Equipe HPULHV (Human powered Ultra light hybrid vehicle)

From Communauté de la Fabrique des Mobilités




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Description: realisation de prototype tres faible consommation d'energie electrique

People involved in the team: Laurent Damay, Bruno Vacossin, Ludovic Quelin, Abdel Faqir, 8 etudiants

Referent (privileged contact): Arnaud sivert

Full team? Oui

Extreme Challenge Candidate:

Challenge(s) addressed: L'extrême défi ADEME

Team vehicle(s): Vehicule HPULHV (Human powered Ultra light hybrid vehicle)

Wealth sought by the Team: Financement

Skills sought by the team: Politique

Personnes ayant les compétences recherchées par l'Equipe : Abdelkoudouss FAQIR, Abdourahamane, Adam Mercier, Aladin Mekki, Alain Deveze... further results

Other needs: production, commercialisation

Common(s) of interest for the Team:

Community of interest: Communauté de l'extrême défi

Theme: Véhicules intermédiaires, eXtrême Défi, Vélo et Mobilités Actives, Open HardWare, Ecoles et Etudiants, Logiciel Libre

Website: http://velorizontal.1fr1.net/t17956-velomobile-electric-leiba-x-stream-iut-aisne

Link to my cloud, wiki, drive:

A5.JPG


Response file to the eXtreme Challenge[edit source]

Describe here your answer on 4 of the 6 parts: Narrative, ecosystem, economics and feedback.
The 2 other parts (Vehicle, Energy) are to be detailed in your Vehicle sheet Vehicule HPULHV (Human powered Ultra light hybrid vehicle).

Nous sommes une équipe enseignante de l’IUT de l’Aisne département Génie Electrique et Qualité Logistique Industrielle qui réalisons des prototypes faibles consommations énergies depuis 2010 par le biais de nombreux projets et challenges nationales pour les étudiants. Pour l’instant pas d’enseignant génie mécanique. Ces réalisations ont permis aux étudiants de participer à ces nombreux challenges Eco marathon Shell, Solar cup chartres, educeco, challenge karting electrique…….

Dont voici un bilan non exhaustif de nos prototypes…..

  • un velomobile leiba XL (72V, 20A.h, contoller 40A) qui a 40 000 km
  • un velomobile waw (72V, 20A.h, contoller 40A) qui a 5 000 km
  • un velomobile aerorider (72V, 20A.h, contoller 40A) qui a 1 000 km
  • un azub 5 (72V, 20A.h, contoller 40A) qui a 50 000 km
  • un velo pendulaire solaire (48V, 15A.h, controleur 40A)
  • 4 kartings dont 2 kartings électriques (72V, 100A.h, 50kW) qui a abouti à la réalisation de la twizi en 2010
  • Revamping de scooter EVT qui était en batterie au plomb et un variateur mort et remplacé par une batterie lithium.


  • Revanping de Trotinettes electriques et modification avec du matos open source
https://forum.arduino.cc/t/commande-et-instrumentation-de-trottinette-electrique-500w-avec-arduino-mega/454567

Nos spécialités sont nombreuses :

  • choix et montages de kit électrique en fonction d’un cahier des charges, ainsi que leurs paramétrages.
  • réalisation de variateurs
  • montage et soudage de batterie et tests
http://velorizontal.1fr1.net/t20802-maintenance-de-de-batterie-bms-chargeur-limitation-sur-le-controleur
  • programmation de microcontrôleur qui nous a permis de programmer un algorithme pour connaitre l’état de santé de la batterie en fonction de son vieillissement pour ajuster l’autonomie.
D’ailleurs, une application sur smartphone par Bluetooth permet de mettre les données sur un cloud pour faire des études de cycles de vie de batteries open data. https://forum.arduino.cc/t/bms-etat-de-charge-et-sante-de-batterie-lithium-banc-cyclage-arduino/607106
  • Réalisation d’instrumentation pour connaitre les performances du véhicule pour maitriser l’autonomie en fonction de la vitesse et du dénivelé.
  • Réalisation de chargeur de batterie open source
https://forum.arduino.cc/t/chargeur-et-testeur-de-batterie-universelle-lipo-liion-lifer-lto-ni-mh/516969/20
  • Réalisation et tests d’éclairage. D’ailleurs, nous faisons les tests d’éclairages vélo pour la FUB
https://www.fub.fr/tests-eclairages http://velorizontal.1fr1.net/t26614-eclairage-a-del-pour-velo-led-light-for-bike-partie-2 https://forum.arduino.cc/t/commander-des-leds-de-puissances-application-eclairage-velo/967409 https://forum.arduino.cc/t/eclairage-a-led-de-velo-3w-tracker-atmega-esp32-maker/567964/69
  • Tests de consommation et de grip de pneu
http://velorizontal.1fr1.net/t18840-pneu-velo-adherence-et-coefficient-de-roulement
  • Tests d’étriers de frein et de plaquettes
http://velorizontal.1fr1.net/t20423-frein-etrier-les-differents-technologies-de-plaquettes-adaptateur
  • Gérer un flux logistique de production


