé a été conçu :
- Sur le Kit électrique de Kit Elec Shop construit autour du moteur ME1719 : les composants ont des dimensions et contraintes d’installations spécifiques qui sont celles du dossier technique.
- Sur les modules prismatiques disponibles chez NKON de 100A réf. : REPT CB56 Ce module prismatique a des dimensions (hauteur 119 mm Largeur 148,4 mm, épaisseur 52,32 mm) qui sont celles du dossier technique.
C’est sur les dimensions physiques et les caractéristiques techniques de ces composants que la conception a été réalisée. Toute altération dans le choix du kit et des module prismatiques peut conduire à une reconception partielle ou totale.

Le Bloc électrique
La conception fabrique un « Bloc électrique » compacte supporte tous les composants électriques de la transformation du rétrofit d’un motoculteur thermique. Il n’y a pas de nécessité à modifier la structure de la boite de vitesse du motoculteur thermique d’origine. La « Plaque de liaison » et l’ « accouplement » du « Bloc moteur » assure le lien entre le moteur électrique et la boite de vitesse.
Le « Bloc électrique » est par lui-même complet et fonctionnel. Il peut être validé sans la présence de la boite de vitesse et de son accouplement.
Le « bloc électrique » est constitué des modules suivants :
Note : Le « Sabot avant » peu recevoir le chargeur s’il est décidé de l’installer en permanence. Il sera installé en position haute et le « Sabot avant » sera percé
Note : C’est sur le sabot avant que sera fixé le mécanisme de maintien et d’articulation du capot, s’il en est installé un. Les éléments de cette fixation ne sont pas décrits dans le dossier.
La circuiterie électrique
La circuiterie électrique est imposée par le kit. Il n’y a pas d’alternatives pour la réaliser autrement. Les outils requis pour la réalisation de la circuiterie électrique sont :
- Pince coupante de grande dimension ou cisaille, pour les câbles de 25 mm² de section des fils de puissance,
- Pince coupante électrique standard pour les fils de commande de 0,2 à 2 mm²
- Pince mécanique ou hydraulique à sertir les cosses tubulaires de 15 mm² a 50 mm²
- Pince à sertir les cosses tubulaires de raccordement des câbles basses tension de 1 à 3 mm
- Soufflante chauffante pour l’installation des gaines rétractables
- Gants électriques de protection
- Multimètre
Compétences requises : Les compétences requises sont principalement sur
- Le montage des cosses sur les câbles
- La compréhension du risque de court-circuit et donc de feu sur le pack batterie ou un des modules prismatiques des 16 éléments installés.
Note : toute modification ou travail sur le système électrique de puissance doit être réalisé avec un principe de sécurité maximum. Le coupe circuit offre une déconnexion de la batterie par son pôle + et permet un travail en aval tout en maintenant les précautions requises pour éviter de toucher au câblage amont au coupe-circuit.
Une sécurité maximum consiste à débrancher le fusible de la batterie et avoir le coupe circuit ouvert.
Le schéma électrique
Le schéma électrique est centré sur le régulateur SEVCOM, pièce maitresse du système électrique. Le régulateur possède en sa face avant 3 zones de connectique :

- La connectique de la batterie via 2 bornes B+ et B– à visser et marquées sur le module. La borne B+ est associée à un fusible de protection du régulateur.
- La connectique du moteur via 3 bornes à visser, M1, M2 et M3 et marquées sur le module.
- Le positionnement des fils M1, M2 et M3 détermine la rotation du moteur dans un sens ou dans un autre. S’il était constaté que le moteur ne tournait pas dans le bon sens alors 2 bornes sont à intervertir.
- La connectique des organes de commande et de sécurité. Cette connectique est concentrée sur un seul connecteur. La plupart des fils issus de ce connecteur sont précablés par le fournisseur du Kit. Ils possèdent à leurs extrémités les organes de commande ou de sécurité qui sont leurs fonctions. Seuls les fils suivants sont non attribués et seront à réaliser :
- Les fils pour la commande de sécurité de l’homme mort
- Une paire de fils dont la fonction est sur la sécurité et qui ne seront pas utilisés dans le cas de ce rétrofit (possibilité d’utiliser ce contact a des fins de mise en securité complémentaire si désiré)

