Présentation du projet : ENVO Vélomobile

Contexte

Il est indéniable que les Canadiens aiment faire du vélo toute l'année, non seulement pour réduire leur empreinte carbone, mais aussi comme forme de loisir et d'exercice. Cependant, comme la plupart des Canadiens en sont témoins, le temps canadien est la plupart du temps imprévisible, froid et humide pendant plus de la moitié de l'année.

Le vélomobile est la réponse à ce défi. Le vélomobile est un nouveau concept de véhicule à propulsion humaine capable de fournir une résistance aux intempéries et aux collisions. De plus, les vélomobiles sont classés comme des vélos, ils peuvent donc utiliser les pistes cyclables, et vous n'avez pas besoin de permis ni d'assurance pour les utiliser.

Les concepts de vélomobiles sont disponibles dans toutes les formes et tailles, certains ressemblent à un tricycle couché recouvert d'un carénage, tandis que d'autres peuvent ressembler à une goutte d'eau (en raison de sa forme aérodynamique).

Problème/Opportunité

Il y a eu des dizaines de concepts de vélomobiles au cours des dernières décennies, certains n'étaient que des prototypes tandis que d'autres ont été mis en production, mais nous n'avons pas encore vu de produit qui soutienne un modèle commercial viable et réussi. Par conséquent, le défi n'est pas seulement de concevoir un produit mature, mais de s'assurer qu'il est réalisable de vendre ce produit.

Chez ENVO, nous pensons qu'un produit à un prix raisonnable, transportable, stockable et mature serait suffisant pour capter l'attention des clients et devenir un produit à succès.

Objectif

L'objectif d'ENVO est de concevoir et de fabriquer un vélomobile à assistance électrique et à propulsion humaine doté des caractéristiques suivantes.

Assez léger pour être propulsé uniquement par la force humaine, l'énergie électrique étant introduite en complément de la force humaine.
Compact et démontable pour faciliter le stockage et le transport.
Le vélomobile doit avoir une structure durable, solide et non sujette aux cliquetis/bruits.
Le vélo doit protéger l'opérateur de toutes les intempéries, y compris les températures glaciales, la pluie ou la neige.
Le vélomobile doit offrir une protection contre les collisions.
Le vélomobile doit être classé comme un vélo à assistance électrique, ce qui lui permet de circuler sur les pistes cyclables.

Le vélomobile ENVO utilise des plastiques, des matériaux gonflables et des composites acryliques pour la construction de la carrosserie. L'objectif est ici de révolutionner les solutions de mobilité en utilisant les techniques de fabrication bien établies, de sorte que l'effort sera concentré sur l'aspect conception et non sur le développement de nouvelles techniques de fabrication. De plus, le vélomobile doit utiliser autant de pièces de vélos électriques que possible, y compris les moteurs de moyeu, la transmission, le guidon, les capteurs d'assistance au pédalage, etc., afin que le produit soit non seulement peu coûteux, mais aussi facile à entretenir/réparer pour qu'il soit durable.

Exigences clés

Le vélomobile ENVO est envisagé comme un concurrent sérieux en matière de navettage/transport. Il doit combiner les meilleures caractéristiques d'un véhicule et d'un vélo et éliminer les inconvénients des deux.

En gardant cette exigence à l'esprit, les caractéristiques suivantes ont été présélectionnées :

Corps étanche capable de résister à la pluie et à la neige, mais offrant une ventilation suffisante.
Pièces capables de tenir dans des boîtes pouvant être expédiées par service de messagerie.
Assistance au pédalage de 500W.
Autonomie de 50 km avec une batterie de 480 Wh.
Carrosserie capable de s'adapter à n'importe quelle piste cyclable.
Habitacle suffisamment spacieux pour être confortable.
Châssis de style couché pour la stabilité et l'ergonomie.
Inclure un siège pour un deuxième passager.
La capacité de charge d'un vélo utilitaire/cargo.
L'écran avant doit avoir une conception anti-buée et déperlante.