La liste n’est pas exhaustive mais voilà une base de publications nationale et internationale avec leurs liens

[1] A.Sivert, F.Betin, B.Vacossin, J.Aubry, T.Lequeu3 « Différentes Stratégies de pilotages pour Véhicule Electrique, Optimisation : puissance moteur, énergie véhicule, temps » Revue 3EI N°86, Sept 2016 http://www.fichier-pdf.fr/2016/11/30/optimisation-strategy-pilotages-vehicle-electric-energy/

[2] Arnaud Sivert, Bruno Vacossin, Franck Betin, Sebastien Carriere, Jose Claudon, “ Mechanical problems of faired tricycles: investigation of features using smartphones (Low consumption electrical vehicles Eco marathon)” WSEAS jully 2016, 11 pages http://www.wseas.org/multimedia/journals/education/2016/a065810-178.pdf

[3] A.Sivert, J.Claudon, F.Betin, B.Vacossin, J.accart “Étude des pneus pour tricycles carénés à faible consommation ” Revue Technologie janvier 2016 http://www.fichier-pdf.fr/2016/09/30/etude-pneu-de-velo-faible-consommation/

[4] A.Sivert, F. Betin, B. Vacossin, T. Lequeu, M. Bosson “Optimization of the mass for a low-power electric vehicle and consumption estimator (e-bike, e-velomobile and e-car) ” WSEAS jully 2015 http://www.wseas.org/multimedia/journals/education/2015/a225810-158.pdf

[5] A.Sivert, F.Betin, T.Lequeu « Instrumentation d’un véhicule motorisé électrique faible consommation de type « éco marathon » Revue 3EI N°81, Juillet 2015 http://www.fichier-pdf.fr/2015/09/07/instrumentation-vehicule-faible-consommation-eco-marathon/

[6] Arnaud Sivert, F.Betin, B.Vacossin, T.Lequeu « Optimisation de la masse en fonction de la vitesse, puissance, autonomie, prix, centre de gravité, frein d’un Véhicule électrique à faible consommation (vélo, vélo–mobile, voiture électrique) » Revue 3EI N°80, avril 2015 http://www.fichier-pdf.fr/2015/05/05/optimisation-masse-vehicle-faible-estimateur-consommation/

[7] A.Sivert, F.Betin, « Vehicule electrique à faible consommation : eco marathon (systéme pluritechnologique et embarqué) » Revue 3EI N°78, oct 2014, page 9-22 http://www.fichier-pdf.fr/2014/10/12/vehicule-faible-consomation-cycle-motorise-elec/ http://studylibfr.com/doc/8776756/v%C3%A9hicule-%C3%A9lectrique-%C3%A0-faible-consommation---eco-marathon-

[8] A.Sivert, F.Betin, « Réalisation d’un kart electrique : Etude de choix technologique, instrumentation embarquée, caractérisation)» Revue 3EI N°78, oct 2014, page 23-32 http://www.fichier-pdf.fr/2014/10/20/karting-electrique-cetsis-2014-sivert/

[9] A.Sivert, F.Betin, B.Vacossin, T.Lequeu « Limitation Thermique et Paramétrage moto-variateur pour Véhicule Electrique » Revue 3EI N° 87, 36 à 45 01/2017 http://www.fichier-pdf.fr/2017/03/18/limitation-thermique-et-parametrage-controler-vehicule-elec/

[10] A.Sivert, F.Betin, B.Vacossin, T.Lequeu « Limitation Thermique et Paramétrage moto-variateur pour Véhicule Electrique » Revue 3EI N° 87, 36 à 45 01/2017 http://www.fichier-pdf.fr/2017/03/18/limitation-thermique-et-parametrage-controler-vehicule-elec/

[11] A.Sivert, F.Betin, B.Vacossin «Eclairage de vehicules normes ECER112 113 STVZO (banc de test de phare) » Revue 3EI N 99°, janvier 2020 https://www.fichier-pdf.fr/2020/02/19/fichier-pdf-sans-nom/preview/page/3/

[12] A.Sivert, F.Betin, B.Vacossin, “Protection numérique pour moto-variateur de véhicule électrique” Revue 3EI N°101 juin 2020 https://forum.arduino.cc/index.php?topic=668081.0

Bilan de ce qui existe et choix d’un nouveau prototype :

Depuis 2010, nous avons fait de nombreux tests de consommations et même réalisé un estimateur de consommation en fonction de n’importe quel trajet qui a une erreur de 5%. Pour des vitesses inferieurs à 20km/h, la consommation du a l’aérodynamisme est faible. Mais à 45km/h, c’est loin d’être négligeable comme on peut l’observer sur nos différents prototypes. Les coques arrières peuvent améliorer fortement l’aérodynamisme et augmente le bagage mais la forme rajoute de la masse.