Note : il est important de bien se familiariser et repérer chacune des fonctions qui sortent du connecteur multibrin.
Liste des composants à rajouter au kit
Pour rappel le Kit de chez kit Elec est assez complet. Il est fourni avec les accessoires suivants :
- Clef de contact
- Voyant d’état
- Bouton d’inversion de sens de marche
- Arrêt d’urgence / Contacteur
- Mécanisme d’accélérateur
Les composants suivants sont à rajouter car nécessaires pour réaliser l’ensemble du diagramme électrique pour le Motoculteur-Re :
- Le BMS ou système de gestion de la batterie : C'est un organe essentiel de sécurité et de gestion des modules prismatiques de la batterie. Il assure les trois fonctions suivantes :
- La sécurité par la mesure des courants et la coupure de la batterie si les courants appelés excèdent les seuils paramétrés.
- La qualité de la charge de chacun des modules prismatiques de la batterie via les fils d’équilibrage branchés sur chacun des modules prismatiques.
- La lecture des niveaux de charge, de tension de chacun des modules prismatiques de la batterie avec les alarmes associées si un déséquilibre trop important était mesuré.

Le BMS conseillé est un modèle de la marque DALY. Il communique en Wifi via une application disponible pour smartphone. C’est via l’application que sont établis les paramètres de positionnement et les limites opérationnelles avec alarme. La notice du BMS est à lire avec attention pour prendre la maitrise de ce composant et établir les paramètres adaptés au motoculteur-Re. La plupart des paramètres proposés d’usine sont adaptés. Les paramètres à traiter sont :
- Intensité ou Courant Maximum de décharge
- Niveau de tension des modules prismatiques : réglage par défaut en Life Po
Pour le suivi des états des modules prismatiques, chaque module est relié au BMS par un câble branché sur un des pôles. Du fait de ce grand nombre de câbles et dont les longueurs doivent être courtes, Le BMS est installé sur le « Pack batterie ». Voir le chapitre fabrication de la batterie. Les passages des câbles d’équilibrage sont prévus dans le « Boitier batterie ».
- Le coupe circuit batterie 12-48v 275 ampères suivant image ci-dessous :

Le coupe circuit permet de séparer électriquement la batterie par son pôle + du reste de l’électronique. Son usage est principalement utile lors d’un stockage long ou lorsqu’il est souhaité éviter un démarrage intempestif et non volontaire du moteur.
Note : toute modification ou travail sur le système électrique de puissance doit être réalisé avec un principe de sécurité maximum. Le coupe circuit offre une déconnexion de la batterie par son pôle + et permet un travail en aval tout en maintenant les précautions requises pour éviter de toucher au câblage amont au coupe-circuit. Une sécurité maximum consiste à débrancher le fusible de la batterie et avoir le coupe circuit ouvert.
- Le boitier de guidon : Le boitier de guidon reçoit les organes de commande suivant

- La clef de contact
- Le voyant d’état de marche
- L’inverseur de sens de rotation du moteur électrique
- Le mécanisme d’accélérateur installé à l’intérieur du boitier
- La poigné de sécurité homme mort : par exemple réf. DEB5539 chez NHP Motoculture

La poignée est un organe réglementaire et essentiel de sécurité. Elle est connectée électriquement au régulateur. Elle assure la sécurité dit de l’homme mort, c’est-à-dire quand non enclenché ou lâchée. Elle interdit tout fonctionnement du moteur ou l’arrête s’il était enclenché. La poignée de sécurité homme mort est à fixer à la poignée gauche du guidon.
- Poignée d’accélérateur avec câble
La poignée d’accélérateur est à coupler mécaniquement avec le mécanisme d’accélérateur fournit dans le Kit. Le câble est à raccorder au levier métallique du mécanisme fournit. La gaine et le câble sont à adapter au positionnement du boitier de guidon.




- Chargeur LifePO4 : Le chargeur est ce qui permet la charge du « Pack batterie ». Le chargeur doit être un chargeur aux spécifications adaptées au « Pack batterie ». Soit un chargeur pour 16S en LifePO4 et d’un courant de charge de 28 à 30 ampères. Il sera si possible étanche.

