Contraintes thermiques autour d un système pile à combustible embarqué sur un véhicule 5 Avril 2006

Documents pareils
2.0. Ballon de stockage : Marque : Modèle : Capacité : L. Lien vers la documentation technique :

de faible capacité (inférieure ou égale à 75 litres) doivent être certifiés et porter la marque NF électricité performance.

Le chauffe-eau thermodynamique à l horizon

SyScroll Air EVO Pompes à chaleur réversibles

Et la ventilation créa l eau chaude

Pompes à chaleur pour la préparation d eau chaude sanitaire EUROPA

Système d énergie solaire et de gain énergétique

Variantes du cycle à compression de vapeur

Eau chaude Eau glacée

Pompe à chaleur Air-Eau. Confort et économies

L énergie de l air extérieur pour une eau chaude sanitaire naturellement moins chère

REFROIDISSEMENT VÉHICULE UN CONDENSÉ DE CONNAIS SANCES POUR LES GARAGES

QU EST-CE QU UN CHAUFFE-EAU THERMODYNAMIQUE?

ALFÉA HYBRID DUO FIOUL BAS NOX

Chaudières et chaufferies fioul basse température. Olio 1500, 2500, 3500, 4500, 7000

Le séchage des ateliers :

La relève de chaudière, une solution intermédiaire économique et fiable.

Yutampo La solution 100 % énergie renouvelable

Économie d énergie dans les centrales frigorifiques : La haute pression flottante

P7669 MACHINE A VAPEUR MINIATURE P7669R A mouvement alternatif P7669T Turbine

DDPAsa CLIM AUTONOME ET RAFRAICHISSEURS A HAUT RENDEMENT MINICOOL : L ÉCONOMIE VERTE. Économie de combustible. 100% Écologique.

Electrique / eau chaude. Discret. Rideaux d air ventilation seule. Simple - intelligent. Confortable - innovant

C Nias Dual. Chaudières murales à tirage forcé, foyer étanche et ballon eau chaude sanitaire. chaleur à vivre. Nord Africa

Eau chaude sanitaire FICHE TECHNIQUE

<< easylife.dedietrich-thermique.fr >> Wingo EASYLIFE

Le chauffe-eau à pompe à chaleur: fiche technique à l intention des installateurs

ITEX Échangeur de chaleur à plaques et joints

Bus hybrides Scania : un concept novateur qui améliore le rendement de 25 %

de l eau chaude pour toute l a famille, disponible à tout moment. Pompe à chaleur pour la production d Eau Chaude Sanitaire pompes á chaleur

VI Basse consommation inverter

NOTICE D INSTALLATION

Fluide Frigorigène R407C HRW. de 5.8 à 38.1kW. Pompes à chaleur sur boucle d'eau Modèles 019 à 120. de 5.3 à 30.0kW

Incitants relatifs à l installation de pompes à chaleur en Région wallonne

Formation Bâtiment Durable :

la climatisation automobile

Aide à l'application Preuve du besoin de réfrigération et/ou d humidification de l air Edition mai 2003

Autos électriques ou hybrides

L opération étudiée : le SDEF

Annexe 3 Captation d énergie

T.Flow Activ. Chauffer l eau. EXPERT

AQUASNAP TOUT INTÉGRÉ RIEN À AJOUTER 30RY/30RYH REFROIDISSEURS DE LIQUIDE / POMPES À CHALEUR GAINABLES

Comment peut-on produire du chauffage et de l'eau chaude à partir de l'air? EFFICACITÉ POUR LES MAISONS

ballons ECS vendus en France, en 2010

Auré. AuréaSystème. Les solutions solaires. Chauffe-Eau Solaire. Combiné Solaire Pulsatoire 90% Système solaire AUTO-VIDANGEABLE et ANTI-SURCHAUFFE

MOBILAIR M 13 M 15 M 17 Avec le PROFIL SIGMA de réputation mondiale

Vannes à 2 ou 3 voies, PN16

Énergie décentralisée : La micro-cogénération

Automobile & Mécanique agricole. Sources CNIDEP, IBGE

Guide de montage. CTS 602 by Nilan. Compact P. Compact P Solaire. Compact P Rafraichissement. Compact P Rafraichissement Solaire

