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From Communauté de la Fabrique des Mobilités


R&W3.jpg D-15.jpg

Fiche Contact :

Model: Avatar


Equipe Avatar to know the needs and help Avatar. The skills the team is looking for for this vehicle are Compétence en groupe/Connecteur : connecte les personnes selon leur centre d'intérêt, Discipline/ACV, Discipline/Industrialisation, Discipline/Véhicule/Matériaux, Discipline/Véhicule/Prototypage, Energie, Energie/Electrique, Equipement/Véhicule, Information, Information/simulation, Pratique de mobilité/Mobilité durable, Réglementation/véhicule - Les personnes ayant les compétences recherchées par l'Equipe :Adam Mercier, Alain Dubois, Alexandrelagrange, Alexgrandremy, Andreaslivet... further results

Tags: ORNI, XD1

Related challenge(s): L'extrême défi ADEME

Common produced:

Community(ies) of interest: Communauté de l'extrême défi

Country: France

On the map:
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Level of project development: prototype


Technical Elements of the Vehicle[edit source]

Vehicle type: microvoiture

Vehicle category: quadricycle lourd

Number of people: 2+2 enfants

Number of rear wheel: 2

Number of front wheel: 2

Trunk/load volume: 450 litres ou 900 litres

Drive type: electrique avec pedalier, electrique

Transmission type:

Steering type:

Type of braking: disque, tambour

Chassis materials: acier

Type of assembly: boulonne


Response file to the eXtreme Challenge[edit source]

Describe here your answer on 2 of the 6 parts: Vehicle, Energetics.
The 4 other parts (Narrative, ecosystem, economic and feedback) are to be detailed in your Team sheet: Equipe Avatar

[[dossier_veh::Nous concevons actuellement un premier véhicule destiné aux déplacements quotidiens des ménages en France. Ses caractéristiques sont :

  • Un véhicule électrique
  • 3m x 1,4m x 1,45m  
  • 4 roues
  • Caréné
  • Capacité d’emport de 4 personnes ou 2 personnes + 150 kg de charge utile (dans un large volume de 900 litres)
  • Autonomie de 150 km (+ quelques dizaines de kilomètres avec le solaire)
  • Sécurité passive et active suffisante pour satisfaire aux homologations réglementaires
  • Vitesse maximale de 90 km/h pour pouvoir emprunter les voies rurales et périurbaines
  • Poids inférieur à 400 kg afin de limiter le besoin d’énergie en déplacement et aussi les quantités d’énergie et de matériaux de fabrication.
  • Matériaux recyclés et recyclables
  • Peu de composant
  • Assemblage et maintenance facile
Image006.png


Politique de protection industrielle :

Nous en sommes à un stade du projet ou nous réfléchissons à notre stratégie/politique de propriété industrielle. L’idée est de vous expliquer où nous en sommes et le fruit de notre réflexion. Avatar est né d’un projet collaboratif. Nous avons l’envie de développer la plateforme de véhicules et des communs, c'est-à-dire le véhicule mais aussi les micro-usines, dans une démarche d’Open Source.

1- Plateforme de véhicules

Nous développons les véhicules en collaboration ouverte avec des partenaires, autant que possible locaux, soigneusement sélectionnés.

Nous protégerons les innovations pour lesquelles l’enjeu le justifie. La protection des innovations technologiques à fort enjeu nous permettra notamment d’en maîtriser l’utilisation dans d’autres marchés d’application éventuels.

Dans un premier temps, nous avons identifié que notre innovation différenciante principale réside dans les pièces thermoplastiques qui constituent les pièces maîtresses du véhicule, à la fois structurelles et d’habitacle. Nous travaillons avec JSP Arpro (matière première) et Knauff Industrie (transformateur) pour la conception et l’étude d’innovations technologiques pertinentes pour notre contexte. Auquel cas nous en protégerons les résultats, dans des conditions de copropriété qui seraient à définir.

