Découvrez comment les leaders de l'industrie développent et utilisent les piles à combustible.
SEGULA Technologies utilise MATLAB et Simulink pour surmonter les défis de développement courants en créant des modèles intégrant l'IA afin de réduire les délais et les coûts de production des piles à combustible.
En s'appuyant sur l'approche Model-Based Design, les ingénieurs de SEGULA ont économisé entre quatre et six semaines de travail en rationalisant le processus de développement initial. Leurs modèles personnalisés, adaptables à diverses applications, évaluent le dimensionnement optimal des composants, la production d'énergie et les fonctionnalités de contrôle. Les modèles permettent de valider les designs, d'optimiser l'efficacité énergétique et de simuler les interactions entre les composants de la pile à combustible.
« En partant d’un modèle Simscape, nous gagnons entre quatre et six semaines sur le temps de développement initial. »
Machine SEGULA
Des voitures particulières aux camions longue distance, en passant par les locomotives et les équipements lourds, les moteurs à combustion interne (ICE) sont remplacés par des alternatives plus écologiques, notamment les piles à combustible. Les piles à combustible offrent l'autonomie et la densité de puissance nécessaires pour permettre à un véhicule de fonctionner pendant 8 heures. Nuvera utilise MATLAB® et Simulink® pour concevoir le software qui contrôle son moteur à pile à combustible. Ce dernier comprenant généralement des centaines de piles à combustible empilées avec du liquide de refroidissement s'écoulant entre elles, ainsi qu'une pompe à liquide de refroidissement et un compresseur d'air.
« Les piles à combustible sont meilleures que les batteries lorsqu'une longue autonomie est requise, ou lorsque la charge de la batterie prend trop de temps, ce qui les rend idéales pour les bateaux, les avions, les camions, les bus et les véhicules d'intervention d'urgence. »
Moteur à pile à combustible Nuvera série E
Pour atteindre son objectif d'exploitation de la production d'énergie future, Plug Power Inc. conçoit et développe des systèmes d'énergie sur site basés sur des piles à combustible. Ils utilisent les outils MathWorks® pour améliorer la performance des produits, réduire les coûts et optimiser les processus de fabrication et d'intégration. Avec MATLAB® et Simulink®, ils développent et testent des algorithmes, simulent des composants et des systèmes et rationalisent le processus de développement, de l'idée à l'implémentation.
« Nous n'avons pas le temps d'étudier et vérifier nos algorithmes avec C ou C++. Heureusement, MATLAB nous permet de tester nos idées avec seulement quelques lignes de code. Cela nous fait gagner beaucoup de temps et nous rapproche de notre objectif de création d'un système d'énergie sur site commercialement viable. »
Système de pile à combustible Plug Power®
Plus de 100 véhicules à pile à combustible du parc d'essai Daimler AG (anciennement DaimlerChrysler®) sont exploités par des conducteurs ordinaires dans des conditions de conduite réelles à travers le monde entier. À des fins exclusives de développement, chaque véhicule est équipé d'un système télématique puissant qui capture des données relatives à la performance du véhicule et aux habitudes d'utilisation du conducteur, depuis les coordonnées GPS du véhicule, le niveau de remplissage du réservoir de carburant et la vitesse du véhicule jusqu'à la position de la pédale d'accélérateur sous le pied du conducteur.
« Auparavant, Daimler utilisait Excel pour effectuer cette analyse, une tâche qui nécessitait des centaines d'heures d'ingénierie pour être configurée, un employé à temps plein pour effectuer la maintenance et de nombreuses étapes manuelles à réaliser à chaque fois. Aujourd'hui, un script MATLAB automatisé permet à l'équipe d'accéder aux mêmes résultats via un navigateur web. »
Véhicule de test Daimler AG à pile à combustible
Challenge X, une compétition parrainée par General Motors et le Département de l'Énergie des Etats-Unis, invite 17 équipes d'étudiants nord-américains à repenser le design d'un véhicule Chevrolet Equinox. L'objectif est de diminuer les émissions polluantes et la consommation de carburant, tout en préservant la performance et la sécurité du véhicule. L'UWAFT (University of Waterloo Alternative Fuels Team) est arrivée en tête lors de la première année de la compétition prévue sur une durée de trois ans, avec son design de véhicule à pile à combustible. L'UWAFT a également remporté le prix « MathWorks Crossover to Model-Based Design » pour ses réalisations exceptionnelles en matière de création, de simulation et d'analyse de modèles pour le design de véhicules et le contrôle de sous-systèmes.
« Nous avons été la seule équipe à utiliser des piles à combustible dans le groupe motopropulseur. Les logiciels MathWorks pour l'approche Model-Based Design nous ont permis non seulement de réduire le temps nécessaire pour prototyper et simuler nos designs de systèmes de véhicules, mais aussi d'établir la viabilité de la technologie des piles à combustible. »
L'équipe de l'Université de Waterloo démontre les performances de son véhicule écoénergétique lors de la compétition Challenge X.
Le bus hybride à pile à combustible (FCHB) qui transporte les étudiants et les professeurs de l'Université du Delaware sur le campus via la voie rapide de 10 km démontre bien la puissance et les avantages de la technologie des piles à combustible. Le bus est zéro émission et beaucoup plus silencieux que ses homologues diesel. De plus, il peut être ravitaillé et entretenu à un seul endroit, ce qui réduit les coûts d'infrastructure. Enfin, son design hybride série le rend particulièrement efficace pour une conduite avec des arrêts fréquents et des vitesses relativement basses sur les voies de bus urbains.
« Grâce à MATLAB et Simulink, des chercheurs de l'Université du Delaware ont modélisé le FCHB, analysé les données issues de ses nombreux capteurs embarqués, amélioré sa stratégie de gestion de l'alimentation et acquis des connaissances clés sur l'optimisation du design des bus à pile à combustible. »
Bus hybrides série à pile combustible de l'Université du Delaware