J O U R N E E S G EOT H E R M I E EN R E G I O N C E N T R E

PARTENAIRE VERS UNE GESTION DURABLE ET PERFORMANTE DE VOTRE ÉNERGIE PRODUCTION DE CHALEUR

SYSTÈME DE DALLE ACTIVE ACTIV+ TEMPÉRISATION DE DALLE POUR CHAUFFER OU RAFRAÎCHIR LE CONFORT POUR LE TERTIAIRE

L offre DualSun pour l eau chaude et le chauffage (SSC)

boilers pompe à chaleur L eau chaude ne vous aura jamais paru aussi agréable

1 ROLE ET DESCRIPTION DES DIESELS D ULTIME SECOURS

LES DIFFÉRENTS MODES DE CHAUFFAGE

Dalle Activ Kerkstoel Activation du noyau de béton

Les besoins en eau de refroidissement des centrales thermiques de production d électricité. Alain VICAUD - EDF Division Production Nucléaire

LE CHAUFFAGE. Peu d entretien. Entretien. fréquent. Peu d entretien. Pas d entretien. Pas d entretien. Entretien. fréquent. Peu d entretien.

GAMME RÉSIDENTIELLE ET PETIT TERTIAIRE

Installateur chauffage-sanitaire

Infos pratiques. Choisir sa solution de production d eau chaude sanitaire (ECS) Solution économique. Solution confort. Les chauffe-eau solaires

Présentation du 04 décembre 2014 CONFERENCE POLLUTEC

Appel à propositions n PTD/10/001. Annexe 4 Cahier des charges

Comment économiser de l électricité dans le bloc traite?

Système de chauffage Alde Sûr, économique et respectueux de l environnement

ZA SUD - RUE PASCAL FALAISE - Tél Mobile Mail : info@dynapneu.fr - Site :

consommations d énergie

Armoire de traitement d'air. Ciatronic System. Solutions pour data centers N D

Système à débit variable T.One

GROUPE HOLDIM Leader mondial de l optimisation moteur. DYNORACE 2WD /DF2 Banc 2 roues motrices. Banc de puissance Disponible en 3 versions :

ROTEX Solaris - Utiliser l énergie solaire gratuite. Nouveau : Chauffe-eau électro-solaire ROTEX HybridCube 343/0/0

SYNOPTIQUE GTB Architecture Générale

produit De l eau chaude sanitaire à volonté Préparateurs ECS et accumulateurs d énergie Weishaupt

>> Une solution pour chaque projet

Et si l avenir de votre CFD passait par OPEN FOAM?

Le guide du. chauffe-eau. Réponses d experts

Energies. D ambiance REFERENCES : ACTIONS MENEES : CONTACT : DESCRIPTION TECHNIQUE DES ACTIONS ENGAGEES : GAINS OU BENEFICES DEGAGES : renouvelables

FICHE TECHNIQUE ENERGIE «Eau Chaude Sanitaire - ECS»

QUEL EST LE CLIMATISEUR LE PLUS ADAPTÉ À VOS BESOINS?

Domosol : Système solaire combiné (SSC) de production d eau chaude et chauffage

Babcock Wanson. Bienvenue. L expertise thermique au service de l environnement dans l industrie

Pompes à huile et à eau Pierburg. Maintenant également disponibles sur le marché de la rechange

Répertoire de simulations en Maison Individuelle. Solutions gaz. Toujours à vos côtés. Solutions électriques. Solutions RT 2012.

Multisplit premium Duo / DC Inverter

ETUDE SCOOTER HYBRIDE PIAGGIO MP3 ( L hybridation(adtdelle(un(intérêt(sur(un(scooter(?(

Le système FLEX Une solution intelligente pour le chauffage et la production d eau chaude

Tours de refroidissement Technologie environnementale

CHALLENGE FORMULA CLASSIC

Compteurs d Energie Thermique & Systèmes associés

Chapitre 11 Bilans thermiques

Theta Double service BFC, SGE, SGS pour 20/30/40 kw capacité de chauffe

Fiche explicative pour la saisie des équipements du génie climatique dans la RT2012

Avanttia Solar. Chaudière Hybride CONDENSATION. L innovation qui a du sens

Production d eau chaude sanitaire thermodynamique, que dois-je savoir?