Pour le reste et en général, nous souhaitons autant que possible nous appuyer sur des solutions standard existantes, pour faciliter la réparabilité à moindre coût. Principalement sur tous les organes de sécurité : freins, roulements, amortissements, crémaillère, pneus, etc.

Plus généralement, le projet est développé largement dans une logique d’Open Source notamment au travers de collaborations en œuvre auprès de la Fabmob, Movin'on et Open!Next auprès de qui nous affinons notre modèle de développement sur cette base.

Vous pouvez retrouver le fruit de nos recherches via ces liens :

https://miro.com/app/board/o9J_lRDwWrE=/

surtout celui-ci : https://miro.com/app/board/uXjVOIdzgzE=/

Projet sur Wikifactory : https://wikifactory.com/+avatarmobilite/avatar-add-ons

Nous ouvrirons des licences en Open Source mais sous une licence Creative Commons exigeant le respect de la même démarche ouverte pour les utilisateurs des brevets.

Pour une utilisation commerciale, nous insérerons également plusieurs clauses limitantes, principalement au niveau géographique, pour éviter qu'un entrepreneur ne vienne concurrencer une micro-usine existante avec le même modèle sur le même terrain, ce qui créerait un risque tel que peu d'entrepreneurs l'accepteraient.

Ces conditions d’utilisation de la licence en Open Source doivent nous permettre d’accélérer l’optimisation des bilans environnementaux en :

  • diffusant plus rapidement nos modèles à travers une communauté de soutiens,
  • bénéficiant d’une veille globale par l’ensemble de la communauté de soutiens,
  • bénéficiant de leur intégration par les innovateurs de la communauté intéressés d’améliorer le véhicule, qui devront respecter la licence Creative Commons leur imposant de partager leurs résultats avec les mêmes conditions d’utilisation par les tiers.

La marque et le design du véhicule seront protégés même si le design pourra aussi être utilisé par des tiers sous licence Creative Commons.

2- Micro-usines

Les plans des micro-usines seront également diffusés en Open Source, afin d’intéresser une communauté d’entrepreneurs du secteur, capables de s’investir dans l’activité.

Ceci vise à accélérer le déploiement par différents leviers :

  • Capacité de création de micro-usines sans avoir à y consacrer une part importante d’investissements par AVATAR Mobilité
  • Capacité de diffusion dans des espaces géographiques variés, y compris dans des localités moins stratégiques
  • Augmentation du volume d’affaires pour AVATAR Mobilité par les services à y apporter.
  • Amélioration continue des micro-usines par les assembleurs et la communauté

A ce stade, nous envisageons des services à la carte pour l’accompagnement, avec ou sans licence de marque (qui imposera nécessairement des contraintes plus importantes pour la maîtrise de la qualité produite). Certains services seront internalisés et d’autres simplement centralisés via une plateforme de mises en relation qualifiée :  

  • service à l’installation des ateliers :
    • financements (privés, bancaires, publics),
    • ingénierie,
    • investissements
  • préparation d’exploitation :
    • aide à la conception et à l’homologation pour le cas de développement de véhicules différents (utilitaires, tous terrains, plus ou moins grande capacité d’emport…),
    • formation du personnel, avec certification d’aptitude
    • mise en relation éventuelle avec prospects locaux qualifiés
  • exploitation
    • conditions de financement de l’offre commerciale,
    • centrale d’achat des pièces communes
    • plateforme commerciale mise à disposition selon les cas,
    • plateforme commerciale pour les options et accessoires, notamment développés par des tiers.