Contraintes/Risques/Hypothèses/Incertitudes

La technologie des matériaux gonflables en est à ses débuts et présente de multiples défis de conception et de fabrication. De plus, la fabrication va présenter un défi en raison de sa nature novatrice. Si les techniques de fabrication liées aux plastiques et à l'acrylique peuvent être matures, leur combinaison peut présenter un défi.

Un autre défi consiste à concevoir un vélomobile facile à démonter. Cela limite la taille des pièces que nous sommes autorisés à concevoir et introduit la nécessité d'un pliage dans la conception. La carrosserie du vélomobile n'est pas destinée uniquement à la protection contre les intempéries et elle doit également être résistante aux collisions, ce qui fait que la conception modulaire pose un problème d'intégrité structurelle où les joints non permanents peuvent ne pas être aussi solides et peuvent ne pas offrir une protection suffisante en cas de collision.

Le plus grand défi dans la conception du vélomobile est de contrôler le coût de fabrication. ENVO n'envisage que les méthodes et processus de fabrication qui n'ont pas nécessairement besoin d'économies d'échelle pour réussir. Nous sommes bien conscients de l'aspect niche de ce produit et que les premières conceptions pourraient ne pas être vendues à grande échelle, la conception est donc développée en gardant cela à l'esprit.

Phase 1 de prototypage et de tests

Nos travaux de l'exercice 2020 ont porté sur les considérations de conception préliminaires, notamment l'analyse des matériaux, la modélisation 2D et 3D, et les premiers prototypes. Les contraintes matérielles de notre produit incluaient un faible poids pour réduire les coûts d'expédition et la puissance nécessaire pour les lois sur les permis, une rigidité élevée pour assurer la sécurité de l'utilisateur et la durabilité de l'appareil, et une flexibilité suffisante pour absorber les chocs. Le matériau devait également permettre une forme de démontage ou de compactage, et les matériaux des fenêtres devaient être transparents et résistants aux rayures. Une analyse des matériaux a été réalisée pour identifier les candidats, notamment le plexiglas, le polycarbonate et le vinyle épais transparent résistant aux rayures.

De nombreuses séries d'itérations de dessin et de modélisation ont été réalisées afin de visualiser une forme compatible avec le concept gonflable développé lors de l'analyse des matériaux. Le brainstorming des modèles visuels a été approfondi mais nous a permis d'identifier les matériaux.

Des séries supplémentaires de conception itérative 2D et 3D ont été effectuées à mesure que les concepts étaient évalués et modifiés jusqu'à ce qu'une conception finale soit décidée. La conception souhaitée était centrée sur un corps entièrement gonflé fait de matériau gonflable. Le corps serait structurel et offrirait une protection contre les éléments.

Avec les plans de conception prêts, le premier prototype pour le corps gonflable a été développé en octobre 2020. La conception s'est avérée satisfaisante en termes de poids, d'acoustique et de considérations ergonomiques mais manquait de résistance structurelle, malgré le fait que le prototype nous ait aidés à mieux comprendre nos plans de conception pour l'année prochaine.

Phase 2 de prototypage et de tests

Au cours de l'exercice 2021, ENVO a réussi à développer un prototype de tricycle à assistance électrique léger et protégé contre les intempéries, avec une conception modulaire qui peut être facilement démontée et expédiée dans le monde entier pour le même coût d'expédition qu'un tricycle couché.

Le prototype développé au cours de l'exercice 2020 manquait de rigidité/intégrité structurelle, car il n'existait aucune technique/technologie permettant de connecter des matériaux gonflables à points tombants pour conférer une résistance raisonnable à la carrosserie du véhicule. Cela nous a conduit à une impasse et nous a obligés à retourner à la planche à dessin.