BREVET DE TECHNICIEN SUPÉRIEUR AGRICOLE SUJET

K16 CARACTERISTIQUES GENERALES PUISSANCES ENCOMBREMENT VERSION COMPACT ENCOMBREMENT VERSION INSONORISEE DEFINITION DES PUISSANCES

Réussir son installation domotique et multimédia

NF X GAZ. Sommaire. Page

RELAIS STATIQUE. Tension commutée

Transcription:

Ingénierie Véhicule Direction de la Recherche Contraintes thermiques autour d un système pile à combustible embarqué sur un véhicule 5 Avril 2006 Robert YU, Gérard OLIVIER, Pascal ARCHER

Sommaire! 1 Introduction! Système PàC de traction avec reformeur embarqué! Thermique du Module de Puissance, des organes de traction électrique, et de l habitacle! 2 Module de puissance PàC, véhicule! Puissance, Température! Contraintes Véhicule: taille du radiateur, débit d air! Liquide de refroidissement à faible conductivité électrique, compatibilité matériaux! Démarrage à froid, et température négative! 3 Composants traction électrique! Moteur électrique, électroniques de puissance! Batteries! 4 Confort thermique! Chauffage et climatisation! 5 Conclusion et Perspectives 2 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

Introduction 3 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

1. Introduction: thermique véhicule PàC Confort thermique: - Chauffage - Climatisation Véhicule et Environnement: -Radiateur -Débit d air -Froid: -18 C -Chaud: 45 C Module de puissance: - Stack et Ras à refroidir - Récupération de l eau - Mise en action et démarrage à t négative Traction électrique: - machines électriques - électroniques de puissance - batteries 4 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

Module de puissance et véhicule 5 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

2. Module de Puissance: Rôles du système de refroidissement T ext air Compresseur Liquide de refroidissement Radiateur Carburant Reformeur H 2 Stack H 2 O Chauffage de l habitacle Refroidissement de gaz Refroidissement et chauffage du stack Récupération de l eau 6 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

2. Problématique: Puissance et température 120 à refroidir exemple à Pmax Véhicule PàC 65 Kw Température 200 C 150 C Ts C 60 C RAS1 Pré-A 60kw Haute T C (>Ts) Stack RAS BP2 RAS BP2 60kw Basse T C (<Ts+10 C) Condenseur Condenseur r Cathode Cathode Anode Puissance kw Véhicule Conventionnel Cas moteur Diesel 65kw T C 400 C 110 C 45 kw à refroidir 50 kw 40kw, 110 C Moteur thermique RAS Gaz d échappement 50kw, 400 C Evolution: EGR Puissance élevée, température faible Puisance kw Radiateur 3X+performant 7 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

2. Remarque sur l échange thermique à basse t C P évac = hs eau-air (Te eau -Te air )= (QCp) air (T s -T e ) air (QCp) T air (kw) Teau=100 C Ts.air Te air 60 kw Te eau Tair entrée Puissance évacuable 20 C 45 C 100 C 88 kw 60 kw Teau entrée 60 C 44kw 16 kw Teau=60 C Tair=45 C Ts.air 16kw 50% 25% La difficulté thermique est amplifiée par la faible niveau de T du système 8 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

Contraintes véhicule Introduction: le transport des calories Moteur Eau Air Eau Radiateur Air (QρCp) eau (T s -T e ) hs (QCp) air (T s -T e ) eau eau-air (T eeau -T eair ) air T s < 100 C T s.air Q>8000 l/h T e T e.air Q air L ensemble de calories doit être évacué par l air 9 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

2. Contraintes véhicule: échange thermique avec l air Puissance évacuable d un radiateur Performance Thermique du radiateur Débit d air du radiateur (Vair=10-15% Vvéhicule) Section frontale (Contrainte) Pression créée par l avancement véhicule Ou le ventilateur Perméabilité des échangeurs Épaisseur, pas d ailettes, pas de tubes Empilement des échangeurs en face avant (contradiction performance / perméabilité) Section frontale (Contrainte) 10 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

