{"id":13786,"date":"2021-12-01T14:29:00","date_gmt":"2021-12-01T14:29:00","guid":{"rendered":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/?p=13786"},"modified":"2022-01-26T15:11:47","modified_gmt":"2022-01-26T15:11:47","slug":"elektro-automatik-soutient-les-avancees-dans-le-domaine-de-lenergie-climatiquement-neutre-grace-a-des-solutions-de-test-et-de-simulation-de-piles-a-combustible-pour-automobiles","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/knowhow.distrelec.com\/fr\/transport\/elektro-automatik-soutient-les-avancees-dans-le-domaine-de-lenergie-climatiquement-neutre-grace-a-des-solutions-de-test-et-de-simulation-de-piles-a-combustible-pour-automobiles\/","title":{"rendered":"Elektro-Automatik soutient les avanc\u00e9es dans le domaine de l’\u00e9nergie climatiquement neutre gr\u00e2ce \u00e0 des solutions de test et de simulation de piles \u00e0 combustible pour automobiles."},"content":{"rendered":"\n

Elektro-Automatik (EA)<\/a> est l’un des principaux fournisseurs europ\u00e9ens de produits d’\u00e9lectronique de puissance pour l’industrie automobile et de nombreux autres secteurs. EA d\u00e9veloppe et fabrique des alimentations innovantes dans ses laboratoires allemands. EA propose d\u00e9sormais sa gamme d’alimentations ELR sp\u00e9cialement con\u00e7ue pour faciliter les essais des piles \u00e0 combustible automobiles.<\/p>\n\n\n\n

Les piles \u00e0 combustible existent depuis longtemps, mais les r\u00e9centes avanc\u00e9es technologiques et les initiatives mondiales en faveur de la neutralit\u00e9 climatique ont suscit\u00e9 des investissements importants de la part de constructeurs automobiles tels que Honda, Toyota, Hyundai et Mercedes.<\/p>\n\n\n\n

Pour concevoir et fabriquer des piles \u00e0 combustible de qualit\u00e9, il faut caract\u00e9riser le dispositif et tester ses performances. Pour les centrales \u00e9lectriques de secours et les v\u00e9hicules automobiles, les piles \u00e0 combustible ont une architecture modulaire qui permet de r\u00e9pondre aux besoins en \u00e9nergie de l’application. Ces piles peuvent g\u00e9n\u00e9rer une puissance \u00e9lev\u00e9e. Des alimentations et des charges \u00e9lectroniques de forte puissance sont donc n\u00e9cessaires pour la caract\u00e9risation et les tests des piles \u00e0 combustible.<\/p>\n\n\n\n

Les piles \u00e0 combustible peuvent fournir une puissance largement sup\u00e9rieure \u00e0 10 kW. Les alimentations et charges DC de forte puissance d’Elektro Automatik pr\u00e9sentent plusieurs caract\u00e9ristiques qui simplifient la t\u00e2che de simulation, de caract\u00e9risation et de test des piles \u00e0 combustible et rendent les tests plus efficaces.<\/p>\n\n\n\n

Qu’est-ce qu’une pile \u00e0 combustible ?<\/h2>\n\n\n\n

Avant de parler des tests, voyons rapidement ce que sont les piles \u00e0 combustible. Les piles \u00e0 combustible sont un combustible chimique. Lorsqu’une r\u00e9action chimique se produit, elle g\u00e9n\u00e8re g\u00e9n\u00e9ralement de l’\u00e9nergie avec un sous-produit tel que la chaleur. La plupart des piles \u00e0 combustible sont souvent \u00e0 base d’hydrog\u00e8ne m\u00e9lang\u00e9 \u00e0 un agent oxydant tel que l’oxyg\u00e8ne, ce qui cr\u00e9e ensuite des \u00e9lectrolytes.<\/p>\n\n\n\n