Puissa10.jpg



Pour répondre à l’extrême défi réaliser une véhicule 10 fois moins cher, 10 fois moins énergivore donc 10 fois plus léger, d’augmenter par 3 la durabilité par rapport à la voiture thermique et prendre des parts du marché sur la vente de véhicule, il faut un véhicule avec une faible consommation donc une masse faible (<140kg) et une bonne aérodynamique pour permettre de rouler à 45km/h pour avoir un bon rayon d’action d’aller à 70km. Sachant que l’extrême défi veut répondre à la transition énergétique, climatique mais il y a aussi le climat social du budget et du pouvoir d’achat. Pour répondre à l’extrême défi, nous avons fait un article qui permet de faire un bilan de consommation de diffèrent véhicule et leur budget

https://www.fichier-pdf.fr/2022/09/12/challenge-extreme-defi--vehicule-faible-impact--iut-geii-soisson/

mais, nous avons collaborer pour des articles de véhicules de faibles consommations «  L’avenir des véhicules intermédiaires » dans la revue de transport urbain avec le sociologue Frédéric Héran,

https://www.cairn.info/revue-transports-urbains.htm

  • Donc, voici la consommation et le budget des différents véhicules à ce jour.



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  • Mais pour qu’un véhicule puisse remplacer une voiture et être accepté, il lui faut une grande flexibilité d’utilisation donc permettre un transport des objets et des marchandises du quotidien.

De plus, il faut que la vitesse permettre une assez grand rayon d’action donc la vitesse sera de 45km/h a été choisi pour être dans la catégorie L1eb. Mais quel sera le business modèle des assurances pour cette catégorie ?

Donc, pour voir une grande flexibilité d’utilisation, il faut différents bagaging qui soit être proposée en optimisant leur coefficient aérodynamique et leurs masses.

  • Remorques
  • Coques arrières en composites sera proposée en fonction de la dimension de la charge.
  • Différentes sacoches (droite, banane…)



Mais Quelle sont les normes sur les portes bagages, les sacoches, les remorques ? Quelle sera la surconsommation des sacoches et remorque ? Les Norme sur un porte bagage vélo est l’ISO 11243 « Luggage carriers for bicycles » de 2016 doit tenir seulement 27kg minimum et donc nombreux fabricants de sacoche limite à cette valeur.

https://law.resource.org/pub/in/bis/S13/is.14363.2009.pdf.

Donc, Les sacoches vélo classiques ont de petits formats (2*20litres) car elles sont prévues pour être utilisé avec des vélos sans moteurs et que le porte bagage puisse résister à la masse introduite dans ces sacoches. De même, les normes remorques EN15918 vélo sont à 45kg minimum. Les essais sur les remorques sur ce lien sont intéressant.



https://www.economie.gouv.fr/files/files/directions_services/cnc/Avis_CSC/2008_AVIS_REMORQUES_VELO.pdf

En vélo électrique speed pedelec, on peut rajouter pas mal de masse…. Et dépasser les valeurs des masses précédentes….pour que ce vélo soit plus utile.

Chaque kilo supplémentaire sur un vélo entraine une consommation supplémentaire de 0.093W.h/kg.km qui sont dû à la résistance des pneus sur la route avec une pente moyenne de 1%.

Les accessoires pour vélo ne sont pas trop adaptables (porte bagage, top case avec des sacoches démontables, chaise enfant sur porte bagage….. )

Avantage et inconvénient de rajouter des panneaux solaires sur le véhicule ?

Pour 300 €, 200Wcc*50% de 1m^2 de panneau solaire de 7kg+3kg de structure rajoute une consommation de 0.7 W.h/km. Avec du soleil, la recharge est de 100W.h, la déperdition du rajout des 10kg de panneaux solaire à 25km/h est de 32.5W.h. Mais en 2 roues, les panneaux solaires augmentent l’aérodynamismes. De plus, si l’on tombe, il y a un risque de casser le panneau solaire. Donc, il faut mieux que les panneaux solaires soient stationnaires sur un toit et pas sur un véhicule. De plus, l’embarquement d’un chargeur 720W à 100€ fait seulement 2.5kg avec une capacité de recharge de 70km/h, il faut juste trouver une prise. Avec nos batteries choisies, il est possible d’avoir une recharge de 140km/h Par conséquent, les panneaux solaires sur un véhicule ne sont pas pertinents.

Cahier des charges du prototype pour le Xdefi:

Donc pour répondre à l’Xdefi, seul un véhicule avec une aérodynamique inferieur de 0.0025 W/(km/h)^3 et une masse inférieure 30kg peut répondre aux objectifs de extrême défi tout en roulant à 45km/h que l’on surnommera UPLHC (Human powered Ultra light hybrid cycle). Pour minimiser le prix, le matériel sera des produits de masse venant du vélo.