2. Contraintes véhicule: la pression créée par avancement véhicule: entrée d air, Cx "Vitesse d air du radiateur = 10 15% de Vitesse véhicule " Limitation par la pression créée par l avancement véhicule (entrée d air, Cx ) " Limitation par la perméabilité des échangeurs: Échangeur performant en thermique = Échangeur moins perméable "Donc limitation du débit d air et de (QCp)air "Nécessité d optimiser la performance des échangeurs et leur perméabilité Pression créée par Avancement véhicule P 200 km/h 160 km/h 100 km/h P Meilleure perfo thermique Perméabilité des échangeurs Débit d air Perte débit d air 11 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

2. Particularité du Module de Puissance PàC Pile + Reformeur ont besoin de l eau desionisée: Autonome en eau: Forte puissance (refroidissement de gaz d échappement) Faible niveau de température de refroidissement Gel à température négative Corrosion liée à l eau désionisée et compatibilité des matériaux Les composants conventionnels sont incompatibles avec l exigence de la Pile : Un liquide de refroidissement de faible conductivité électrique Les canalisation et les échangeurs doivent être en inox Nouveau liquide de refroidissement 12 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

2. Démarrage à froid et d autres contraintes thermiques Démarrage à froid: Le Stack représente 60% de l inertie thermique du système L inertie thermique du système PàC est la double d un moteur thermique, => mise en température lente Rendement du stack + 1% toutes les +10 C entre 20 et 80 C => 2% sur consommation en carburant toutes les 10 C Température négative Gel du système d eau désionisée Comportement stack Liquide de refroidissement antigel, anticorrosion, et de faible conductivité électrique, compatible avec le stack Homogénéisation de température du stack, contrôle de température de gaz 13 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

Organes de traction électriques 14 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

3. Organes de traction électrique #Machine électrique: Résistance thermique importante Conductivité thermique transversale équivalente de l ordre de 1 au lieu de 340 w/ C/m Résistances thermiques en série Point chaud: Têtes de bobine Refroidissement à eau: compacité, performance Rendement diminue avec la température Bobine Liquide de refroidissement Limite en température de bobine: refroidissement à basse température (50-70 C) #Électroniques de puissance: Refroidissement à eau: compacité, performance Limite en température de jonction (normalement à120 C) Fatigue thermique: éviter les oscillations de température du liquide refroidissement Limite en température de jonction: refroidissement à basse température (50-70 C) 15 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

#Batteries: 3. Batteries Plage de fonctionnement: 0 50 C: un chauffage serait nécessaire à grand froid Rendement et durée de vie fortement liés fortement à la température Quantité de puissance est relativement limitée Refroidissement à air: Extraction de l air de l arrière de l habitacle (climatisé): Toyota Prius 1&2; Évaporateur additionnel à l arrière: Honda Civic IMA; Ford Escape Refroidissement à eau: Circuit d eau avec un radiateur (Renault démonstrateur Master électrique) Circuit d eau avec un radiateur + un évaporateur additionnel 16 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

Thermique de l habitacle 17 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

Chauffage de l habitacle et désembuage/dégivrage: 4. Confort thermique Nécessité de 2 à 6 kw thermique selon la température ambiante Calories disponibles proche ou moins d un véhicule conventionnel, mais avec des sources diverses Inertie thermique double d un moteur thermique => Doubler le durée nécessaire pour atteindre le confort thermique Nécessité d un chauffage d appoint à température négative Climatisation Nécessité d un compresseur électrique de 3 kw électrique Avantage du système PàC: disponibilité d une source haute tension => réduction de coûts des organes électriques 18 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

Conclusion / perspectives 19 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

5. Conclusion #Optimisation du système de refroidissement: meilleur circuit selon les contraintes thermiques, gestion thermique du système #Recherche d un liquide de refroidissement spécifique (antigel, anti-corrosion, et de faible conductivité électrique) pour pouvoir utiliser des composants conventionnels #Optimisation du système pour le fonctionnement à température négative, et lors de la mise en température #Recherche des solutions économiques de chauffage de l habitacle et du stack 20 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule

5. Perspectives #Augmentation de la température de fonctionnement du système: Pile haute température: 110-120 C ou plus afin d augmenter la capacité du système de refroidissement #Amélioration du rendement du stack #Humidificateur performant, compact, et à faible perte de charge #Étude et modèles couplés en thermique, aéraulique, et pneumatique du système complet 21 Direction de la Recherche Ingénierie Véhicule