Pour cette phase, qui commencera dès la commercialisation du véhicule homologué, les sources de revenus seront variées et en cours d’étude approfondie. En effet, l’un des enjeux est de cultiver une communauté de soutiens de nos solutions, en générant les revenus pour la structure et en permettant à chacun d’y définir son business model. Certains services seront donc gratuits et les sources de revenus pourront être variées :

  • partenariats (organismes de financement, de formation pour l’aide à la création de contenus, sociétés de conseil pour certaines spécialités telles que l’homologation…),
  • centrale d’achat de pièces pour obtenir de meilleurs prix à partir des volumes générés (cette activité clé sera nécessairement internalisée)
  • plateforme commerciale unique (là aussi, l’activité sera a priori obligatoirement internalisée, pour garder une offre cohérente et lisible de l’extérieur)
  • marge sur le volume généré pour les mises en relation qualifiées, commerciales ou de services.
  • vente de prestations en direct, notamment pour permettre de gagner en efficacité par l’application de la méthodologie de création des micro-usines…

Dans cette démarche, nous sommes convaincus que le plus important aujourd’hui est de réussir à créer des communs avec les autres véhicules intermédiaires. Pour cela nous partageons notre liste de composants.

Aussi, nous aimerions que ce que l’on crée serve et soit amélioré de façon continue / permanente. C’est pour cela que nous partagerons ensuite les plans et fichiers CAO de notre véhicule.

Montageproto.jpg


Liste des pièces (bill of materials) :

Aujourd’hui, plusieurs des pièces sont achetées sur étagère en Chine. Ce n’est pas la vocation du projet. Ce sont des choix pour aller vite et avoir un coût maîtrisé pour la conception du prototype. Nous allons ensuite sourcer toutes nos pièces en Europe, voire en France quand c’est possible.

Liste de matériel.jpg



pdf à retrouver en annexe

Nos choix de matériaux découlent naturellement de notre cahier des charges initial :

  • le plus léger possible
  • le plus recyclable possible, c’est-à-dire un haut taux de recyclabilité et une faible énergie grise pour ce faire.
  • le plus facile à produire, assembler et maintenir. Ceci inclut des procédés les plus économiques possibles pour rester agile
  • le plus “commun” possible
  • le moins cher possible
  • le plus protecteur possible

Pour l’habitacle et la carrosserie, nous utilisons des thermoplastiques expansés, recyclés et recyclables, qui font la forme et la structure. Ils ont des caractéristiques mécaniques très intéressantes : absorbe l'énergie, résistance structurelle, résistance aux chocs multiples, chimiquement inerte, résilience, flottabilité, poids léger, acoustique, isolation thermique.

Pour le châssis, nous utilisons de l’acier. Nous étudions des matériaux alternatifs innovants mais dont la maturité n’est pas suffisante aujourd’hui.

Pour les batteries, nous utilisons pour l’instant du Lithium-ion et par la suite Lithium-fer-phosphate, nous aimerions qu’elles soient réparables cellules par cellules.

Pour les pneumatiques, nous utilisons des pneus rechapables.

Pour les panneaux solaires, pour l’instant nous les prenons sur étagère mais demain nous aimerions utiliser des panneaux imprimables sur film souple, éventuellement de chez Asca.

Nous voulons insister sur notre agilité quant aux matériaux et pièces utilisées :

Pour une réussite du projet, nous sommes convaincus que nous devons créer des communs. Pour cela, nous avons d’abord commencé à utiliser des pièces sur étagères le plus possible. Ensuite, nous avons plusieurs pièces que nous aimerions développer en commun.

Notamment l’exemple de la batterie extractible qui a tout intérêt à devenir un commun, un standard, et que l’on pourrait acheter groupé, voire se lier avec un acteur national qui propose des bornes pour switcher sa batterie. La même batterie pourrait être adaptée à plusieurs types de véhicules. Le casing et le connecteur doivent aussi être universels.

Pour le hardware et les softwares, nous avons prévu les équipements suivants :

  • un faisceau “haute tension” et un faisceau “basse” tension
  • un VCU (+ logiciel open source existant?)
  • un BMS pour chaque batterie
  • le tout communiquant en CAN
Coût global au km de notre véhicule (pour 4 personnes transportées à 90 km/h):
Coût global 10 x moins qu’une automobile, (0,6 à 0,8 €/km pour 10000 km/an d'après A.C.F.) 0,15 € / km estimés

peut-être intéressant de le rapporter au nombre de passagers emportés?

Prix d'achat véhicule 12000 €

Km parcourus en 1 an 10000 km.