Nous avons écarté le Velomobile car la coque rajoute 17kg et que le cout de la coque rajoute 4000 à 5000€. De plus, la troisième roue demande de travailler correctement le centre de gravité ou de réaliser un avant pendulaire au velomobile. Alors que Le centre de gravité n’est pas un problème pour un 2 roues, car il se penche dans les virages donc plus maniables. De plus 99% du temps, la météo n’est pas à la pluie même dans le nord de la France (il est rare de ne pas avoir plusieurs fenêtres sans pluie dans une journée). De plus, depuis les années 2000, il y a de très bon vêtement anti pluie. 75% de l’année, les températures sont agréables à rouler les cheveux au vent.

Donc, pendant 6 mois, la coque du vélo mobile ne permet pas un top confort physiologique qui dépend de la température ambiante, des conditions d’humidités et de la vitesse du déplacement d’air avec l’action du pédalage.

Pour des conditions d’humidités classique entre 40% et 70%, dès que la température ambiante est au-delà de 23 °C à 26°C avec un pédalage, il faut rouler autour de 45km/h pour être bien. Par contre en vélo, pour une température ambiante entre 27°C à 31°C, le confort est très bien à 45km/h grâce l’évaporation des calories grâce à la sudation sur la peau (mais cette sudation dépend de l’individu). A l’inverse quand il fait froid, la vitesse du déplacement provoque un flux thermique plus important et donne une sensation de froid mais les vêtements permettent de se protéger. D’ailleurs voici, le tableau de la température ressentie en rouge ou l’on a trop chaud en bleu ou il faut se protéger correctement.

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Les courbes de la température ressentie en fonction de la vitesse en velos sont les suivantes

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La démocratisation du vélo toute l’année donc l’hiver passe obligatoirement par de bon vêtement (pantalon, veste, chaussure, gants) en générale triples couches. Mais, les vestes «gore tex » correctes sont souvent entre 100€ à 400 €. De meme, pour les autres accessoires, il peut y avoir un facteur 4.

Lors d’un achat, pas facile d’avoir les données suivantes : - Schmerbers, test à l’eau ….(1500 c’est un minimum) - La respirabilité RET qui est entre 6 et 12 ou en MVTR entre 5000 et 30 000 g/m^2/24h. Ret 6 ou MVTR de 20000 sont des minimums. - d'avoir la fonctionnalité de la température extérieure (mais cela va dépendre des couches que l'on a utilisées en dessous donc prendre une taille supplémentaire des vestes) - d’essayer avant d’acheter pour connaitre la bonne taille….sauf pour les grandes villes qui ont du choix - Le niveau antisalissure du vêtement. Sachant que les tests consuméristes des vêtements extérieurs sont faibles même pour les motards, la montagne et la marine.


FLEXIBILITE d'utilisation …..

Pour avoir une flexibilité de l’utilisation du véhicule (grande et moyenne autonomie), le prototype aura 2 batteries interchangeables (Swappable) malgré que nous avons des chargeurs qui permettent une charge en 1 heure. Ces 2 batteries permettent une flexibilité de recharge, c’est-à-dire lorsqu’une batterie est utilisée, l’autre peut être rechargée chez soi. Une des 2 batteries peut être en location chez un échangeur rapide comme ZEWAY https://www.zeway.com/ De plus, le véhicule pourra être utilisée avec qu’une seule batterie pour les petits trajets et diminuer légèrement sa masse.

Donc, notre défi est de réaliser un prototype avec l’optimisation de la masse d’un 2 roues et d’améliorer son ergonomie et son aérodynamisme pour consommer 3 fois moins qu’un scooter électrique qui font en générale 90kg. Tout en améliorant, par 2 l’autonomie et par 3 à 5 le volume de transport de bagages avec la même fourchette de prix qu’un scooter et la même vitesse max 45km/h.

Par conséquent, notre but est de réaliser une vélo couché « long tail » flexible en utilisation avec différents bagaging (remorque, sacoches 140litres, 2 enfants, caisse, coque arrière pour améliorer l’aérodynamisme) qui permet de passer partout. D’ailleurs à ce jour, les vélos droits long tail qui peuvent prendre 2 enfants de 30kg ou un assez grand volume de marchandises. Mais la fourche oscillante n’existe pas. Pourtant, la fourche oscillante permet d’amortir les irrégularités de la chaussée. Le vélo couché permet de prendre des sacoches 2 fois plus longues qu’un vélo droit long tail car le pédalier est placé en hauteur.

Les vélos long tails sont bien plus maniable que les vélos cargos avec un coefficient aérodynamique bien plus faible. Son seul défaut et de ne pas avoir de coque et abriter les utilisateurs contre la pluie. Mais sans coque, la prise au vent de côté est plus faible Le vélo couché a une excellente ergonomie par rapport au vélo droit (pas de compression de la colonne vertébrale, nuque, poignée…pas de mal aux fesses).



MARCHE DE LA MOBILITE 45km/h ….. En France en 2022, le nombre de 2 roues vendues en France est de 300 000/an et le nombre de 2 roues équivalent 50cm3 est de 55 000/an dont 21 000 scooter électrique. Par conséquent, le marché est important. Alors que les scooters 50cm3 ne sont pas très utilitaires en déplacement de marchandises avec seulement des tops cases pouvant mettre 2 casques et un enfant à l’arrière.