Le connecteur de charge est de type ANDERSON 50A. Ce connecteur a la particularité d’être symétrique avec détrompage. Cela signifie que le connecteur Mâle et Femelle sont identique tout en respectant la polarisation de la connectique.
Le câblage de puissance
Le kit est fourni avec des longueurs de câbles de puissance de section 25 mm² de couleur rouge pour les câbles qui seront les pôles positifs ou +, et noir pour les pôles négatifs ou -. Il est aussi fourni avec les cosses tubulaires nécessaires à réaliser les différentes jonctions. Ces câbles sont à couper aux bonnes longueurs et à finaliser avec les cosses adaptées aux bornes (6 ou 8 mm), suivant les composants et les besoins du montage ci-dessous :

- C1-A : câble noir batterie – : ce câble relie la cosse – de la batterie au fusible du Pack batterie. Longueur :
- C1-B : câble noir batterie - : ce câble relie le fusible de la batterie au BMS sur la cosse B-
- C2 : câble noir qui relie le pôle – de l’ensemble des modules prismatique installés dans le compartiment supérieur, à la cosse + de l’ensemble des modules prismatiques installés dans le compartiment inférieur (voir plans d’assemblage du « Pack batterie »)
- C3 : câble rouge + : ce câble est connecté sur le dernier pole + de la série des 16 modules prismatiques. Il sort sur la face arrière du « Pack batterie » pour être connecté au coupe-circuit
- C4 : câble rouge + : ce câble relie le « Court-circuit » au contacteur/coup de poing au sein du sous-ensemble « Bloc régulateur »
- C5 : câble rouge + : ce câble relie le contacteur/coup de poing au pôle + du régulateur.
- C6 : câble noir - : ce câble relie le pôle P- du BMS au pôle – du régulateur
- C7 : câble noir – issue du BMS sur le pôle - et C8 : câble rouge + issue du coupe circuit forment un point de connectique de type Anderson pour le chargeur de batterie. La longueur de ces câbles et le positionnement de la connectique Anderson sera un choix à faire suivant le placement du chargeur, a poste ou extérieur au motoculteur-Re
Le câblage des organes de commande et de sécurité
Le kit est complet sur les besoins en câblage pour les organes de commande et de sécurité. Tous les fils de commande et de sécurité sont sur un seul connecteur au niveau du régulateur SEVCON.
Certains de fils seront trop long. Leur longueur peut être adapté en les coupant et avec une nouvelle jonction.
La construction mécanique du « Bloc électrique »
S’il existe certainement d’autres façons de concevoir le Motoculteur-Re, sur la base du prototype construit, un dossier technique a été réalisé et des plans détaillés ont été édités. Ce dossier technique est suffisamment complet pour permettre la construction d’un rétrofit électrique sans avoir à établir de nouveaux plans de conception ou des plans détaillés complémentaires (hors alternatives).
Note : Au sein de ce dossier technique, les plans dénommés REF-XXX-A0 décrivent les pièces qui constituent les sous-ensembles de la construction du Motoculteur-Re. Par exemple et pour certaines pièces comme le « Boitier batterie » REF-001-A0, si tous les dimensionnements sont spécifiés, la méthode constructive du boitier n’est pas précisée. Il appartiendra à chacun alors, suivant les outils disponibles et ses compétences, de sélectionner la méthode constructive qu’il décidera. Ces méthodes sont dénommées « les alternatives ». Quand l’alternative n’est pas précisée, la nomenclature de ces plans se termine par A0.
Le dossier technique est constitué de :