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L’avantage de l’utilisation de l’hydrog\u00e8ne est que le sous-produit de la r\u00e9action chimique n’est que de la chaleur et de la vapeur d’eau, ce qui en fait une \u00e9nergie propre. L’hydrog\u00e8ne utilis\u00e9 dans les piles \u00e0 combustible peut \u00eatre obtenu de plusieurs fa\u00e7ons, par reformage du m\u00e9thane, par gaz\u00e9ification de la biomasse, par \u00e9lectrolyse de l’eau ou par thermochimie solaire.<\/p>\n\n\n\n

Il existe plusieurs types de piles \u00e0 combustible, mais elles sont toutes constitu\u00e9es des m\u00eames \u00e9l\u00e9ments : une anode, une cathode et un \u00e9lectrolyte qui permet aux ions de se d\u00e9placer entre les deux c\u00f4t\u00e9s de la pile, comme le montre la figure 1.<\/p>\n\n\n\n

Comment tester la r\u00e9sistance \u00e0 la corrosion ?<\/h2>\n\n\n\n

Le param\u00e8tre le plus important d’une pile \u00e0 combustible est son niveau de r\u00e9sistance. La r\u00e9sistance de l’\u00e9lectrolyte est le principal facteur contribuant \u00e0 la r\u00e9sistance totale de la pile \u00e0 combustible. La r\u00e9sistance de polarisation mod\u00e9lise la r\u00e9sistance \u00e9quivalente de la r\u00e9action, et la capacit\u00e9 \u00e0 double couche mod\u00e9lise les interfaces anode-\u00e9lectrolyte-cathode. Plus la r\u00e9sistance totale de la pile \u00e0 combustible est faible, plus sa perte de puissance est faible et plus son rendement est \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

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Pour la production d’\u00e9nergie de kW \u00e0 MW, une r\u00e9sistance totale trop \u00e9lev\u00e9e peut emp\u00eacher une pile \u00e0 combustible de fournir sa puissance nominale maximale.<\/p>\n\n\n\n

La difficult\u00e9 de mesurer la r\u00e9sistance de la pile \u00e0 combustible est due au fait que la source de tension de la pile ne peut \u00eatre isol\u00e9e des composants r\u00e9sistifs comme le mod\u00e8le de circuit pourrait le sugg\u00e9rer. Plut\u00f4t que d’utiliser une mesure classique de la r\u00e9sistance en DC, la mesure de la r\u00e9sistance des piles \u00e0 combustible n\u00e9cessite une mesure en AC.<\/p>\n\n\n\n

Cette mesure du courant AC est connue sous le nom de m\u00e9thode d’interruption du courant. Cette m\u00e9thode, comme son nom l’indique, cr\u00e9e un courant en faisant passer instantan\u00e9ment le courant de charge d’une valeur stable \u00e0 0 A. La tension de la pile \u00e0 combustible s’\u00e9l\u00e8ve \u00e0 sa tension de circuit ouvert \u00e0 partir de la tension r\u00e9duite par le produit du courant de charge et de la r\u00e9sistance de la pile \u00e0 combustible.<\/p>\n\n\n\n

Alors comment cr\u00e9er le courant n\u00e9cessaire pour caract\u00e9riser la pile \u00e0 combustible ? Vous avez besoin d’une charge \u00e9lectronique et de la possibilit\u00e9 de faire varier sa sortie AC avec un signal alternatif de fr\u00e9quence variable. Vous pourriez connecter la charge et un g\u00e9n\u00e9rateur de forme d’onde ensemble. Les g\u00e9n\u00e9rateurs de formes d’onde sont des appareils de faible puissance. Vous auriez donc du mal \u00e0 tester une pile \u00e0 combustible contenant plusieurs \u00e9l\u00e9ments. Vous pourriez connecter le g\u00e9n\u00e9rateur de formes d’onde \u00e0 la charge \u00e9lectronique par l’interm\u00e9diaire d’un bias-T, mais les bias-T sont des composants \u00e0 faible puissance utilis\u00e9s principalement pour les applications RF. La connexion d’un g\u00e9n\u00e9rateur de formes d’onde de faible puissance \u00e0 une charge \u00e9lectronique de forte puissance est un d\u00e9fi.<\/p>\n\n\n\n

