Définition et validation du protocole

de conception du véhicule

Objectifs de cette étape :

• Présentation du planning de réalisation du véhicule,
• Présentation du prototype et des différents plans d’ensemble, mécanique, électrique,
• Présentation des équipes de travail et des rôles de chacun .

 Planning

• Fin de la conception : Fin Fevrier
• Soudure des systèmes électroniques : Fin Mars.
• Fin du développement logiciel : Fin Avril
• Tests pendant le mois de Mai.

Conception électronique

Problématiques

Cette année, l'électronique a été refaite entièrement. En effet, bien que fiable, c'est actuellement un point faible de la voiture, de par son manque de « potentiel ». En effet, la carte de 2017 souffre de quelques défauts, tels que :

• Un manque de mesures de courant ou de tension
• Un manque de points de connexions pour l'ajout de régulateurs de tension.
• Une carte supportant le microcontrôlleur mal optimisée (maintien du module de programmation sur la carte, impliquant une surconsommation de courant)

Solutions techniques

Pour la problématique de la mesure de courant, la solution a été d'ajouter, en de multiple points du circuit, une association « résistance de mesure de courant » (généralement 1 ou 2 mOhms ) et un amplificateur de mesure de courant, ici de la gamme NCS21x, choisis pour leur facilité d'utilisation. Afin de permettre l'utilisation de filtres passe-bas et de fiabiliser la sortie, ces amplificateurs sont suivis d'amplificateurs plus standards, montés en montages suiveurs avec un simple filtre passe bas (RC) en entrée, qui sera soudé si besoin.

Cette carte voit aussi apparaître des connecteurs pour insérer deux régulateurs, entre les cellules solaires et le reste du système puis entre les condensateurs et les moteurs. Cela permettra, dans l'idéal, de tirer le meilleur parti de ces systèmes, en particulier dans les situations de faible ensoleillement. Afin de permettre un maximum de flexibilité, la carte dispose d'interfaces haute vitesse standards (SPI) vers ces éventuels modules. Cela doit permettre de d'assurer la gestion en temps réel de ces régulateurs.

Finalement, la plateforme de prototypage ST Nucléo a été abandonnée au profit d'une intégration personnalisée du micro-contrôleur, choisi dans la gamme « low-power » mais disposant de plus de puissance (80MHz vs 48MHz) et de (beaucoup) plus d'interfaces que la plateforme précédente (100 pins vs 64 pins)

Enfin, jusqu'ici, de nombreuses diodes sont utilisées pour du debug ou des démonstrations.  Cependant, elles entraînent une surconsommation totalement inutile de l'ordre de 0.5 à 1  mA/diode. Sur cette version, toutes les diodes « accessoires », sont routées sur un interrupteur, permettant de les désactiver pour réaliser des économies d'énergie. Soit, ici, aux alentours de 5/10mA (Ce qui est à peu près équivalent à la consommation totale du microcontrôleur).

Mécanique

D'un point de vue mécanique, il sera peut-être nécessaire de vérifier la structure, resserrer quelques vis et changer quelques « consommables » (je pense ici aux disque amortisseurs) cependant Octocar 2017 est toujours en pleine forme et ne donne pas signe de faiblesse. Considérant ceci, les seules modifications notables seront probablement la création d'une prise d'air à l'avant du véhicule, afin de rafraîchir un peu l'électronique. En effet, sur la version actuelle, les pistes de puissance ont tendance à chauffer ce qui peut potentiellement dégrader les performances du véhicule.

Un conduit, partant de l'avant de la voiture, atteignant la zone de l'électronique et ressortant à l'arrière permettrait d'évacuer une partie de l'air chaud.

Enfin, une partie du corps de la voiture sera creusé afin de gagner en poids sans impacter notablement la solidité du véhicule.

Une fois ce travail réalisé, il sera éventuellement nécessaire de ré-équilibrer les amortisseurs arrières, mais rien de majeur. Enfin, un petit coup de peinture et un renforcement de la fixation des pare-chocs ne seront pas de trop.

Petit point écologique…

A priori, Octocar ne se démarque pas par sa conception écologique. En effet les matériaux ne sont pas issus de matières « écologiques » telles que du bois ou même des plastiques particulièrement recyclables.

Cependant il est intéressant de noter la solidité et la longévité du design. Aucune matière supplémentaire n'a été consommée l'année dernière et les seules modifications d'importance cette année touchent à l'électronique. Cela implique la conservation du corps du véhicule, compensant son impact écologique par son endurance au cours du temps. De plus, les cellules solaires sont conservées d'une année à l'autre.

De plus, cette année, nous avons choisi un fournisseur de circuit imprimés basé en Allemagne plutôt qu'en chine. Cela coûte plus cher, tout en restant raisonnable mais réduit considérablement l'impact écologique de ces cartes. Si l'on associe cela a la conception majoritairement locale des moteurs, on obtient un impact somme toute réduit.

Ressources de conception

La conception des cartes électroniques a été réalisée, comme lors des précédentes éditions, sour KiCAD. Cet outil gratuit permet de concevoir des circuits électroniques.

Une fois la carte conçue d'un point de vue électronique, il faut réaliser la conception physique, ou routage. Un outil : PCBNew est intégré à KiCAD  à cet effet.

Routage de la carte prinipale

Ce logiciel permet aussi de générer un rendu 3D de la carte finie. Ainsi, la carte finie devrait ressembler à ceci :

Modélisation 3D de la carte principale

On peut voir, notamment, le micro-contrôleur, orienté à 45° et entouré d'un grand nombre de fils. Il y a aussi une prise USB permettant une liaison série avec le micro-contrôleur. L'objectif est de permettre du débug. Comme cette partie est alimentée par le port USB, il n'y a pas de problème de surconsommation.