Baker-Prax

From Communauté de la Fabrique des Mobilités


Laurence et paty-01-01.jpg Buch-02.jpg

Fiche Contact :

Level of project development: prototype
Le véhicule en résumé ! Poster Millau 2023 : https://wikixd.fabmob.io/images/fabmob/2/28/XD_poster_%C3%A9quipe_Baker-Prax_proto_2023.pdf

Maker: Prax
Model: Baker-Prax
Partenaire impliqué (industriel, fablab, labo...) :


Equipe Baker-Prax to know the needs and help Baker-Prax. The skills the team is looking for for this vehicle are (à renseigner dans une fiche Equipe !) - Les personnes ayant les compétences recherchées par l'Equipe :ANTOINE DACREMONT, Abdourahamane, Adam Mercier, Adrien Pitois, Alain Dubois... further results

Tags: XD1, Proto1

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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Technical Elements of the Vehicle[edit source]

Vehicle type: VAE, speed bike

Vehicle category: VAE, quadricycle léger

Main use cases for this vehicle are : Transport de Marchandises

Vehicle category: L6eA

Vitesse maxi de l'assistance (en km/h) : 45

Type de route utilisable route goudronnée, chemin grade 1, chemin grade 2, chemin grade 3, chemin grade 4, chemin grade 5

Number of people: 2

Number of rear wheel: 2

Number of front wheel: 2

Total mass of the vehicle (kg) : 130

Mass of Battery (kg) : 12

Consumption at 25km/h (Wh/km) : 28

Consumption at 45 km/h if concerned (Wh/km) : 35

Consumption at 80 km/h if concerned (Wh/km) :

Trunk/load volume: 250 litres / 220 kg

Drive type: electrique avec pedalier

Transmission type: chaine, courroie

Steering type: bras leviers

Type of braking: disque

Chassis materials: alu, acier, bois

Type of assembly: soude, boulonne

Autonomie visée (km) : 60 à 80

Puissance (en W) : 2600

Tension batterie (Volt) : 50

Ampère.heure Batterie (A.H) : 40


Response file to the eXtreme Challenge[edit source]

Describe here your answer on 2 of the 6 parts (Vehicle, Energetics) by providing new informations continuously.
The 4 other parts (Narrative, ecosystem, economic and feedback) are to be detailed in your Team sheet: Equipe Baker-Prax

=

Le Baker-Prax est vélo cargo rapide (45 km/h), puissant et tout terrain. A l'aise aussi bien sur les chemin que dans les villes, il peut embarquer 2 adultes ou du matériel. Léger, il bénéficie d'une propulsion active musculaire et électrique.

Saison 1 :

Baker-Prax, Proto1 , St Etienne 2022

Idéation et 1er proto

La saison 1 de l'XD a permis :

- De financer une première version du Baker-Prax.

- Une étude de design par Stéphane Valdant.

- De faire connaitre le projet au niveau national

- De récolter les premiers résultats des essais de roulage, et de définir les grands axes d'évolutions.

Dossier véhicule de la saison 1: AAP Ideation Baker-Prax

Saison 2:

1-Besoins d'évolution et résultats:

Le 1er prototype a besoin d'évoluer, pour le rendre plus fiable, plus ergonomique et finir de résoudre les défauts de jeunesse. Cette saison a vu l’application du design et la validation des outillages du capot. L'éclairage et le faisceau ont été installés.

Suite aux premier essais il s'avère important d'améliorer les points suivants:

- La transmission : suppression du dérailleur et intégration d’une boite de vitesse pour pouvoir changer de rapport à l’arrêt.

- L’ergonomie : montage d’un siège sur glissière réglable sans outils, amélioration de l’accès à bord, ajout d’un siège passager.

- La batterie: Besoin de plus de capacité et recherche d’un fournisseur Européen,

- Le couple moteur: Il actuellement impossible de démarrer chargé dans une pente de 15%. Recherche d'une autre motorisation

Enfin, pour envisager la suite, un audit a été réaliser par la société Vehorec pour évaluer la faisabilité d’une homologation en L6eA.

