- Pour répondre aux critères de participation du Carbage Run 2025 Winter edition, le choix s’est porté sur une Volvo 940 Estate de 1993 vieillissante, puis a commencé une conversion originale en assistance à la conduite de niveau L2 basée sur openpilot
- openpilot prend en charge plus de 275 véhicules récents, mais cette Volvo utilise une direction, une accélération et un freinage mécaniques/hydrauliques ; il faut donc des actionneurs pour commander électroniquement chaque fonction
- La direction a été réalisée en greffant un EPS de Toyota Corolla 2020 et un capteur d’angle de braquage externe sur la colonne de direction de la Volvo, avec un fonctionnement obtenu via la seule alimentation, le signal de contact et la connexion CAN
- Le freinage remplace le servofrein à dépression par un Bosch iBooster, tandis que l’accélération repose sur un servo RC et un câble auxiliaire qui tire sur le volet du carburateur
- L’assistance hydraulique d’origine et la nouvelle assistance électrique fonctionnent ensemble, ce qui allège le volant, mais celui-ci ne revient toujours pas de lui-même au centre après un virage
Transformer une Volvo de 1993 en voiture autonome pour le Carbage Run
- Le point de départ est la participation au Carbage Run 2025 Winter edition
- Un voyage de 6 jours qui traverse la Suède en hiver, monte jusqu’au cercle polaire puis redescend vers Helsinki
- Environ 400 véhicules y participent
- Les véhicules engagés doivent avoir au moins 20 ans et une valeur journalière inférieure à 1000 €
- En comptant l’aller-retour depuis la Belgique, il faut parcourir environ 6000 km en un peu plus d’une semaine
- Comme l’originalité du véhicule entre aussi dans l’évaluation, l’idée a été de transformer une Volvo 940 Estate de 1993 en voiture autonome
Les conditions requises par openpilot côté véhicule
- openpilot est un projet d’assistance avancée à la conduite de niveau L2 développé par comma.ai
- Il offre des fonctions proches d’une conduite partiellement autonome, à la manière de Tesla Autopilot
- Il prend récemment en charge plus de 275 modèles de Toyota, Honda, Hyundai, VW, etc.
- Les Tesla Model 3/Y font aussi partie des véhicules compatibles
- La condition essentielle est que le véhicule puisse actionner électroniquement la direction, l’accélération et le freinage
- Sur les voitures récentes, les organes suivants reçoivent généralement leurs commandes via des messages CAN-bus
- Electric Power Steering, c’est-à-dire EPS
- Servofrein électrique ou pompe ABS
- Calculateur de gestion moteur électronique
- La Volvo 940 de 1993 en est très loin
- La direction est hydraulique
- La pédale d’accélérateur est reliée au carburateur par câble
- Le servofrein est à dépression
Direction : greffe d’un EPS de Toyota Corolla
- Pour maintenir la trajectoire, il faut un actionneur de direction capable d’appliquer électroniquement du couple au volant
- La solution retenue a été de greffer l’actionneur EPS et l’ECU d’une Toyota Corolla 2020
- Sur la Corolla, ce moteur est monté sur la colonne de direction derrière le tableau de bord
- Il mesure le couple appliqué par le conducteur et transmet une force amplifiée à l’arbre de sortie
- La colonne de direction droite d’origine de la Volvo a été retirée, puis l’EPS de Corolla a été inséré au milieu
- Autant que possible, les pièces liées au réglage du volant provenant de la Corolla ont été supprimées
- Une partie de la colonne Volvo a été coupée et soudée à la cannelure côté Corolla
- Un renfort supplémentaire a été ajouté entre le support de direction d’origine et l’EPS
- La Corolla dispose aussi d’un capteur d’angle de braquage externe
- Le capteur interne du moteur EPS sert à la boucle de contrôle interne avec un angle relatif précis
- Le capteur externe fournit un angle absolu, avec 0 degré correspondant à la ligne droite
- Le code du contrôleur véhicule d’openpilot a lui aussi besoin de cet angle absolu
- Les schémas Toyota et la documentation des connecteurs ont pu être téléchargés pour une somme modique, ce qui a simplifié le câblage
- La crémaillère de direction nécessite la masse, un 12 V permanent, un fusible de 80 A, un signal de contact 12 V et le CAN du capteur d’angle
- Avec ces seules connexions, l’EPS fonctionnait ; il est possible qu’il soit en mode dégradé faute de messages Toyota comme la vitesse véhicule
Le problème du cumul entre direction hydraulique et direction assistée électrique
