"Barquette a plusieurs significations :
- Conception Carrosserie Aérodynamique
- Aspect Logistique
- Barquette Aluminium
- Barque modulable"
Une proposition de véhicule inspiré du vélo et de la voiture, pour transporter deux personnes et des biens volumineux
Nos valeurs :
Efficacité, Sobriété, Minimalisme, Fonctionnalité, Modularité
Pour la meilleure performance possible :
_ Meilleur coefficient S*Cx
_ Meilleur ratio puissance * couple/poids
_ Meilleur ratio autonomie/capacité
Les matériaux
Les matériaux choisis sont au maximum recyclés, recyclables, légers, résistants, biosourcés :
- Châssis métallique acier/aluminium, vissé collé, inspiré des technologies automobiles 2CV/4L & Lotus
o L’aluminium et l’acier sont abondants sur la croute terrestre
o Ils sont recyclables à 100%
o Ils sont réparables facilement
o L’acier et plus résistant, l’aluminium sera plus léger. L’objectif est de trouver le meilleur équilibre entre les deux.
- Carrosserie en fibre composite, inspiré des vélomobiles et des barquettes automobiles
o Fibre textile de lin ou jute biosourcée
o Renforts bambou et cartons alvéolé
o Résine la plus durable possible
o Peu recyclable mais issue de la biomasse.
- Habitacle avec d’autres matériaux tels que le bois, les thermoplastiques recyclables et plastiques recyclés, le Dibon.
Les inspirations industrielles
La 2CV et la 4L :
Dimensions 1.5m largeur, 3,7m de longueur
Roue, freinage emprunté à la 4L
La Lotus :
Châssis alu
Rapport poids/puissance
Centre de gravité bas
Les composants Essentiels
0, 1 ou 2 pédaliers en tandem, sous forme de générateurs électrique ou avec une boite vitesse mécanique issues du monde du vélo cargo.
1 à 4 moteurs électriques, d’une puissance maximale totale de 15kW. Sans réducteur, idéalement à aimants permanents. Capacité de frein moteur et de charge en descente/freinage.
Transmission par courroie et pas de chaine.
Présence optionnelle de panneaux solaires sur carrosserie.
Les composants Mécaniques
Objectif MADE IN FRANCE
Un châssis hydride : Poutre acier et échelle verticale aluminium
Une structure tubulaire aluminium pour l’habitacle et la plateforme/coffre qui accueillera les batteries.
Un Essieu Motorisé Propulsion
0, 1 ou 2 différentiels
4 cardans, 4 amortisseurs (Technologies McPherson ou Double triangulation)
Un essieu direction
Direction par bras de levier si présence pédalier (Standard 45km/h)
Direction par crémaillère si absence pédalier (Standard 90km/h)
4 Freins à disques et Frein à main de sécurité
A noter la présence de frein moteur.
4 Roues et pneus
Objectif : minimiser la perte liée à la surface de contact avec la route. Utilisation de roues standards type galettes entre 90 et 145mm de large.
Jantes fixées au minimum par 4 boulons et d’un minimum 14 pouces de diamètre.
Les composants de l’habitacle
Objectif 100% Matériaux Recyclé Recyclable ou biosourcé.
Utilisation de plaques de PP recyclé issues de l’écosystème Precious Plastic.
Utilisation de bois
Création d’une carrosserie composite à base de lin et de résine.
Les composants Electriques
Objectif ORIGINE EU
Une motorisation électrique (de 5 à 15kW)
- Deux moteurs roues (implique deux variateurs)
- Ou un moteur type Twizy
- Ou un moteur Brushless
Variateur paramétrable proche de l’OPEN SOURCE
Ecran Afficheur graphique bus CAN à écran tactile 4.3" (Made in Italy)
Les batteries
Technologie lithium voire sodium à l’avenir. La technologie Lithium fer Phosphate LiFePO4 semble plus durable et plus sûre bien que plus lourde.
Tension 48V privilégié (Système Valéo ?), 72, 80V (Système Eon Motors ?) ou 96V possibles
Capacité minimale 1500Wh correspondant à l’énergie quotidienne des panneaux solaires. Devrait suffire pour 25km aller-retour.
Capacité maximale non définie.
L’usage de supercondensateurs a été étudié mais trop lourd pour le ratio Wh/kg.
L’impact de la batterie étant le plus important sur le cycle de vie du véhicule, nous cherchons à avoir le meilleur ratio autonomie/Capacité de la Batterie. En cherchant à minimiser le poids et à maximiser l’aérodynamisme de manière à minimiser la consommation par kilomètre et ainsi réduire l’impact des batteries.
Les composants réglementaires de sécurité
Phares et signalétiques
Ceintures, systèmes de désembuage.
Les caractéristiques cibles
Poids : 425 à 600kg max, Batteries incluses
Aérodynamisme : Cx max 0,6, SCx max 0,9
Puissance : Optimisée Max 6000W pour 45km/h, 15000W pour 80/90km/h
Couple : 100Nm mini - 1000Nm Maxi
Dessins et prototypage
Les prototypages et Proof of Concept auront lieu aux premiers et seconds semestres 2023/2024 en partenariat avec l’ICAM de Nantes.
Fichier Véhicule (AAP Ideation) : Dossier Véhicule La Barquette V1.pdf
Fichier Véhicule (AAP Proto) : la Barquette V1.pdf
Fichier associé au guide de montage :
Lien vers un espace de stockage des fichiers 3D : https://cloud.fabmob.io/s/XZqobE5HWm3NwNS
Partenaire impliqué (industriel, fablab, labo...) :
Dossier Energétique La Barquette
La Souveraineté énergétique de la mobilité
Léger et Aérodynamique
Léger
Le poids est réduit comparé à un véhicule traditionnel en ciblant la catégorie L7. Le crédo Light is Right est plus que jamais d’actualité.
