Des projets techniques pour repousser les limites de notre 4L

Ajout de divers capteurs, panneaux solaires, batteries...

Découvrir les réparations mécaniques sur la 4L

Innovation by AMA4L

Notre équipe AMA4L se lance dans un projet ambitieux de modernisation de notre 4L, avec l'objectif d'y intégrer plusieurs capteurs et éléments technologiques tout en respectant l'esprit vintage du véhicule. Ces innovations visent à améliorer la sécurité, la fiabilité, et l'autonomie de la voiture.

Parmi les capteurs que nous comptons ajouter :

  • Température d’eau et d’huile pour surveiller les performances moteur.
  • Pression d’huile pour détecter toute anomalie critique.
  • Compte-tours (RPM) pour analyser le comportement moteur.
  • Vitesse via un gyroscope pour plus de précision.
  • Caméra de recul et capteur de distance via Kinect pour plus de sécurité.

En parallèle, nous travaillons sur l’intégration de panneaux solaires sur le toit de la 4L, entièrement conçus et fabriqués par nos soins en collaboration avec un laboratoire de recherche. Si nous réussissons ce défi, notre 4L pourrait devenir l'une des premières voitures en Suisse à intégrer des panneaux solaires entièrement fonctionnels sur son toit. Une batterie et des capteurs spécifiques viendront compléter ce système pour maximiser l’autonomie énergétique.

Toutes les données issues des capteurs seront centralisées sur un Raspberry Pi et affichées en temps réel via une tablette connectée en WiFi au système. Ce choix permet de conserver l’aspect original du tableau de bord, évitant toute modification visible et préservant ainsi l’authenticité de la 4L. Le contrôle et l'affichage des informations pourront être réalisés depuis cette tablette ou tout autre appareil présent dans la voiture. Ce protocole assure un échange de données en continu, permettant d’avoir une vue d’ensemble claire et instantanée de tous les paramètres critiques du véhicule.

Les capteurs et systèmes intégrés

Capteurs de température (eau et huile)

Afin de surveiller précisément la température de l’eau du radiateur et de l’huile moteur, nous avons choisi d’utiliser deux capteurs complémentaires :

  • Capteur de voiture (type thermistance NTC) : Ce capteur est directement immergé dans le liquide de refroidissement en sortie de culasse, ce qui permet une mesure très précise et réactive. Il a cependant nécessité une phase de caractérisation afin d'établir la relation entre sa résistance et la température, car ses données brutes ne sont pas directement linéaires.
  • Capteur RTD (Resistance Temperature Detector) : Ce capteur est apposé contre une surface métallique en contact avec le fluide. Bien qu’il soit légèrement moins précis en raison de l’absence de contact direct avec le liquide, il présente l’avantage d’être plus sûr et plus simple à installer, notamment dans des environnements contraints. Sa réponse est beaucoup plus linéaire, ce qui facilite le traitement des données.

Les deux capteurs ont été caractérisés expérimentalement afin de valider leur comportement et de calibrer les mesures. Ci-dessous, les courbes de caractérisation obtenues ainsi que les équations utilisées pour la conversion résistance / température :

Formule pour la thermistance :

T(°C) = 449.5 R^(-0.18) - 86

Avec R en ohms. R-square = 0.9932, RMSE = 2.28

Formule pour le capteur RTD (modèle linéaire) :

T(°C) = 0.26 R-260

Où R est la résistance mesurée. R-square = 0.999, RMSE = 0.4629

Les deux capteurs permettent ainsi un suivi fiable et redondant des températures critiques, essentiel pour prévenir toute surchauffe moteur dans des conditions extrêmes.

Capteur de pression d'huile

Un capteur de pression critique pour détecter tout dysfonctionnement pouvant entraîner une casse moteur.

  • Technologie : Capteur analogique 0-10 bars
  • Connexion : Entrée analogique Raspberry Pi via ADC

En cours de construction.

Tube Pitot

Nous avons choisi d'utiliser un tube de Pitot équipé d'une sonde de pression différentielle afin d'estimer la vitesse du véhicule par rapport à l'air ambiant. Ce système, inspiré de l'aéronautique, nous fournit une mesure originale de la vitesse.