Si on ne regarde que la consommation, disons prudemment 4kWh/100 km, il faudra 400kWh pour faire 10000km. A 0,2€ le kWh, cela fait 80 € d'électricité par an.

Assurance et autres frais par an : 450 €.

Révisions environ 100 € tous les 10000 km. Entretiens environ 400 € tous les 10000 km.

On arrive à 1030€/an.

Si on y ajoute l’amortissement de l’achat : 12000€/20ans = 600€/an


Coût total (achat inclus) : 1630 € par an pour les 10000 km parcourus par an.

Coût au km : 0,16 € pour chaque kilomètre parcouru.

Coût aux 100 km : 16 € pour 100 kilomètres parcourus.


Améliorations / options / variantes envisagées : 2 ou 4 places, utilitaire, 45/90 km/h, pédalier, hydrogène

Sous licence Creative Commons CC BY-NC-SA]] Vehicle File: Bill of material.pdf

En 2021, nous avons réalisé une analyse de cycle de vie (quanti GES) avec la Coopérative Carbone, avec qui nous sommes en partenariat avec le projet Territoire La Rochelle Zéro Carbone. Nous vous livrons l’analyse entière, vous pourrez y retrouver les hypothèses sur lesquelles elle est basée :

  • Les véhicules Avatar ne remplacent que les voitures, il n'y a pas de report modal de véhicules moins émetteurs (ex : VAE et vélo cargo) vers le véhicule Avatar
  • Le panneau solaire sur toit étant une option (ce n’est plus le cas aujourd’hui, il fait partie intégrante du véhicule, nous devrons mettre à jour l’ACV), ici nous ne considérons que des véhicules Avatar ne possédant pas cette caractéristique.
  • Les pièces d'usure et leurs changements sont comprises comme un tout "pièces d'usures" calculé à partir de données et FE moyennés (la distinction précise des pièces d'usures, de leur composition et autres critères étant trop délicate à ce stade).
Pour chaque composant est indiqué : la masse du matériau, le procédé de fabrication, l’origine et le mode de transport. Nous n'avons pas pu déposer un fichier excel sur le wiki directement, nous avons uniquement déposé un pdf du dernier onglet résultat. Pour retrouver l'excel, il faut aller sur le cloud de l'extrême défi, ou il est stocké. Pour 30 véhicules en 1 an : Impact GES net de l'action : -30 297 kgCO2e / an Le résultat est le suivant : si on remplace une voiture moyenne par un Avatar, on économise 1 tonne de CO2eq par an. Nous avons étudié la consommation énergétique en roulage. Pour un véhicule Avatar avec 4 personnes à son bord , à plat et à 60km/h établi, la puissance nécessaire est de 3kW. Soit 3000Wh consommés.     Ce qui, avec nos batteries de 2x3,5 kWh, permet une autonomie théorique de 233 km ! Évidemment on ne reste jamais à vitesse constante, en considérant les accélérations et pentes, on arrive raisonnablement à 150 km d’autonomie. Qui peut être doublée en ajoutant deux batteries en option, ou plus simplement en changeant les batteries swappables sur le parcours. Par ailleurs, au stationnement et au soleil, les 2m² de PV (selon technologie retenue) peuvent donner environ deux fois 150 Wh, soit 300Wh, qui au bout de 6 heures donne une recharge de 1800 Wh ,soit 40 km, ce qui n’est pas anecdotique.
Les autres configurations : pentes, accélérations, cycle WLTP complet, etc. seront approfondis dans le travail sur les Cycle normalisés avec les étudiants Estaca.


Ce que nous enseigne la loi de route du véhicule et son ACV :

Importance du SCx :

la force nécessaire pour déplacer un véhicule est égale à 1/2roSCxV² :

On voit bien qu’après la vitesse, le travail du SCx est juste essentiel. Par exemple, entre un vélo classique (assis debout) ayant un SCx proche de 1 et un vélo couché caréné ayant un SCx proche de 0,05 à une vitesse constante de 25 km/h, il y a un ratio de 20. Le travail de réduction du SCx permet donc, même à seulement 25 km/h de diviser par 20 la force nécessaire. Sur Avatar nous avons évidemment conservé cette logique en n’abdiquant pas devant ce travail sur les traînées aérodynamiques. Comme l’ont fait beaucoup de projets véhicules ces 50 dernières années. y compris dans le monde des véhicules alternatifs entre le vélo et la voiture.