Reprenant les travaux de l'année précédente, ENVO a commencé par une revue de littérature complète sur les avancées en matière de matériaux gonflables à points tombants (DSIM). Pour une conception aérodynamique, la forme du véhicule doit être aussi profilée que possible, mais la propriété inhérente du matériau à points tombants est qu'il a tendance à être droit et à résister à la courbure, ce qui conduit à une carrosserie émoussée qui n'est pas aérodynamique. Le matériau à points tombants disponible dans l'industrie est conçu pour les produits à base d'eau et la plupart des fournisseurs proposaient des matériaux épais. ENVO a mené des études théoriques et expérimentales pour développer un DSIM dont la largeur était plus fine que la plupart des options disponibles. Ce développement nous a permis de concevoir une carrosserie plus aérodynamique.

Une fois que nous avons eu connaissance des propriétés des matériaux, nous avons développé une conception assistée par ordinateur tridimensionnelle complète et détaillée basée sur les croquis et la conception conceptuelle du véhicule. Il s'agissait d'un processus itératif où de multiples contraintes ont défini le résultat. La conception finale était une combinaison d'une carrosserie composite en trois parties.

La partie structurelle inférieure qui entoure et protège l'utilisateur est constituée de DSIM. La couche intermédiaire est un revêtement solide en plastique et fabriquée par fabrication additive (impression 3D), cette couche supporte le pare-brise transparent en feuille acrylique. Les couches intermédiaire et supérieure sont montées sur un point de charnière arrière, ce qui leur permet de s'ouvrir et de laisser l'utilisateur entrer et sortir facilement. Le défi de la conception du véhicule était double : nous avions non seulement besoin d'une conception facile à démonter, mais les fixations devaient être suffisamment solides pour offrir une protection raisonnable à l'utilisateur contre un impact léger. Ces exigences concurrentes ont nécessité un compromis qui a conduit au développement de nos fixations gonflables.

Pour cette phase de prototypage, le plancher du véhicule était creux, de sorte que le poids de l'utilisateur n'est pas supporté par la carrosserie du véhicule lorsqu'il entre ou sort. Une fois le prototype prêt, nous avons commencé les essais routiers pour tester l'hypothèse concernant l'étanchéité, la minimisation des cliquetis/bruits, et les performances globales du véhicule. Nous avons constaté que même sans fenêtres, la conception du pare-brise offre une protection suffisante contre les vents frontaux et la pluie verticale. De plus, le DCIM a conduit à l'amortissement du son, ce qui a entraîné une diminution du bruit/des cliquetis. Les performances de direction du tricycle, en revanche, ont diminué en raison de l'introduction de la carrosserie sur le tricycle. Ainsi, bien que nous ayons apporté des améliorations à la conception et que celle-ci soit plus mature que jamais, il y a quelques points qui nécessitent une attention particulière avant de pouvoir enfin surmonter les incertitudes technologiques.

Mise à jour – ENVO fait l'acquisition de Veemo

ENVO a fait l'acquisition de Veemo, un vélomobile semi-fermé à assistance électrique, marquant une étape importante dans la micromobilité durable. Cette acquisition permettra de réorienter le projet Vélomobile d'ENVO vers le développement approfondi de Veemo, en tirant parti de sa conception aérodynamique, de sa protection contre les intempéries et de ses capacités d'assistance électrique améliorées.

Grâce à cette intégration, ENVO vise à affiner et à optimiser l'ingénierie de Veemo, en veillant à ce qu'il réponde aux besoins de mobilité urbaine modernes avec une plus grande efficacité, sécurité et performance. Les efforts futurs mettront l'accent sur l'amélioration de la technologie des batteries, des matériaux légers et de la connectivité intelligente, faisant de Veemo une solution de micromobilité de premier plan pour les navetteurs urbains.

L'objectif est de commercialiser Veemo en tant que produit, offrant aux utilisateurs une alternative pratique aux voitures, aux vélos électriques et aux transports en commun. ENVO s'engage à faire des vélomobiles une solution courante pour les déplacements urbains, en s'attaquant à la congestion routière et aux préoccupations environnementales.

Restez à l'écoute pour des mises à jour alors qu'ENVO continue d'innover et de façonner l'avenir de l'e-mobilité fermée.

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