1-1 Application du design:

Conception outillage
Design Baker-Prax par Stéphane Valdant

 






Thermoformage capot Baker-Prax

1-2 Nouvelle transmission:

Avant, le proto 1 utilisait la solution la plus simple, avec un dérailleur

Trans proto 1 Baker-Prax

Version 2024: Une boite moyeu de vélo est intégrée sur la ligne de chaine pour pouvoir changer de rapport à l'arrêt. La fixation est standard, d'autres modèles peuvent être installé:

Transmission version 3 Baker-Prax
La modification de la transmission a permis d’intégrer les glissières de siège et le réglage de l’angle du dossier, le tout sans outils.

1-3 Ergonomie

Recherche d’un siège : Très peu de siège de trike ou vélo couché ont un dossier indépendant de l’assise, les prix sont prohibitifs (autour de 400€ HT), et difficile à trouver. Il a été envisagé de fabriquer un siège, et un essais a été fait en bois. Finalement la société Flevobike a accepté de vendre le siège du Golo qui convient très bien:

Essais forme de siège
Transmission + siège Flevobike
Echancrage du châssis pour facilité l'accès et ajout de garde-boues:

1-4 Batterie

La batterie du proto 1 est fabriquée par Bosch pour les scooters Peugeot. La capacité est limite (1600 Wh) et la tension aussi (48V). Peu répandue, il est impossible d’en avoir hors du réseau Peugeot et elle est verrouillée par une communication Can-Bus. J’ai cherché une batterie plus adapté de 2000Wh, produite en Europe, mais pour l’instant les recherches n’ont pas encore aboutie.

1-5 Motorisation

Un gros travail de recherche de fournisseur est en cours sur la motorisation. Les moteurs roue actuel n’ont pas assez de couple pour démarrer en charge dans pente de 15%. C’est un besoin pour les zones un peu montagneuse et c’est une question de sécurité: le véhicule ne doit pas rester bloqué. De plus ces moteurs n’ont pas tous les certificats de puissance et compatibilité électro-magnétique (c.e.m) pour permettre une homologation. Rien n'est décidé pour l'instant, les recherches continue

1-6 Audit Vehorec:

Un audit à été fait pour évaluer les points bloquants pour l’homologation. Le rapport détaille ce qu’il manque, ce qui ne va pas, et une liste des tests à fournir. C’est énorme et décourageant, mais ça éclaire le chemin. C’est une feuille de route essentielle

2- Aspects technique:

Le Baker-Prax s'inscrit dans une approche low-tech qui vise à produire des objets utiles, durables et accessibles au plus grand nombre. Mais questionner la pertinence de l’objet est le plus important : de quoi a-t ’on vraiment besoin, à quoi renonce-t-on ? Le Baker-Prax renonce à la vitesse, au confort d'une cabine et à la grande polyvalence de la voiture. Mais reste plus rapide, plus confortable et plus polyvalent qu’un vélo. C’est un véhicule intermédiaire.

Pour être durables et facilement remplaçable, les composants du commerce doivent être de qualité, d'un usage très répandu, avec des dimensions standard ( ex : manivelles de pédalier à fixation carré, disque de frein fixé par 6 vis etc ). La boite moyeu et les moteurs roues sont montés sur des entraxes communes. Cela permet de monter différent type de moteur et de boite déjà fabriquée, mais laisse également la possibilité de monter ce qui se fera demain.

- Le châssis du véhicule est basé sur des profilés aluminium standard, assemblés par boulonnage et soudure. Les éléments structuraux sont remplaçables. L'aluminium est une matière légère peu sensible à la corrosion et recyclable avec peu d'énergie.

Dimension version 2024
- Les moteurs et contrôleurs proviennent de kits d’électrification de vélo: Ces kits sont standard, interchangeable entre eux.

- Le pédalier, les chaines, les freins proviennent de l'industrie du vélo.