Traînées au sol : La mode est aux pneus larges …

Il y a un travail important sur les traînées au sol, avec le coefficient de roulement des pneumatiques retenus. La surface, la matière, l’état de surface augmentent sensiblement la consommation, l'automobile aujourd’hui emploie des surfaces au sol bien au-delà de ce qui est nécessaire pour avoir une bonne tenue de route et rouler en sécurité.

A basse vitesse la traînée au sol est prépondérante, puis en accélérant vers des vitesses plus élevées, très vite la traînée air devient prépondérante.

Dans notre loi de route, à 50 km/h elle est 2 fois supérieure à celles au sol.

C’est environ à 36 km/h quelles sont équivalentes

Energie cinétique et forces d’inertie ( F=M.ΔV / T) vs la consommation et la sécurité :

  • en réduisant sensiblement la masse, on réduit sensiblement l’inertie, donc l'énergie nécessaire pour accélerer ou pour freiner
  • Le véhicule est facilement freiné par la régénération des moteurs, et consomme peu de plaquettes de frein.
  • Idem dans la pente.
  • De même quand on a un choc, la faible inertie minimise sensiblement l’impact et les dégâts, que ce soit sur les tiers, les occupants ou le véhicule.

Quantité de matière et d’énergie employés à la fabrication :

Avec un seul SUV électrique de 2100 kg, on peut fabriquer 6 Avatars et transporter au quotidien beaucoup plus de personnes.

Avec les procédés sobres et les matériaux retenus (voir ACV), l’énergie nécessaire pour faire localement 6 Avatars est << à l'énergie nécessaire pour faire 1 SUV à l’autre bout du monde.

Comme la majorité de nos produits manufacturés et nos biens de consommation, la quantité de matières et d’énergie en amont de l’usage sont très supérieures à celles pendant l’usage. C’est donc bien sur ces phases amonts qu’il faut se concentrer par un travail d’ éco-conception rigoureux, avant même de réfléchir à la seule énergie consommée pendant l’usage.


Ratio transporté Mv/Mc (masse à vide / masse emportée) :

Quatre passagers moyens ou chargement : 300 kg

Dans une voiture de 2000 kg, le ratio Mv/Mc est de presque 7

Dans une Zoé de 1500 kg, le ratio Mv/Mc est de 5

Dans un Avatar de 350 kg, le ratio Mv/Mc est proche de 1, (dans une logique “deux roues” , moins bien qu’un vélo, mais mieux que beaucoup de motos).  

Mettre en mouvement une voiture est éminemment plus gourmand en énergie que de mettre en mouvement un Avatar.

Pour des déplacements courts et quotidiens c’est une hérésie environnementale et économique que d’utiliser des voitures avec des ratios si élevés.

Emprise au sol, circulation et stationnement :

Le stationnement est devenu une plaie pour beaucoup de communes et d'entreprises. De même pour la fluidité de la circulation.  

Avatar avec ses 3m de long x 1,4 m de large

et jusqu’à 4 personnes transportées, est le véhicule qui à le meilleur ratio “emprise au sol” m²/personnes :

  • Meilleur que toutes les citadines
  • Bien meilleur même que l’AMI de Citroën
  • Ne parlons même pas des autres voitures qui sont toutes extrêmement peu efficientes dans ces objectifs .


Sous licence Creative Commons CC BY-NC-SA

Energetics File: 16_02_2022_QuantiGES - Avatar.xlsx - Google Sheets.pdf


Name of the pioneer to test the vehicle :

Retours des expérimentations :

Compléments : Sous licence Creative Commons CC BY-NC-SA