- De plans de référence ou REF XXX A0. Il contient les sous-ensembles détaillés et dimensionnés sur leurs dimensions critiques. C’est sur ces plans de référence que s’engage la construction des différentes pièces et sur lesquels des alternatives de montage sont passibles.
- De plans de pièces unitaires ou PU XXX A0. Ces plans décrivent les quelques pièces simples, sans alternatives.
- De plans d’assemblage ou ASS XXX A0. Ces plans indiquent les critères d’assemblage particuliers des sous-ensembles techniques. Ils assistent dans la construction du rétrofit et se veulent ainsi éviter des erreurs de montage.
Les besoins en matières
La conception du dossier technique pour les plans de référence nécessite des matières largement disponibles :
- Tube rectangulaire acier de 30x20x2 mm
- Equerre métallique acier de 25x25x2 si une technique d’assemblage les requérant est choisie
- Plaque acier ou d’inox d’épaisseur 2 mm :
- Sur certains sous-ensembles, l’aluminium est un matériau adapté de substitution
- Barre carré aluminium de 20x20x2 mm
- Vis – écrou tète hexagonale Inox de 6 mm et longueur de 70 mm : paquet de 10
- Vis – écrou tête hexagonale Inox de 6 mm et de longueur 45 mm : paquet de 20
- Rondelle inox éventail ou Grower pour vis de 6mm : 30
- Goujon M6 de longueur 45 mm pour : 10 (pourrons être coupé si nécessaire)
- Vis-écrou tète fraisée M6 de longueur 15 mm : quantité suivant mode d’assemblage des équerres)
- Alternative en rivet pour les assemblages des équerres
Note : Certaines pièces sont sur des dimensionnements qui pourraient être plus adaptées mais qui alors nécessiteraient un approvisionnement plus large en matières à approvisionner. Il est donc recommandé de construire sur ces dimensions
Note : la visserie sélectionnée est une visserie M6 généralisée sur l’ensemble des assemblages. Certains vis auront à être adaptée en longueur si nécessaire.
Les alternatives techniques
Le dossier technique n’a pas l’intention de couvrir toutes les alternatives techniques possible pour réaliser la construction et le montage des différents constituants du « Bloc électrique ». Il est fait des dimensions à respecter pour chacun des constituants. Il permet des alternatives techniques ne requérant pas d’outils spécialisés mais des outils généralement disponibles dans la plupart des ateliers :
- Découpe de tubes
- Découpe de tôle plates
- Disqueuse ou meuleuse
- Perceuse à colonne
- Poste de soudure électrique
- Pince de rivetage
- Boite à outil standard de clefs et tournevis
Les compétences requises dans la construction mécanique des composants du motoculteur-Re sont
- Bonne pratique de la soudure à l’arc ou SIG
- Si rivet, la sélection, mise en œuvre et dimensionnement de construction par rivet.
Note : Une alternative à la soudure à l’arc ou SIG est la soudure par point. De nombreux assemblages entre des tôles avec replis a 90° permettent l’emploi de cette technique
Les dimensions indiquées dans le dossier technique sont celles du produit fini à respecter. De possibles alternatives ont été envisagées dans les dimensions proposées et donc ces dimensions ne doivent pas nécessiter de modifications pour les mettre en œuvre.
Sont principalement concernés par ces alternatives techniques les sous-ensembles suivants :
- Boitier batterie REF-001-A0
- Châssis régulateur REF-004-A0
- Capot régulateur REF-005-A0
Note : Les pièces plates et pliés peuvent être approvisionnées chez des sociétés qui découpent et forment des pièces à la demande. Un tel approvisionnement évite tout le travail de découpe et de formage, tout en approvisionnant le juste besoin en matière première. A titre informatif :
Note : cet approvisionnement nécessite de définir une technique d’assemblage pour les pièces plates et pliées suivant les dimensionnements.
Alternative technique 1 : assemblage par soudure
L’assemblage par soudure est une technique simple et solide de montage de tôles plates ou pliées. Pour souder deux plaques de tôle à angle droit, vous pouvez suivre ces étapes générales :
Préparation des pièces : Assurez-vous que les bords des plaques sont propres et exempts de rouille ou de saleté. Vous pouvez utiliser une brosse métallique ou un solvant pour nettoyer les surfaces.
Mise en place : Placez les deux plaques de tôle de manière à ce qu'elles forment un angle droit. Vous pouvez utiliser des serre-joints ou des pinces pour maintenir les pièces en place.
Soudure : Utilisez un poste à souder adapté (par exemple, un poste à souder MIG/MAG ou TIG) pour réaliser la soudure. Commencez par souder les coins pour fixer les plaques ensemble, puis remplissez progressivement la jointure.
Finition : Une fois la soudure terminée, laissez-la refroidir. Vous pouvez ensuite meuler ou poncer la soudure pour obtenir une finition lisse