- La direction assistée hydraulique d’origine de la Volvo a été conservée et fonctionne en parallèle de l’EPS électrique
- Il serait possible de désactiver l’assistance hydraulique et de n’utiliser que l’assistance électrique, mais rien ne garantit que la crémaillère ait été conçue pour encaisser en continu le couple plus élevé fourni alors par l’EPS
- Même avec les deux assistances actives, la voiture restait conduisible et la direction devenait plus légère
- L’inconvénient est que le couple de rappel naturel du véhicule ne suffit pas à entraîner les deux systèmes en sens inverse
- En relâchant le volant dans un virage, il ne revient pas au centre
- Il reste à l’endroit où on l’a laissé
- Une piste serait de réduire la pression hydraulique pour diminuer l’assistance d’origine, mais cela n’a pas encore été testé
Freinage : montage d’un Bosch iBooster
- Parmi les fonctions modernes qui réduisent la fatigue sur long trajet, on trouve l’Adaptive Cruise Control
- Pour conserver une distance de sécurité avec le véhicule de devant, la voiture doit pouvoir freiner automatiquement
- Sur la Volvo d’origine, le freinage repose sur un servofrein à dépression qui amplifie l’effort du conducteur sur la pédale pour pousser le maître-cylindre
- Sur les voitures modernes, le principe de base est similaire ; le Bosch iBooster, utilisé notamment chez Tesla, remplace l’assistance à dépression par un capteur d’effort et un moteur électrique
- L’iBooster est largement utilisé dans les projets de conversion EV
- Il permet une intégration plus propre que le remplacement de la source de dépression du moteur d’origine
- Il passe en mode dégradé même sans CAN connecté et peut être utilisé sans fonctions de commande
- EVcreate a publié des articles sur son utilisation, par exemple Wiring the iBooster
- Les iBooster d’occasion étant très demandés, leur prix était élevé par rapport à celui de la voiture
- Lars d’EVcreate a fourni un iBooster en échange d’un travail de recherche sur son pilotage via CAN
Installation de l’iBooster et circuit de freinage
- Une fois le servofrein à dépression de la Volvo retiré, l’iBooster s’est monté de façon inattendue avec un entraxe de fixation et un trou de centrage parfaitement compatibles
- La tige de poussée intégrée à l’iBooster avait aussi presque la bonne longueur pour se connecter à la pédale
- Une rondelle de 2 mm a été ajoutée sur le goujon fileté afin que la tige soit complètement déployée quand la pédale n’est pas enfoncée
- Le maître-cylindre de l’iBooster place ses ports différemment, si bien que les conduites de frein d’origine ne convenaient pas
- De nouvelles conduites de frein en cuivre ont été raccordées jusqu’à la pièce ressemblant à un petit bloc répartiteur
- Après purge et mise sous tension, les freins fonctionnaient normalement
- L’embrayage utilisait lui aussi le liquide de frein du même réservoir pour son circuit hydraulique ; un petit réservoir séparé a donc été ajouté
- Le réservoir du maître-cylindre de l’iBooster ne possède pas de sortie pour l’embrayage
Accélération : servo RC et câble auxiliaire
- La pédale d’accélérateur de la Volvo repose sur une architecture entièrement mécanique, reliée par câble Bowden au volet d’air du carburateur
- Les voitures modernes utilisent non pas un carburateur mais l’injection directe et des calculateurs moteur avancés, ce qui rend difficile la récupération d’un actionneur d’accélération moderne adapté
- L’actionneur d’accélération ayant, selon cette approche, des implications de sécurité moindres que la direction ou le freinage, il a été réalisé à partir de composants de loisir disponibles dans le commerce
- Le système a été conçu pour que le conducteur puisse écraser la position d’accélération appliquée en appuyant davantage sur la pédale, comme sur une logique de régulateur de vitesse classique
- Deux câbles sont reliés à la poulie du volet d’air
- Celui qui tire le plus loin l’emporte
- Un servo RC étanche a été acheté sur AliExpress, puis une seconde poulie a été usinée et montée sur le servo
- Un support de servo a été fabriqué et une bague de guidage en bronze a été ajoutée pour limiter le jeu du câble
Radar et travaux à venir
- Même si ce n’est pas un actionneur, un radar Continental de Tesla a aussi été monté derrière la calandre avant
- Dans openpilot, l’ACC fondé uniquement sur la vision fonctionne déjà dans une certaine mesure, mais un vrai radar offre une expérience plus fluide et plus cohérente