Cependant il reste élevé et jusque 600kg sont autorisés. L’objectif, bien que les batteries ne soient pas intégrées dans le poids pour l’homologation, est de minimiser le poids du châssis et de la coque afin de laisser place à un maximum de batteries. Ces dernières seront modulaires afin de n’embarquer que la quantité de batteries nécessaires pour le trajet, en couvrant de 20km à 200km les besoins, les batteries inutilisées pourront être chargées dans un garage dont le bâtiment est couvert de panneaux solaires.
Le châssis barquette aluminium permettra de réduire au maximum le poids. L’acier sera en revanche étudié pour la réparabilité.
Aérodynamique
Le concept de transporter deux personnes l’une derrière l’autre et d’avoir le coffre latéral pour transporter des objets longs permet de réduire la surface de frottement lié à l’aérodynamisme.
La vitesse réduite à 90 voire 80km/h au lieu des traditionnels 90/110/130 permet une réduction des consommations, mais également de réduire le poids issu du dimensionnement de la mécanique.
La carrosserie inspirée des barquettes automobiles sera d’une technologie légère et aérodynamique.
Energie grise
Matériaux
Poids des matériaux en annexe,
Le châssis en métal représente le gros du poids, il est estimé entre 250kg et 300 kg avec les trains roulants, essieux, freins, roues. La carrosserie est estimée à 70kg. Les composants moteurs et électroniques, incluant un premier jeu de batterie, sont estimé à 150kg.
Métaux
Aluminium
Acier
Câbles :
La longueur de câble pour la Twike est donnée pour 8km
Dans la barquette, une conception du châssis avec une cloison centrale permettra de réduire la quantité de câble électrique.
Composite :
Résine
Thermoplastique
Fibre de Lin
Carton et cellulose
Equipements
Poste à souder
Découpe laser
Imprimante 3D
Transformation et industrialisation
Soudure, et découpe de tube consommant de l’énergie.
Procédé Composite low tech, reposant sur un empilement de couche de lin de résine, semble faible en énergie grise car non chauffant, sans presse...
Transport et approvisionnement
Energie Utilisation
L'objectif commun est de remplacer l'usage de la voiture dans les déplacements du quotidien, qui en moyenne sont de 12km et durent une demi-heure... Soit aller-retour 1 heure 25km :
Etude du potentiel Solaire
Objectif : 100% au quotidien sur 25km par jour
Véhicule de 150cm de large, 370 cm de long soit 5.55 m² de surface.
Surface occupée par l’habitable 100cm par 70cm, soit 4,85 m² disponibles.
Exemple avec panneaux solaire souple 100Wc de dimensions 105x60cm. On peut espérer placer 7 panneaux sur la carrosserie. Soit 700Wc. Produisant par jour 2250Wh.
En envisageant une consommation optimiste de 36Wh/km, on atteindrait même 60 km par jour.
De manière plus réaliste : avec la technologie Solar Cloth, plus légére et souple, nous pourrions installer entre 357 (L6e) et 445 Wc (L7e). Soit 1300Wh minimum.
À 50Wh/km, ce qui est réaliste, on pourrait réaliser 25km par jour.
Le potentiel du solaire est intéressant en fonction des usages, par exemple sur un chantier en site isolé pour remplacer un groupe électrogène ou sur du cyclotourisme. Pour rentabiliser écologiquement ou énergétiquement, il faut que le véhicule soit garé au soleil, la forte présence d’ombrage lié à la végétation ou aux bâtiments le rend inutile en environnement urbain. Pour le même investissement il vaut mieux installer les panneaux solaires en toitures du bâtiment.
Etude du potentiel musculaire
Objectif : 10% à 80km/h hors phase d’accélération
Avec deux cyclistes en tandem de 75kg, produisant 2W par kilos pendant 1h. 150W chacun, on peut envisager 250Wh supplémentaire sur le trajet après conversion électrique. Cela pousserait l’autonomie de 10km supplémentaire, soit entre 11 et 14%.
Considérant que les moteurs électriques apportent l’énergie en phase d’accélération, nous pensons que l’énergie humaine issue du tandem peut être non négligeable.
Dans les faits :
- L’expérience sur le tandem du pionnier de la libellule Bernard Cauquil montre que son mix énergétique pour un véhicule de 110kg est inférieur à 10% de pédalage et que le solaire représente plus de 90%.
- L’expérience sur le véhicule de midi-pile montre que l’énergie issue du pédalage couvre à peine l’énergie consommée par les équipements en 12V servant au contrôle du véhicule (Contrôleur, variateurs, écran, etc...)
Le potentiel énergétique du pédalier est faible à partir de 100kg, et le seul intérêt de pédaler est plutôt lié à la santé et au bien-être.
La capacité des batteries :
A vu des calculs ci-dessous, la batterie devrait être dimensionnée pour 2500Wh minimal. En réalité les batteries n’utilisent que 50% de leur capacité, le reste étant une réserve de fonctionnement. On aurait donc une batterie de 5kWh minimum. Ce qui correspondrait à 60kg.
En limitant le poids du véhicule à 450kg, tout en faisant en sorte de minimiser le poids du véhicule pour maximiser la capacité des batteries, nous envisageons une batterie de 14,4 kWh, soit 144kg (exemple PYLONTECH + 300, 48V), ce qui porterai l’autonomie à 200km.
Cela correspond à 3 jours de charge solaire. L’autonomie serait poussée à 228km avec l’énergie musculaire.
Une remorque (recouverte de panneaux solaire), pourrait augmenter l’autonomie de 200km supplémentaires pour des trajets exceptionnels comme les vacances.
Fichier Énergétique : Dossier Energétique La Barquette V1.pdf
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