Note : Il sera amplement fait usage d’une équerre métallique pour bien positionner les tôles à souder et respecter les dimensions du produit fini à réaliser
Note : Là ou nécessaire des équerres métalliques (25x25x2mm) sont une alternative à la soudure bord et bord. Ces équerres viendront positionner et structurer des cordons de soudures à plat et ainsi éviter de réaliser des soudures en bord-à-bord parfois compliquer à réaliser si les tôles ne sont pas parfaitement planes et bien coupés
Alternative technique 2 : assemblage par vis tète fraisée
L’assemblage par vis est une technique simple et solide de montage de tôles plates ou pliées. Là ou nécessaire des équerres métalliques (25x25x2mm) viendront positionner et structurer les perçages. Les tètes fraisées seront positionnées pour éviter de générer des reliefs là ou ils sont à proscrire (intérieur du boitier batterie) et ailleurs pour des raisons d’esthétique (châssis régulateur et capot régulateur)
Alternative technique 3 : assemblage par rivet
L’assemblage par rivet est une technique simple et solide de montage de tôles plates ou pliées. Là ou nécessaire des équerres métalliques (25x25x2mm) viendront positionner et structurer les perçages des rivets. Les têtes de rivet seront positionnées soit pour éviter d’avoir des reliefs (intérieur du boitier batterie) soit pour des raisons d’esthétique (châssis régulateur et capot régulateur).
Les rivets pop, également appelés rivets aveugles, sont couramment utilisés pour assembler des pièces de tôle lorsque l'accès à l'arrière de l'assemblage est limité ou impossible. Voici les étapes générales pour réaliser un montage de tôle par rivet pop :
Préparation des pièces : Assurez-vous que les surfaces des tôles sont propres et exemptes de saleté ou de rouille. Alignez les pièces de tôle de manière à ce qu'elles soient correctement positionnées pour l'assemblage.
Perçage : Utilisez une perceuse pour faire des trous dans les tôles aux emplacements où vous souhaitez placer les rivets. Le diamètre des trous doit correspondre au diamètre des rivets que vous utilisez.
Insertion du rivet : Insérez le rivet dans le trou, en veillant à ce que la tête du rivet soit du côté visible de l'assemblage.
Utilisation de la riveteuse : Placez l'outil de rivetage (riveteuse) sur la tige du rivet et serrez la poignée de la riveteuse. Cela tirera la tige du rivet, déformant l'extrémité opposée pour former une tête arrière, fixant ainsi les tôles ensemble.
Cassure de la tige : Continuez à serrer la riveteuse jusqu'à ce que la tige du rivet se casse, indiquant que le rivet est correctement installé.
Vérification : Inspectez le rivet pour vous assurer qu'il est bien fixé et que les tôles sont solidement assemblées.
Dossiers complémentaires : Les assemblages
Assemblages du « Pack batterie »
Le « Pack batterie » est une pièce maitresse du Motoculteur-Re. Un dossier technique d’assemblage lui est dédié.
Note importante : la construction du « pack batterie » requière de nombreuses précautions. En effet le court-circuit d’une des batteries prismatiques, même très court, peut engager une inflammation de celles-ci. Ce feu ne peut être arrêter par aucun extincteur. Il est autoalimenté par les matières premières de la batterie. Il sera donc pris toutes les précautions pour éviter un tel incident. En particulier le plan de travail pour le montage du « Pack batterie » sera dégagé et éloigné d’autres matières inflammables. Le port de gant de protection est fortement recommandé.
Les étapes conseillées de l’assemblage du « Pack batterie » sont indiquées dans le dossier d’assemblage du « Pack batterie »
Assemblage du « module régulateur »
Pour réaliser le bon montage mécanique des 3 composants sur le support métallique avant réalisation du câblage vous assurer que tout se monte bien et si nécessaire faire les corrections appropriées :
- Le régulateur est fixé par 4 vis 6 mm longueur 35 mm
- Le coupe-circuit est fixé avec les vis fournies avec
- Le coup de poing est fixé avec les vis fournies avec
Les étapes proposées de l’assemblage sont :
- Monter le régulateur sur le support
- Ne pas monter encore le coupe-circuit et le coupe de poing et avant cela :
- Mettre le coupe-circuit en position ouverte (vert) et fixer sur le coupe-circuit
- Le câble C3 et C8 ensemble sur la même cosse
- Le câble C4
- Mettre le coupe-circuit en position ouverte (vert) et fixer sur le coupe-circuit
- Fixer sur le coup de poing le câble C4 en provenance du coupe-circuit
- Point d’attention, les deux cosses du poing et qui sont la commande de mise en marche doivent être visible du côté opposé au support du régulateur
- Fixer sur le coup de poing le câble C5 qui va vers le pôle + du régulateur
- Fixer le coupe-circuit et le coup de poing en passant les câbles dans les ouvertures prévues pour cela et indiquées dans le plan d’assemblage
Assemblage du boitier de guidon
Le boitier de guidon accueille les commandes du régulateur
- Percer le capot aux dimensions des commandes
- Installer les commandes électriques
- Réaliser la jonction par câble de type vélo, entre la poignée d’accélérateur et la commande électrique d’accélération, elle installée à l’intérieur du boitier



Le boitier de guidon doit être choisi pour accepter tous les composants à y installer, dont la commande d’accélérateur qui est assez conséquente. Cette commande d’accélérateur possède le ressort de rappel et est complète dans ses fonctions. Elle inclus la fin de course au repos qui réalise un freinage du moteur tel que requis dans le document de programmation .
Source
D'après Dossier technique : Architecture et Conception,
Maraichage Efficient en Eau et en Energie Décarbonée ou MEEED - Motoculteur-Re
MEEED / Les hameaux du soleil – Cyprès N°1 / 06270 / Villeneuve Loubet / Tel 06 24 39 57 67