- Le prochain article doit traiter du câblage et de l’ECU sur mesure
- Son rôle sera de maintenir les actionneurs en état de fonctionnement normal
- D’implémenter les boutons du régulateur de vitesse
- De lire la vitesse et les clignotants
- Ensuite viendront les explications sur le code ECU et le portage openpilot, avec une publication prévue en open source
1 commentaires
Avis Hacker News
La Volvo 940 est une voiture vraiment formidable, et elle se distingue encore aujourd’hui comme une voiture à la qualité et à la conception remarquables
C’était une conception très aboutie, lentement perfectionnée depuis la Volvo 140 des années 1960, puis la 240 des années 1970 et la 740 des années 1980 ; une fois arrivée à la 940, presque tous les problèmes avaient été corrigés
Cela dit, j’aurais aimé pouvoir choisir à la fois une transmission intégrale et un diesel sobre. Le diesel existait, mais il n’était pas vendu aux États-Unis
L’auteur semble bien s’y connaître en bidouillage électrique, mais avec plus de connaissances automobiles, certaines choses auraient pu être traitées plus simplement. Par exemple, en remplaçant par une pompe ABS BOSCH plus récente, il aurait été possible d’actionner les freins électriquement sans passer par le servo-frein, et ce type de dispositif était utilisé sur les voitures européennes dotées de contrôle de traction à partir de la fin des années 1990
Pour la direction, il aurait été possible de greffer tout le rack de direction assistée électrique, d’installer le rack entièrement manuel de la Volvo 240, ou d’ajouter un embrayage de compresseur de climatisation à la pompe de direction assistée hydraulique afin de la couper au-delà de la vitesse de manœuvre
Et cette voiture n’a pas de carburateur, mais une injection électronique. On voit les injecteurs et la rampe d’injection au-dessus du boîtier papillon. Plus important encore, cette voiture disposait d’un système électronique de commande des gaz pour le régulateur de vitesse d’usine, et comme les pièces manquantes sont bon marché et courantes, il est très probable qu’elles se montent directement sur les supports et la came déjà présents sur le moteur
En effet, il n’y a pas de carburateur, et comme j’écrivais à moitié endormi dans un avion, j’ai dit ça par erreur alors que je voulais parler d’un papillon/volet d’air mécanique actionné par câble
Cette voiture n’a pas non plus d’ABS. C’était peut-être une option à partir de ce millésime, mais du coup le remplacement de la pompe n’était pas une option. L’iBooster est une excellente modification, simple à réaliser, que je recommande
Je ne l’ai pas encore fait, mais pour la direction hydraulique je compte réduire la pression en ajustant le régulateur avec des cales, et cela devrait suffire. Même sans cette modification, la direction fonctionne déjà dans une certaine mesure
Les grandes Volvo modernes comme la V90 sont devenues des voitures de luxe chinoises stupides, donc je n’en achèterais pas
L’explication selon laquelle « les voitures modernes n’ont pas de carburateur et utilisent l’injection directe et des systèmes avancés de gestion moteur » n’est pas exacte
En réalité, le système d’injection est assez indépendant du contrôle du papillon. La quantité de carburant nécessaire est calculée à partir du capteur de pression du collecteur d’admission, donc il existait aussi des voitures combinant injection et papillon commandé par câble
Le vrai problème venait sans doute du fait qu’un carburateur doit se trouver en amont du papillon, donc l’enjeu était probablement plutôt d’adapter la tuyauterie d’un boîtier papillon moderne
Tous les systèmes LH de l’époque utilisaient des capteurs MAF
Je contribue au développement d’openpilot depuis cinq ans, et je m’intéresse toujours beaucoup aux cas d’usage de ce projet
Pendant ces vacances, j’ai parcouru 2500 miles avec openpilot activé sur ma voiture, et c’était excellent. J’ai probablement conduit moi-même seulement 10 % du trajet, le reste ayant été géré par l’automatisation
Cela dit, il reste énormément de choses à améliorer, donc cette année je compte me concentrer sur un fork d’openpilot pour rendre les fonctions ADAS plus proches de ce qu’on trouve sur les Hyundai modernes, donc plus proches de Tesla
Je prévois de publier la première version sur Show HN