- Les suspensions avant, les roues, les pneus, les suspensions arrière à bras oscillant sont empruntées aux cyclomoteur et aux motos,

- Le capot est fait sur mesure en ABS thermoformé, recyclable

- Dimensions:

  • Hauteur : 1145 mm
  • Largeur : 995 mm
  • Longueur: 3120 mm

3- Ecosystème :

Les Baker-Prax seront fabriqués et assemblés sur place pour réduire les transports et garder la maitrise de la qualité. Les composants sous-traités (découpe laser, jet d’eau, usinage, thermoformage) sont réalisés par des PME de la région Centre, situé à moins de 70km. Un fabricant européen de batterie reste à trouver.

Prax est engagé dans de l'AVELI pour aider à fédérer les énergies et parler d'une voie commune.

Nous avons une participation active au GT Homologation pour clarifier des points techniques et lever les ambiguités (problème du pédalier pour les véhicules L6, acceptation de la direction à levier).

4- Organisation du projet et personnes impliquées :

Prax n’est pas une start-up qui doit démarrer et croitre très rapidement pour rembourser ses frais de développement, mais plutôt une start-tranquile, qui cherche à développer un produit fiable et durable. Le lancement d’un tel projet est très long, et les rentrées d’argent tardive avec en plus des marges faibles. Le succès du projet est lié à la mise au point et au nombres d’heures d’essais, dans des environnements variés, tout en restant dans un prix contenu. Pour cela les charges de personnel sont réduites au stricte minimum pendant toutes la période de développement. C'est à dire principalement Jean Baptiste et Laurence Ligouy. Cela permet également de se donner le temps de la réflexion, d'avoir le droit à l’erreur (certaines pièces ont déjà été refaite 3 fois) et de limiter les risques. Pour autant, nous n'y arriverons pas seul. Nous faisons appel ponctuellement à des prestataires indépendants très qualifié comme Stephane Valdant qui s’occupe du design, Damien Ligouy, mon frère qui vient de rejoindre l’équipe et qui est prestataire en intégration de robot de soudure. Ensuite les échanges avec des sous-traitant spécialisés en thermoformage par exemple, permettent de répondre aux questions très techniques. Enfin les ateliers du Jeudi matin de l’XD m’ouvre l’esprit à tout ce que je n’avais pas pensé.

5- Justification des moyens demandés

Etat des dépenses simplifiés PRAX.png


Financement :

Fond Propre: 9 580 €

ADEME : 20 000 €

6- Composants mutualisés avec les autres équipes :

Rien de finalisé pour l’instant, mais un travail est engagé sur la chaine de traction (moteur, contrôleur, calculateur et batterie )

Je suis ouvert pour mutualiser la base roulante du Baker-Prax, plusieurs configurations sont possibles:

Prax poste centré
Prax poste avancé
















7- Notice d'utilisations et essais

Le projet n'est pas abouti, n'est pas homologué et à ce stade il n'est pas possible de le laisser à une tierce personne pour des essais libre. La notice viendra avec la prochaine version.

8 - Évolutions prévues

- Intégration d'une nouvelle chaine de traction (moteur, batterie et afficheur).

- Amélioration du freinage, ajout d'un vrai frein à main.

- Passage des roues en 17 pouces moto (gain en couple, en freinage, en choix de pneu)

- Conception d'un train arrière plus léger

- Conception du proto 4 en intégrant les contraintes d'homologation.

- Réception à titre isolée

- Création de la notice

- Campagne d'essais

- Lancement d'une pré-série.