La différence de consommation entre un scooter électrique et notre prototype de vélo couché long tail est 3 fois plus faible et l’énergie musculaire réduit la consommation électrique de 25% D’ailleurs, pour 150 000km la différence de consommation correspond au graphique suivant.

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Le choix d’un 2 roues en 20 pouces permet de s’assoir et de relever facilement du vélo et d’avoir une large gamme de pneu. Ce diamètre de roue permet de monter un petit trottoir et de niveler les petits trous de la chaussée. De plus, la hauteur du coussin arrière permet aux enfants d’être assis convenablement avec les pieds touchant un reposoir en bois.



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Ce véhicule pourra se faufiler facilement la jungle urbaine et rurale. L’autonomie sera de 150 km avec 2 batteries (72V, 10A.h, lipofer, 6000cycles de charges) pour avoir une grande zone de fonctionnement sans recharger. La motorisation sera un moteur roue de 3000W qui permet de ne pas avoir d’action sur la chaine comme pour les moteurs pédaliers. De plus, cette motorisation est facilement réparable donc durable.

Les sacoches, les caisses, les coques seront amovibles ce qui permettra de transformer rapidement le véhicule en fonction du besoin.

Pour atteindre la réalisation, nous devons passer à la deuxième version d’un de nos prototypes et vérifier sa consommation en fonction du badabing. De plus, la consommation énergétique de remorque doit être étudiée pour optimiser sa consommation. Notre véhicule est fait principalement d’aluminium pour l’alléger. La coque sera en panneau alvéolaire pour faire des essais, puis en composite kevlar pour alléger la structure. Les sacoches seront en PVC (650g/mm^2), car cette matière est étanche avec une durée de vie de plus de 15 ans. Mais surtout, cette matière est soudable avec un simple pistolet à air chaud sans apport d’autres matières, donc sans couture pour garder l’étanchéité et très bon marché. Enfin, le PVC par notre fournisseur est recyclable à 100% et toutes les chutes sont repris par lui. Ce PVC est réalisé avec du chlorure de sodium (le sel courant) et de l’éthylène biosourcé.




Nous avons fait des études de réalisations avec différentes entreprises privées ( MBK Industrie de saint Quentin, technopole de Renault saint Quentin en Yvelines, Roulcouché AZUB, E4V chartres, A à Z COMPOSITE saint gobain, SEVCON, sport ebike, Denis bache….) et des associations tel que la FUB, shift Project, negawatt….

Certaines de nos techniques, voyages et nos challenges sont sur le forum velo horizontal suivant http://velorizontal.1fr1.net/t17956-velomobile-electric-leiba-x-stream-iut-aisne

Narrative File: XD defi IUT GEII soissons velo couché long tail V1.pdf

Le velocouché long tail est fait pour rouler sur le macadam à 45km/h mais peu rouler dans sur les Chemins à vitesse plus faible. Il prend juste un peu plus de place sur l’espace publique qu’un velo. Donc, il peut se garer facilement et s’accrocher facilement à tout matériel urbain comme un vélo. Par contre, une personne aura difficile de porter le velo couché dans des escaliers à cause de ses 30kg et de son envergure. Mais à 2 personnes, c’est possible.

Depuis 2010, nous avons eu des collaborations avec différentes entreprises ou fournisseur

  • - MBK Industrie et Yamaha de saint Quentin à 60km
  • - technopole de Renault saint Quentin en Yvelines à 100km
  • - Roulcouché (velo couché et pièce de velo) à 80km
  • - E4V chartres (monteur de batterie)
  • - sport ebike (monteur de batterie)
  • - A à Z COMPOSITE saint gobain à 20km
  • - SEVCON à 80km, (fabricant de varaiteur)
  • - Denis bache, (decoupage automatisé de pvc, soudage manuel….)
  • - La cifra fabricant de PVC recyclé à 35km http://www.cifra.fr/nos-technologies/


Mais il y a aussi des entreprises près de chez nous que nous avons visiter mais ou l’on n’a jamais fait de collaborations faute de temps.

Nous avons fait des tests pour les plaquettes vélos des marques swissstop et brake-authority.

Nous avons une collaboration avec le BTS chaudronnerie du lycée léonard de Vinci de Soissons et l’IUT génie mécanique de saint Quentin pour la fabrication des châssis et des structures mécaniques……

Nous sommes missionnés par la fédération usagers de la bicyclette pour faire des tests consumeristes sur les éclairages vélos. https://www.fub.fr/tests-eclairages

Suite à des études de capteurs de pollution, l’IUT fait des tests de capteurs et du low tech avec atmo haut de France. https://www.atmo-hdf.fr/ https://forum.arduino.cc/t/micro-sensor-air-m5stack-pmsa003-challenge-air/852336/8

Arnaud Sivert est au Pôle D'Équilibre Territorial Et Rural de 3 agglomérations de communauté de commune (Soissons, Oulchy le château et Villers cotteret) sur les 2 thèmes transports et environnement. Il a des relations avec 4 députés de l’Aisne et le senateur Pierre-Jean VERZELEN. il a des relations avec des sociologues et des journalistes (olivier Razemon, frederci Heran).