Ce que j’aimerais essayer, si j’ai le courage de builder et flasher moi-même une image, c’est une fonction qui ralentit lorsqu’un changement de voie avec clignotant est détecté. À ma connaissance, actuellement la voiture ne ralentit qu’une fois que l’autre véhicule empiète déjà sur la voie. Je sais qu’il y a beaucoup de cas particuliers, mais cela me semblerait être un changement assez sûr et courtois
J’aimerais aussi qu’il reconnaisse les feux stop de plusieurs voitures et qu’il lève le pied de l’accélérateur. Pour l’instant, j’ai l’impression qu’il s’appuie sur le radar de la voiture juste devant ; mais si 75 % des voitures autour ont allumé leurs feux stop et que celle de devant réagit lentement ou conduit agressivement, il n’y a aucune raison que Comma accentue encore cet effet de chaîne
Une fonction vraiment utile serait de reconnaître les panneaux de limitation de vitesse pour ajuster la vitesse du régulateur. J’aimerais surtout éviter les situations où la voiture s’engage sur une bretelle de sortie à 65 mph avant de se plaindre que la courbure est trop forte pour cette vitesse
Si elle pouvait reconnaître les panneaux de « vitesse conseillée » sur les bretelles de sortie, tout le monde y gagnerait, et quand la bretelle rejoint une autre autoroute, le conducteur n’aurait pas besoin d’intervenir. Ce serait bien aussi de reconnaître les panneaux stop, les feux orange ou rouges. Il n’est pas nécessaire de comprendre tout le contexte de circulation, mais foncer à pleine vitesse vers un stop ou un feu rouge en déclenchant une alerte n’est pas très agréable
Il faudrait aussi voir si Comma peut savoir que ma voiture est un véhicule électrique et simplement relâcher l’accélérateur au lieu de freiner. La mienne a plusieurs niveaux de freinage régénératif, donc ce serait utile d’en tenir compte, même si personnellement, habitué à la BMW i3, je la laisse toujours au niveau maximal
Je me demande si cette voiture peut circuler sur les routes publiques en Suède
Je pensais que la loi suédoise serait très stricte sur ce genre de modification DIY ; si c’est autorisé, ce serait surprenant
Ce genre de modification est clairement illégal sur route ouverte en Suède et en Finlande, et le simple fait de passer le contrôle technique ne suffit souvent pas. Il faut une réception à titre individuel pour que le véhicule soit légalement autorisé à circuler
Il semble immatriculé aux Pays-Bas, mais là-bas non plus cette voiture ne passerait probablement même pas le contrôle technique. Il existe une page d’information du gouvernement néerlandais en anglais : https://www.government.nl/topics/general-periodic-inspection...
Cela dit, le projet en lui-même est vraiment génial
La phrase « heureusement, [le servo de la pédale d’accélérateur] est le seul actionneur qui n’implique pas de gros problème de sécurité » donne des frissons
Que se passe-t-il si ce servo RC reste bloqué à plein gaz ? L’idée, j’imagine, c’est qu’il suffit d’embrayer, mais selon la situation on n’aura peut-être pas beaucoup de temps pour comprendre ce qui se passe et réagir
La partie 2 parlera probablement du changement de vitesse
Ce n’est pas traité directement, mais il y a un indice disant que l’embrayage est lui aussi actionné hydrauliquement, donc ça ressemble à une boîte manuelle. Pour une Volvo de 1993 achetée en Europe, c’est une hypothèse très plausible
J’imagine mal qu’ils aient greffé une nouvelle transmission ; ils essaient peut-être plutôt d’ajouter un embrayage automatique assez rudimentaire
Il est probable que l’essentiel des 6000 km parcourus l’ait été dans ces conditions. Il faudra renoncer à la « conduite autonome » dans le trafic lent qui exige de changer de rapport, mais ça reste très utile
L’auteur a indiqué que la partie 2 traiterait de l’ECU sur mesure qu’il a conçu lui-même pour maintenir un câblage et des actionneurs fiables, de l’implémentation des boutons de régulateur de vitesse, de la lecture de la vitesse et des clignotants, puis qu’une partie 3 expliquerait le code de l’ECU et le portage d’openpilot, le tout en open source
Je ne le ferais pas moi-même, mais c’est bien qu’il existe des gens assez audacieux pour réussir ce genre de chose. Ça fera une excellente histoire à raconter
J’ai mis cet article de côté pour mieux comprendre les voitures et pour m’inspirer en DIY, moi et d’autres personnes
On peut ajouter un radar au comma 3X ? Je pensais que c’était uniquement basé sur la vision, c’est intéressant