9- Photos du véhicule

Baker-Prax V3 2024 vue coté
Baker-Prax© Crédit Cyclauto - Gilles Galoyer, -03



Lien vers vidéo courte: [1]
Lien vers vidéo format libre : Présentation par Laurence , vidéo par l'Archipelle

Vehicle File: AAP IDEATION Baker-Prax saison1.pdf
Fichier Véhicule (AAP Proto) : Rapport final AAP Prototype Baker-Prax.pdf
Fichier associé au guide de montage : Notice de montage Baker-Prax 2024.pdf
Lien vers un espace de stockage des fichiers 3D : 
Partenaire impliqué (industriel, fablab, labo...) : 

*

1 Bilan énergétique de la fabrication du châssis

Produire 1 tonne d’acier nécessite 5 600 kwh soit 5,6kWh pour 1kg


Produire 1 tonne d’aluminium nécessite 69 000 kWh dans le pire des cas (minerai + électricité produite par une centrale à charbon) soit 69kWh pour 1kg, et recycler de l'aluminium en France , seulement 1660 kWh /tonne, soit 1.66 kwH pour 1kg.


Il est impossible de savoir avec quel aluminium ont été fabriqués les tôles et les tube profilés que j’utilise. Mes fournisseurs s'approvisionnent partout, selon la disponibilité des stocks. En faisant l’hypothèse que l’aluminium est produit à partir de 30% de produit recyclé et 70% de matière brut on arrive à:


0.3x1.66+0.7x69= 48.8kWh pour 1 kg d'aluminium


Le châssis en kit est composé de

  • 5 kg d’acier (3 kg de pièce spécifique +  2kg de visserie)
  • 54 kg d'aluminium (49kg de pièces finie +5kg de copeaux et chutes)

L’énergie nécessaire à produire la matière première est de

5x5.6 + (54)x48.8= 2635.12 kWh

L’énergie nécessaire à l’acheminer est inconnue.


La fabrication du châssis à nécessité 42h de soudure, avec un taux fonctionnement du poste à 30% du temps de soudure. Le poste à souder consomme 12A en 220V, soit 2200W


42x 2200x0.3= 27720 Wh , soit 27.7 kWh


Et la soudure a consommé 4m3 d’Argon dont je n’ai pas pu trouver l’énergie grise.


L’énergie de découpe et pliage est négligeable, environ 10kWh

Consommation minimal d'énergie par la fabrication du châssis : 2635+28 + 10 = 2673 kWh

Les autres composants dépendent de ce que le client final voudra, selon s’il pourra récupérer des pièces d’occasion ou s’il commande des neuves, mais doivent s’approcher de ce que les autres équipes de l’extrême Défie ont trouvé.

La combustion d’1 litre d’essence représente 9.8kWh. La fabrication du châssis équivaut à la combustion de  2673/9.8= 273 litres d’essence.


A raison de 7l au cent pour une voiture moyenne, ce volume d’essence sera brulé au bout de 3896 km

Comme le véhicule est destiné à faire 6000 km/an, l’énergie grise du châssis sera compensée en 8 mois.


Améliorations possible :

Certaines pièces du véhicule mériteraient d'être produites en fonderie localement, voir dans l’atelier. Par exemple les bras oscillant arrière, dont la base de départ est produite en Chine. Les 5kg de chute d’aluminium pourrait être re-fondue directement, avec un besoin en énergie de 1.6 kWh/kg au lieu de 48.8 kWh/kg.


2 Bilan d'usage:

ACV BAKER PRAX.jpg


La durée de vie des pièces est basée sur une utilisation normale de 6000km/an pendant 30 ans. Le châssis n'étant pas sensible à la corrosion, cela devrait être possible. Les composants sont classés par ordre de coût d'usage total. Sans surprise c'est le remplacement régulier de la batterie qui arrive en tête, avec toute la problématique de recyclage derrière. Cependant le coût de remplacement de la batterie ne représente qu'1/10ème du coût d'achat du véhicule et environ 1/5 du coût résiduel au moment ou elle sera changée. C'est très important, car cela incite l'utilisateur à remplacer la batterie plutôt que le véhicule complet. Ce n'est pas le cas pour les voitures électrique actuelles, où le coût de remplacement de la batterie dépasse largement la valeur résiduelle d'un véhicule de 8 ans d'âge, ce qui les envoie à la casse.