Depuis 2010, arnaud sivert essaye d’avoir un changement de la législation sur la puissance et la vitesse sur les VAE sans les contraintes de l’assurance, immatriculation, casque….. Ecosystem File:

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En France, il y a 3.6 millions de 2 motorisés, dont 1/3 de scooters, avec de 600 000 2 roues en ile de France. Le marché est de 300 000 nouvelles immatriculations tous les ans dont 55 000 en 50cm3. Ces 50cm3 pèse 90kg et leurs possibilités de bagages est faible avec un volume de 35litres. Alors que notre prototype de vélo couché long tail de 30kg, permettra d’avoir un volume de 300 litres avec une masse 160kg et de consommer 3 fois moins. Notre projet est open source et low tech pour promouvoir le véhicule faible consommation énergétique et que tout le monde puisse le réaliser. Mais, réaliser un véhicule demande beaucoup de compétences et un certain nombre d’heures de travail et commander de nombreuse pièces. Le taylorisme devrait faire diminuer les temps d’heure et les couts. Mais, faire une estimation du flux et du temps minimum de production est difficile à faire. Voici le tableau des couts et du temps artisanal de fabrication…..

Capture d’écran 2022-09-10 161522.jpg



Donc, le prix brut du prototype est de 2428€ avec un temps de fabrication d’une semaine par une personne. Un bénéfice de 900€ par vélo pour un loyer mais avec 25% qui doit être pris par différents vendeurs. Pour lancer et réaliser une production de 10 prototypes, Il faudrait 18 000€ matiere+5100€ de salaire+3 mois de loyer+ . Il faut que chaque semaine un vélo soit vendu pour faire un seul salaire. Le bénéfice est de 675€. Il faudra 3.5 vente pour avoir une avance d’une semaine. Ce prix devrait permettre de faire un turn over de production avec un bon compromis.

D’ailleurs, il est possible d’acheter un velo couché tout fait et de le modifier assez facilement. On retrouve le prix d’un Azub artisanal qui est de 3300€ fabriqué en Tchécoslovaquie à ce jour. Mais la concurrence des velo cargos et des velos long tails motorisés sont entre 6500 et 5000€ donc il est possible d’augmenter le tarif mais le nombre de vente diminuera.

Mais étant un IUT, nous n’avons pas ou peu de compétence, dans la fabrication en série, ni dans la commercialisation et le buisness plan qui va avec.

Quel sera le cout de l’assurance de notre engin à la MAIF qui assure nombreux engins et loisirs ? En 2022, le VAE et le velo sont pris dans la responsabilité civile. Par contre, le prix de l’assurance que soit L1ea 25km/h avec immatriculation, L1eb speed pedelec 45km/h avec immatriculation et même pour les trottinettes, ont tous le même prix 100€ à l’année en tout risque et de 60€ au tiers et sans bonus-malus alors que pour la voiturette Ami, Twizy l6e l7e qui roule à la même vitesse 45km/h qu’un speed pedelec et qui a le même prix à l’achat, l’assurance est 710€ en tout risque avec 150€ de franchise. Mais qui sera divisible par 2 avec un bonus de 50% mais pas pour les jeunes conducteurs. conclusion le Li1eb speed pedelec est un choix pertinent



Est-ce qu’un jour, une seule assurance nominative pour plusieurs véhicules sera nécessaire sachant que l’on peut conduire qu’un seul véhicule à la fois ? Ce qui permettrait de faire un choix de véhicule en fonction du besoin et de la météo pour consommer le moins possible. Est-ce que la législation imposera une assurance multi véhicule ? est-ce que certaine assurance auront cette idée pour promouvoir le véhicule faible consommation d’énergie. ?



Listes des pièces qui peuvent changer en fonction du marché, des prix....



Capture d’écran 2022-09-12 142628.jpg


















Le cout de différents véhicules (achat, cout à la consommation et assurance) en fonction du nombre de kilomètre peut être observé sur la figure suivante. Sachant qu’en vélo utilitaire, on va 2 fois moins qu’un vélo couché en speed à 45km/h ou qu’un scooter sans permis. Dans cette figure, l’énergie de pédalage est prise en compte. En effet, le pédalage du vélo demande une consommation de nourriture environ 5€/100km supplémentaire.

Capture d’écran 2022-11-06 182717.jpg











On peut observer grâce à la faible consommation du a son aérodynamisme, le vélo couché électrique permet de consommer beaucoup qu’un vélo traditionnel malgré sa réalisation artisanale.

