Avec une vitesse maximale de 110 km/h et une autonomie de 700 km, EstebanLa voiture solaire de Polytechnique Montréal remporte les honneurs lors de compétitions internationales telles que le Formula Sun Grand Prix. Plus important encore, l'équipe diversifiée de 40 étudiants démontre les possibilités offertes par l'énergie propre et la technologie solaire dans le domaine des transports.
La passion de l'énergie solaire
Depuis plus de 25 ans, des équipes successives d'étudiants de Polytechnique Montréal se sont réunies pour travailler à la conception, à la construction, au financement et à l'exploitation d'automobiles fonctionnant à l'énergie solaire. L'équipe porte le nom d'un anime populaire au Québec dans lequel un condor vole grâce à la puissance du soleil, et dont le personnage principal s'appelle Esteban. La série de véhicules Esteban de l'équipe a été saluée pour son efficacité, son poids et son aérodynamisme supérieurs. En cours de route, l'équipe a remporté le premier prix du Formula Sun Grand Prix 2018 et 2019 et s'est classée parmi les premiers lors des compétitions de l'American Solar Challenge.
Aujourd'hui, l'Esteban 10 - la première voiture biplace de l'équipe - peut atteindre une vitesse de 110 km/h et, à une vitesse moyenne de 70 km/h, parcourir des distances allant jusqu'à 700 km. Ces réalisations sont le fruit du travail d'une équipe pluridisciplinaire composée de dizaines d'ingénieurs en mécanique et en électricité, d'experts en logiciels et en informatique, ainsi que d'une équipe opérationnelle et commerciale. Tous partagent une même passion pour les énergies vertes et démontrent que la "voiture du futur" est sur le point de devenir la "voiture d'aujourd'hui".
Électronique personnalisée intégrée avec Digi XBee
Henri Larocque et Victor Gilbert, étudiants en informatique et codirecteurs de l'équipe électrique, dirigent 23 camarades de classe dans la conception de l'électronique sophistiquée de l'Esteban, qui constitue le cœur de la voiture à énergie solaire. "Nous fabriquons tous nos propres circuits imprimés et concevons nos propres modules", explique M. Larocque, "et nous les soudons à la main. Ensuite, nous produisons tout le code de ces modules. Certains contrôlent la batterie, d'autres les panneaux solaires et d'autres sous-systèmes de la voiture.
Toutes ces cartes de circuits imprimés et tous ces modules sont reliés par un bus CAN (Controller Area Network Bus) qui regroupe les données qu'ils génèrent. Lorsqu'il s'agit de transmettre ces données, l'équipe d'Esteban s'appuie à la fois sur des connexions cellulaires et RF pour obtenir la flexibilité dont elle a besoin. Certaines données sont transmises à l'équipe de Polytechnique Montréal qui se trouve dans une "voiture de poursuite" derrière l'Esteban. D'autres données sont envoyées directement au serveur de l'équipe sur le campus à Montréal.
Dans la plupart des cas, y compris sur les itinéraires de course qui placent le véhicule hors de portée des téléphones portables, l'équipe s'appuie sur un module Digi XBee® installé sur l'une de ses cartes conçues sur mesure. Digi XBee-Les modules XBee® -PRO 900HP offrent une connectivité sans fil d'une portée inégalée aux appareils. Prenant en charge des distances de visibilité RF allant jusqu'à 28 miles (avec des antennes à gain élevé) et des débits de données allant jusqu'à 200 Kbps, ces modules sont idéaux pour les applications à portée étendue nécessitant un débit de données accru.
Pour les connexions cellulaires, la voiture peut également transmettre des données via un modem intelligent Digi XBee 3 Global LTE Cat 1 vers le serveur de l'équipe. Digi XBee 3 offre un moyen rapide et facile d'intégrer la connectivité cellulaire dans le véhicule d'Esteban en activant rapidement la connectivité sans fil et les fonctionnalités faciles à ajouter. S'appuyant sur une technologie de pointe, les modules pré-certifiés Digi XBee 3 Global LTE Cat 1 offrent la flexibilité nécessaire pour passer d'une fréquence à l'autre et d'un protocole sans fil à l'autre selon les besoins.
"Nous pouvons utiliser ce composant RF si la voiture de poursuite se trouve à moins de 100-110 mètres de l'Esteban", a déclaré Gilbert. "C'est notre connexion principale. Nous utilisons la connexion cellulaire pour la redondance. L'avantage supplémentaire est que la connexion LTE nous permet d'associer des horodatages aux données, ce qui est très utile.
"L'équipe d'Esteban existe depuis de nombreuses années, nous avons donc beaucoup de connaissances et d'expérience qui se transmettent d'année en année, ce qui rend la programmation des modules XBee encore plus facile. Avec Digi, nous n'avons jamais perdu de connexion.
Rester maître d'une situation qui évolue rapidement
Qu'il s'agisse d'essais routiers ou de compétitions, l'équipe d'Esteban surveille constamment tous les aspects de la performance du véhicule. "Lorsque le véhicule est en mouvement, nous observons plusieurs paramètres importants, explique M. Larocque, notamment la température de la batterie, la vitesse du véhicule, la charge restante et la quantité d'énergie - en watts - convertie à partir du soleil. Nous utilisons ces données pour résoudre les problèmes et rester au fait des situations lorsqu'elles se présentent, en particulier pendant les courses. Ensuite, nous analysons les données pour voir si nous pouvons apporter des améliorations à plus long terme. C'est un défi vraiment amusant.
Ce qui est encore plus intéressant pour l'équipe, c'est que leurs efforts ne se limitent pas à des théories abstraites et à des articles universitaires : ils construisent l'avenir.
"C'est vraiment génial, a déclaré M. Gilbert. "Nous fabriquons des voitures fonctionnelles et nous montrons que l'énergie propre est possible pour les transports - pas dans le futur, mais dès maintenant. Notre véhicule peut déjà atteindre une vitesse de 110 km/h et parcourir jusqu'à 700 km en utilisant uniquement l'énergie solaire. Il reste encore du chemin à parcourir, mais nous contribuons à montrer la voie de l'avenir des voitures solaires commerciales.
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