Les pneus arrivent en 2ème position, quand un pneu de vélo fait 6000 km, c'est déjà bien. Cela fait 120 pneus pour faire 180 000 km et c'est énorme, même si un pneu de vélo cargo ou de mobylette ne pèse que 1kg, cela génère des frais, du temps d'immobilisation, et des déchets (120kg). L'utilisation de jante moto permet le montage de pneus de moto routière avec une bande de roulement beaucoup plus épaisse. Ces pneus sont prévus pour des charges bien supérieures, ils pourraient faire 30 000km, et ramèneraient le total de pneus usés à 24. Étant 2 fois plus lourds, le tas de pneus lisses ne pèserai que 48kg, mais cela alourdirai le véhicule de 4kg supplémentaires.

Au niveau de la transmission, la consommation de chaine est impressionnante et va provoquer du temps d’entretien. C'est un point qui peut être amélioré en utilisant une boite de vitesse sur le pédalier (type Pinion ou Effigear) + une courroie crantée en transmission primaire, et en secondaire une chaine de mobylette et 2 pignons plus épais. La transmission primaire pourrait ainsi durer 90 000 km et la secondaire 15 000km, avec l'avantage de ne plus avoir de dérailleur exposé aux intempéries et à la boue. Une autre solution serait d'utiliser un pédalier avec génératrice, à condition de trouver une solution low-tech et ouverte.

3-Consommation

Avec une masse à vide de 111 kg, un chargement moyen de 40kg et un conducteur de 90kg le véhicule devrait consommer : 52.2 Wh/km à 25 km/h sur du faux plat, en accélérant doucement ( les 25km/ sont atteints en 10s).

Consommation a plat.jpg

Les calculs ci-contre sont faits pour 1 moteur: la masse et la capacité de batterie sont divisées par 2.

Le résultat donne 35 Wh/km pour 1 moteur, une autonomie de 22 km, un ampérage maxi de 27 A. Les moteurs consomment 674W chacun.

La vitesse maxi est de 33km/h, après il y a décrochage.


Consommation a 7%.jpg



Pente de 7%: les moteurs consomment 1100W chacun pour maintenir une vitesse de 25km/h.

Surchauffe au bout de 40mn




4 Fin de vie

Une fin de vie prématuré des éléments peu être provoqué par :

  • Une surcharge à l’utilisation
  • Un choc léger
  • Une usure par fatigue des matériaux, particulièrement l’aluminium soudé qui durcit et fissure avec le temps.
  • Une surchauffe des moteurs
  • la défaillance d’un composant électronique.


Dans les cas ci-dessus chaque élément peut-être remplacé pour prolonger la durée de vie du véhicule complet. Une très grande variété de moteur roue est actuellement disponible en neuf et d’occasion sur internet. Les notices et vidéo d’assemblage seront disponible sur le site internet.  

En cas de classement épave du véhicule suite à une collision avec un tiers, le recyclage par la vente des pièces détachées encore utilisable doit être privilégié. Le site internet proposera de racheter les épaves pour recycler les éléments détruit, et mettre en ventes les éléments d’occasion après contrôle.

Si l’avant est détruit, l’arrière peut devenir une bonne remorque pour vélo avec suspensions :

Remorque Baker-Prax.jpg



Le projet utilise des moteurs vendu en kit pour électrifier des vélo existants. Si le chassis est irrécupérable, ces moteur peuvent retrouver leur fonction première, à savoir électrifier un vélo. (il y a même de quoi en faire 2 ).

Lien: Etude ACV Baker Prax

Energetics File: Analyse cycle de vie Baker-Prax.xlsx

Fichier lié aux expérimentations 
Name of the pioneer to test the vehicle : 
Lister le(s) territoire(s) d'expérimentation : 
Date de disponibilité du véhicule à la location ou vente : 2025-06-01T12:24:31.000Z
Date Début des expérimentations : day"day" contains an extrinsic dash or other characters that are invalid for a date interpretation.


Compléments :