EA r\u00e9sout ce probl\u00e8me avec ses charges \u00e9lectroniques ELR en int\u00e9grant le g\u00e9n\u00e9rateur de forme d’onde dans la charge. Vous n’avez pas \u00e0 vous pr\u00e9occuper des connexions externes et de la protection d’un g\u00e9n\u00e9rateur de formes d’onde contre une puissance \u00e9lev\u00e9e dangereuse. Le g\u00e9n\u00e9rateur de formes d’onde produit des ondes sinuso\u00efdales, des ondes triangulaires, des ondes carr\u00e9es, des ondes trap\u00e9zo\u00efdales, des rampes et des formes d’onde arbitraires. Avec la charge ELR, vous pouvez cr\u00e9er tout type de charge dynamique, y compris une perturbation sinuso\u00efdale sur un puits de courant continu pour la caract\u00e9risation de la r\u00e9sistance des piles \u00e0 combustible.<\/p>\n\n\n\n

En outre, la charge ELR, avec son g\u00e9n\u00e9rateur de forme d’onde interne, peut soumettre la pile \u00e0 combustible test\u00e9e \u00e0 une large gamme de variations de charge dynamique pour les essais de performance et de durabilit\u00e9. La charge peut soumettre une pile \u00e0 combustible \u00e0 des variations de charge importantes \u00e0 des cycles d’utilisation variables.<\/p>\n\n\n\n

Simulation d’une pile \u00e0 combustible pour des essais r\u00e9alistes d’onduleurs ou de convertisseurs DC-DC<\/h2>\n\n\n\n

Maintenant que la pile \u00e0 combustible est caract\u00e9ris\u00e9e, les alimentations de la s\u00e9rie PSB, qui poss\u00e8dent \u00e9galement un g\u00e9n\u00e9rateur de fonctions de forme d’onde int\u00e9gr\u00e9, peuvent simuler la sortie d’une pile \u00e0 combustible. La simulation d’une pile \u00e0 combustible permet de tester dans les conditions les plus r\u00e9alistes un onduleur destin\u00e9 \u00e0 un dispositif tel qu’une source d’alimentation de secours ou un convertisseur DC-DC pour un v\u00e9hicule automobile. Il suffit d’utiliser l’application G\u00e9n\u00e9rateur de fonctions dans le logiciel Power Control d’Elektro Automatik. Entrez les param\u00e8tres cl\u00e9s de tension et de courant, et l’application G\u00e9n\u00e9rateur de fonctions permet \u00e0 l’alimentation PSB d’\u00e9muler la sortie de votre pile \u00e0 combustible.<\/p>\n\n\n\n

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La figure 3 montre la fen\u00eatre du tableau de la pile \u00e0 combustible qui affiche la courbe V-I caract\u00e9ristique de la pile \u00e0 combustible et d\u00e9finit la sortie de la pile \u00e0 combustible. \u00c0 la tension maximale, la sortie de la pile \u00e0 combustible est domin\u00e9e par les effets \u00e9lectrocin\u00e9tiques. Dans la partie centrale de la courbe, la r\u00e9sistance lin\u00e9aire et ohmique de la pile \u00e0 combustible d\u00e9termine les caract\u00e9ristiques de sortie. Dans la partie de la courbe o\u00f9 le courant est \u00e9lev\u00e9 et la tension faible, la caract\u00e9ristique exponentielle est d\u00e9finie par la consommation d’\u00e9nergie \u00e0 un rythme plus rapide que celui auquel l’hydrog\u00e8ne et l’oxyg\u00e8ne peuvent se diffuser vers l’anode et la cathode pour fournir de l’\u00e9nergie.<\/p>\n\n\n\n