]]

Economic File:

[[dossier_retex::Retour experience et debut de Résultats peu de bibliographie malgré des outils de simulation sur les coefficients aérodynamiques des accessoires vélos saoches, remorques et leurs formes…..

en effet, à ce jour, le nombre de soft computational fluid dynamics sont nombreux….

https://geekflare.com/fr/best-cfd-analysis-software/

il y a une etude « CFD Simulation of the Aerodynamic Drag of Personal Electric Vehicles » 2015

https://www.cfd-online.com/Forums/openfoam-meshing/216655-problem-shm-addlayer.html

il y a peu d’article sur les velo mais quelques uns sur les motos

https://aip.scitation.org/doi/pdf/10.1063/5.0025199

De plus pour augmenter la capacité de charge, la surconsommation due aux différentes remorques et à leurs formes n’a jamais été étudié. En effet, Faire du velo utile et prendre de gros colis augmente la consommation…. Lorsque la vitesse est en dessous de 20km/h, ce n’est pas bien grave sauf s’il y a du grand vent à plus de 25km/h.

Voici pour différentes configurations les résultats de nos essais (sans sacoche avec l’azub électrique qui fait 30kg avec sacoche de coté 1.1kg et top case ou il y a la batterie, le vario….., avec sacoches 40litres pleines de vide de 3kg , avec remorque B'TWIN 500 de 12kg, avec remorque et un carton de de 0.5m de large et de 0.75m de haut). La sacoche de côté ou je mets les 2.5kg d’outillages et de réparation

Il est possible de revenir à vide et plier la remorque pour avoir moins d’aérodynamisme A vide, la remorque s’oublie même à 65km/h surtout. Par contre, lorsqu’il y a 40kg dedans, elle ne s’oublie pas surtout au niveau des gendarmes couchés. Les courbes en bleu sont sans les sacoches le coefficient aérodynamique est de 0.005W/(km/h)^3 et le coefficient de roulement (pneu Energizer schwalbe et moteur) est de 2W/(km/h). La remorque a aussi des pneus Energizer schwalbe. Voici les mesures avec différents configurations.

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Voici les coefficients déterminés avec les courbes de consommations.

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La méthode de l’estimation mathématique de la force aérodynamique de l’azub avec le léger décrochement du CX à la vitesse de 45km/h, du carton de la remorque se retrouve en théorie.

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A la place de sacoche pleine de vide qui ont un coefficient aérodynamique de 0.65W/(km/h)^3 pour une surface de 0.2m^2 , une queue arriere en résine ne serait-elle pas mieux préférable ? Mais, à cette queue, il faut faire des ouvertures et que l’eau ne rentre pas à l’intérieur. De plus, cette queue doit être protégée des chutes ? Un lien de réalisation de pointe arriere pour velo couché sur l’AFV, mais il n’y a pas la masse de ces queues, ni si c’est efficace ou pas….avec des mesures objectives…. https://www.afvelocouche.fr/tout-sur-le-v%C3%A9lo-couch%C3%A9/bricolage/pointe-arri%C3%A8re/ Voici le dessin de 2 queues utiles pour un velo couché…. La queue simple demande une surface 1.6m^2 avec un volume de 1.14m^2.

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En résine, la queue « Super Lowriderbox » du seul forunisseur "novosport" mais qui a fermé en 2021 avait un L x l x H : 90 x 45 x 60 cm - 85 l - 4,5 kg en fibre de verre / 3,6 kg en carbone avec un Prix fibre de verre 650,00 €. mais il n'y a jamais eu d'etude de gain sur l'aerodynamique mais il faut refaire les moules et ameliorer la resistance aux chutes.

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En parallèle de la résine, réalisation de sacoche PVC étanche aérodynamique low tech .

A ce jour, il n'y a qu'une seule références pour les sacoches latérales Ortlieb, mais qui ne sont pas du tout adapté au vélo couché car trop petites et elles ne sont pas étanches car elles non pas de recouvrement correctes. Leurs prix sont relativement cher mais peuvent durer plus de 20 ans.

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Mais il est possible d'utiliser de la bache PVC 650g/m^2 avec des soudures utilisant un fer à air chaud de 350°C. il faut 2 heures pour realiser une sacoche droite de 25 litres (decoupe, soudure, vissage....) Donc, nous nous sommes lancés dans un premeir temps dans la fabrication de sacoche classique. La reduction de la masse est de 35% avec un volume double par rapport à la marque Ortlieb en utilisant du coroplast en interne pour ameliorer la rigidité.

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Il a fallu 7 heures pour un premier prototype de sacoches bananes sans couture de 50 litres que plus personnes ne fabriquent.

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Conclusion sur le nouveau vehicule que l’on propose à Xdefi :

Ce vélo couché long tail est un peu plus lourd que prévu (35kg) mais a une grande flexibilité d’utilisation en distance (150km@45km/h à 250km@25km/h d’autonomie avec un dénivelé moyen de 1%), en vitesse et en utilisation de transport de marchandise (100kg avec des pentes de 13%). Mais nous avons choisi une batterie lipofer par rapport au li-ion qui ont une durée 16 fois plus grande. Nous avons caractérisé ces coefficients en fonction de la flexibilité, sacoche, remorque qui permet de connaitre son autonomie en connaissant le dénivelé avec maps. Entre la théorie est la pratique il y a quelques % d'erreurs sur l'autonomie.