  • Capteur : Sonde de pression différentielle
  • Fonction : Estimation de la vitesse en fonction de la pression dynamique

Combinée avec la mesure de l’angle d’inclinaison du véhicule (via gyroscope), cette donnée nous permet de calculer une approximation de la puissance instantanée fournie par le moteur ainsi que du couple moteur. Bien que la précision soit limitée, ce capteur offre une estimation qualitative utile, et une indication indirecte de la présence ou direction du vent relatif.

Formule utilisée :

V = √(2·ΔP / ρ)

avec :

  • V : vitesse (m/s)
  • ΔP : pression différentielle mesurée (Pa)
  • ρ : densité de l’air (~1.225 kg/m³ à 20°C)

Le capteur a été caractérisé expérimentalement afin de valider leur comportement et de calibrer les mesures. Ci-dessous, la courbe de caractérisation obtenue ainsi que les équations utilisées pour la conversion résistance / vitesse :

Formule pour la vitesse :

V(km/h) = 220.9 R^(0.26) - 75.9

Avec R en ohms. R-square = 0.9844, RMSE = 4.66

Kinect : caméra de recul et capteurs inertiels

La Kinect nous sert à plusieurs fins dans notre système embarqué :

  • Mesure de l'angle du véhicule : grâce à l’accéléromètre intégré, nous obtenons directement l’orientation sans besoin de caractérisation.
  • Accéléromètre 3 axes : pour surveiller les accélérations et inclinaisons en temps réel.
  • Caméra RGB arrière : pour la vision de recul, affichée en direct sur la tablette.
  • Détection de distance : calculée via le capteur infrarouge de la Kinect. Cette mesure nécessite une caractérisation spécifique, représentée dans le graphe ci-dessous, afin de convertir les valeurs brutes en distances exploitables.

Ces différentes données sont affichées sur notre interface, contribuant à la sécurité et à l’analyse du comportement dynamique du véhicule.

Formule pour la distance :

d(cm) = ((R-1193)/-9635)^(-1/0.65)

Avec R en ohms. R-square = 0.9933, RMSE = 6.25

Intégration de panneaux solaires par AMA4L

Dans une volonté d’allier technologie moderne et respect de l’esthétique classique de la 4L, nous avons lancé un projet ambitieux d’intégration de panneaux solaires directement sur le toit du véhicule. Ce projet est mené en collaboration étroite avec un laboratoire de recherche spécialisé, avec qui nous développons nos propres modules photovoltaïques adaptés à la forme et aux contraintes du véhicule.

Nous ne nous contentons pas d’ajouter des panneaux : nous concevons également l’ensemble de l’écosystème énergétique, y compris la batterie de stockage lithium-ion, l’électronique de contrôle (MPPT) et des capteurs de supervision de production, tension et température. L’objectif est d’atteindre une autonomie partielle en énergie pour alimenter les capteurs embarqués, l’éclairage et les accessoires à bord.

Si ce projet se concrétise, notre 4L deviendra l’un des premiers véhicules en Suisse à intégrer de manière complète et fonctionnelle des panneaux solaires sur son toit, un exploit aussi technique qu’innovant dans le monde des véhicules anciens modernisés.

Détails techniques des panneaux solaires
  • Type : Cellules SunPower monocrystalline IBC
  • Intégration : Surface complète du toit de la 4L
  • Batterie : Lithium-ion LiFePo4, 640Wh
  • Utilisation : Alimentation des capteurs, éclairage, recharge d’accessoires (USB, téléphone, etc.)

Détail des calculs :

  • Surface plane disponible : 0.9mx0.9m soit 0.81m²
  • Puissance installée : 180Wc
  • Consommation estimée par jour : 200Wh
  • Batterie : 12V, 40Ah soit 500Wh environ de quoi avoir toujours un jour de charge

Pour plus de détails sur la conception et l’intégration des panneaux solaires, vous trouverez ci-dessous le rapport technique fait par nos soins.

Rapport du projet photovoltaïque

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