La sortie simul\u00e9e de la pile \u00e0 combustible permet de tester les performances de l’onduleur ou du convertisseur DC-DC, car ces charges consomment \u00e0 la fois du courant faible et du courant fort. Les r\u00e9sultats indiquent dans quelle mesure les charges peuvent maintenir leur puissance sous la tension variable de la pile \u00e0 combustible. Heureusement, vous n’avez pas besoin d’un syst\u00e8me de test complexe avec une r\u00e9sistance variable externe pour tester les onduleurs et les convertisseurs DC-DC. Tout ce dont vous avez besoin est une alimentation PSB.<\/p>\n\n\n\n

\u00c9conomisez de l’\u00e9nergie et r\u00e9duisez la temp\u00e9rature<\/h2>\n\n\n\n

Les charges \u00e9lectroniques ELR et les alimentations bidirectionnelles (source et absorption) PSB peuvent absorber de l’\u00e9nergie et la restituer au r\u00e9seau \u00e9lectrique avec un rendement exceptionnel de 96 %. Lorsque vous utilisez les charges ELR ou la fonction d’absorption des alimentations PSB, les onduleurs efficaces des deux instruments assurent la r\u00e9cup\u00e9ration d’\u00e9nergie r\u00e9g\u00e9n\u00e9rative afin de r\u00e9duire vos co\u00fbts d’\u00e9lectricit\u00e9. La r\u00e9injection de l’\u00e9nergie absorb\u00e9e au r\u00e9seau permet de r\u00e9duire les besoins de refroidissement de ces instruments qui peuvent produire et absorber jusqu’\u00e0 30 kW. Les instruments ont besoin de ventilateurs de plus petite capacit\u00e9 qui fonctionnent plus silencieusement et d’une infrastructure de refroidissement moins importante pour les maintenir \u00e0 une temp\u00e9rature de fonctionnement s\u00fbre. Profitez de la r\u00e9duction des co\u00fbts de fonctionnement et du fait que vous aidez l’environnement.<\/p>\n\n\n\n

Travaillez dans n’importe quel environnement de test automatis\u00e9<\/h2>\n\n\n\n

Les alimentations PSB et les charges ELR d’Elektro Automatik disposent de plusieurs interfaces pour permettre une communication et un contr\u00f4le faciles dans un nombre d’environnements de test. Les alimentations de la s\u00e9rie PSB et les charges ELR disposent d’interfaces USB et Ethernet en standard pour une connexion simplifi\u00e9e \u00e0 un PC. Gr\u00e2ce aux interfaces ModBus et Profibus en option, les instruments peuvent \u00eatre command\u00e9s par un automate programmable (PLC). Gr\u00e2ce \u00e0 l’interface CAN, les instruments peuvent s’interfacer avec un syst\u00e8me de contr\u00f4le automobile. C’est plus de flexibilit\u00e9 que ce que vous obtenez des autres fabricants d’alimentations et de charges \u00e9lectroniques.<\/p>\n\n\n\n

R\u00e9capitulatif<\/h2>\n\n\n\n

L’analyse des piles \u00e0 combustion est un processus complexe qui peut \u00eatre facilit\u00e9 par l’utilisation des bons outils. Elektro Automatik est le leader de l’\u00e9lectronique de puissance et propose plusieurs solutions pour le test des piles \u00e0 combustible sur le march\u00e9 automobile. Plus pr\u00e9cis\u00e9ment, les piles \u00e0 hydrog\u00e8ne sont consid\u00e9r\u00e9es comme l’un des types de carburant les plus propres que l’on puisse utiliser, avec peu ou pas d’\u00e9missions de carbone. Il est essentiel de garantir leur long\u00e9vit\u00e9 et leur efficacit\u00e9 pendant le fonctionnement et le stockage en testant r\u00e9guli\u00e8rement les piles \u00e0 combustible dans plusieurs industries, dont l’automobile.<\/p>\n\n\n\n

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Charges \u00e9lectroniques EL 9000 B<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Charges \u00e9lectroniques s\u00e9ries EL 3000 et EL 9000<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Charge \u00e9lectronique ELR 9000<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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Alimentations DC bidirectionnelles, EA-PSB 9000<\/strong><\/p>\n\n\n\n

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