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D’ailleurs avec la simulation ebike.ca, on retrouve presque la consommation précédente mais notre vélo à de meilleurs caractéristiques que celui d’un « full recumbent » Cette simulation permet d’observer qu’il n’y aura pas de dépassement thermique meme avec une pente de 10% à la vitesse de 45km/h.

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queue arriere, top case aerodynamique Après nombreuses rectifications de modelage de la queue en PU, c'est une entreprise spécialisée dans le composite « az composite » de Saint Gobain qui a été choisi pour faire le moule et la réalisation de la queue. Mais, cette entreprise n’a pas mal de travail et on attend encore la réalisation. Le budget de cette première queue a été dépassé à cause des moules qu’il a fallu faire. En attendant, différents prototypes de sacoches ont été réalisé pour vérifier l’incidence sur les performances du véhicule.

Bilan carbone de la construction et consommation Pour une durée du véhicule de 30 ans qui fait seulement 6000km à l’année, avec une vitesse moyenne de 40km/h, une pente moyenne de 1% pour que tout le monde ait les mêmes bases.

Avec le fichier Excel de l’Ademe, voici, le bilan carbone de la réalisation d’un vélo couché pouvant aller à 45km/h même avec une pente de 10%, avec une batterie lipofer 150km d’autonomie, qui peut être rechargé 6000 fois ou une durée de vie de 8 ans, avec des grandes sacoches PVC

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Mais quel est le bilan carbone des voitures thermiques et électriques pour pouvoir faire une comparaison avec notre prototype ? Voilà une comparaison pour 150°000km, sachant aussi que la fabrication d’un smartphone demande 100kg de CO2. Il y a un rapport 3 entre la voiture thermique et électrique. il y a un rapport 16 entre la voiture électrique et le vélo électrique azub roulant à 45km/h.

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Quel est le budget vente, consommation, assurance, entretien....entre une voiture electrique et notre prototype à 3800€ en vente ? Il y a un bien coefficient 10 entre notre velo couché avec son prix artisanale et la voiture electrique malgré un entreretin presque identique annuelle mais grace à sa consommation tres faible et une assurance plus faible

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une production de masse devrait diminuer le prix de ce prototype pour :

  • mieux le rendre accessible socialement par rapport au budget des menages
  • de faire baisser le couts des accessoires qui seront reelement compatibles.



conclusion Xdefi

Le travail en compétition de l’XD a permis de se remettre totalement en question avec un prototype multi-utilité, très flexible répondant au marché de la transition énergétique et du climat mais aussi au contexte budgétaire du cout de la vie. Pour faire des bons choix pragmatiques et fiable, il faut faire de nombreux tests pour améliorer le produit pour qu’il soit vendables avec des accessoires pertinents. Mais les améliorations demandent de faire de l’ingénierie récurrente avec de la trésorerie d’avance puis faire des devis, des commandes, réaliser, pour tester. Par conséquent, cette ingénierie demande de l’investissement sans rentabilité financière et beaucoup de temps.

Le magasin roulcouché avec qui nous travaillons et qui vend 1000 velos à l’année permettrait de faire la partie commercialisation des premieres réalisations

Les dessins de la conception d’assistance par ordinateur pour • Calculer les forces mécaniques, • L’optimisation de la résistance des matériaux, • Les simulations aérodynamiques pour optimiser les formes arrivent……

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Réflexion sur Xdefi

Difficile d'être compagnon pour d'autres équipes, faute de temps…. Est-ce qu’il ne faudrait pas mieux utiliser les spécialités de chacun…. Exemple, pour l'iut génie électrique qui est spécialité en électricité mais pas très bon en mécanique devrait monter la motorisation et faire les batteries pour d’autres équipes. Donc de réaliser plusieurs prototypes mécaniques et partager le montage. Mais les idées des différents prototypes sont bien différentes pour toutes les équipes Mais comment gérer les subventions et rémunérer le temps de montage sachant que le temps de commande est relativement long…. Enfin, comment retourner les frais de déplacement des prototypes qui vont devoir voyages sur les différents territoires pour les équipes dont les acteurs sont relativement éloignés entre eux.



l'autre defi est sociétale

Le vélo ne devrait pas être une transition mais un art de vivre Il permet d’aller 5 fois plus vite qu’un piéton, donc d’aller 5 fois plus loin. Il te permet de dépenser 5 fois moins d’énergie Citoyen, la veloutions du début du siècle n’aurait jamais dû être laissé….

https://julosbeaucarne863779545.wordpress.com/2007/09/22/la-revolution-passera-par-le-velo-camarade/ https://www.persee.fr/doc/xxs_0294-1759_1991_num_29_1_2335

Le vélo électrique devrait permettre d’aller 10 fois plus vite, pour avoir un rayon d’action 10 fois plus grand….et transporter nombreux objets du quotidiens….. quels seront le buiness modéle et le facteur securité demandé par la société ?]]

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