Bien que la pile à combustible soit encore principalement utilisée sur les véhicules utilitaires, seules les marques Toyota, Honda et Hyundai en proposent sur les voitures particulières. Cependant, cet article étant consacré aux voitures particulières, et les autres modèles de comparaison étant également des voitures particulières, nous prenons ici la Toyota Mirai comme exemple.
Le système de gestion thermique de la pile à combustible présente les trois points principaux suivants :
exigences de dissipation de chaleur des réacteurs à pile à combustible
Le réacteur est le siège de la réaction hydrogène-oxygène et génère de la chaleur tout en produisant de l'électricité. L'augmentation de température contribue à accroître la puissance de décharge du réacteur, mais la chaleur ne peut être récupérée ; il est donc nécessaire que l'eau produite par la réaction et le fluide de refroidissement du réacteur circulent ensemble pour dissiper la chaleur.
Le maintien de la température du réacteur permet de contrôler efficacement la puissance de sortie afin de répondre aux besoins dynamiques du système de propulsion. La chaleur générée par l'électronique de puissance du réacteur et de l'onduleur du moteur peut être utilisée pour le chauffage du poste de pilotage en hiver.
Le problème du démarrage à froid du réacteur
Le réacteur à pile à combustible ne peut pas fournir directement d'électricité à basse température ; il doit donc être réchauffé par une source de chaleur externe avant de pouvoir fonctionner normalement.
À ce stade, le circuit de dissipation de chaleur mentionné ci-dessus doit être inversé en un circuit de chauffage, et la commutation à ce stade peut nécessiter une vanne de régulation de circuit similaire à une vanne à trois voies.
Le chauffage peut être assuré par un dispositif externe.radiateur électrique PTCL'énergie de chauffage électrique est fournie par la batterie. Il semble qu'il existe également une technologie permettant au réacteur de générer sa propre chaleur, de sorte que l'énergie produite par la réaction soit principalement convertie en chaleur pour réchauffer le corps du réacteur.
Refroidissement Booster
Cette partie est comparable au fonctionnement d'une voiture hybride mentionné précédemment : pour répondre aux besoins énergétiques du réacteur, la quantité d'oxygène réactif doit également être suffisante. L'admission d'air doit donc être pressurisée afin d'en augmenter la densité et, par conséquent, le débit massique d'oxygène. C'est pourquoi un système de refroidissement post-suralimentation est nécessaire. Ce système peut être intégré en série dans le même circuit de refroidissement, sa plage de température étant relativement proche de celle des autres composants.
Véhicules purement électriques
En définitive, les véhicules 100 % électriques sont aujourd'hui les plus populaires sur le marché. La recherche et le développement en matière de gestion thermique des véhicules électriques ont été menés par tous les grands constructeurs et équipementiers automobiles. Voici trois points principaux qui les distinguent des autres types de véhicules :
préoccupations liées à l'hivernage
L'autonomie est principalement due à la densité énergétique de la batterie, à la consommation électrique du véhicule et à la résistance au vent, qui sont des aspects non liés à la gestion thermique, mais qui le sont beaucoup moins en hiver.
Afin de garantir le confort dans le cockpit et le démarrage à froid de la batterie haute tension, le système de gestion thermique consomme beaucoup d'énergie électrique, et une réduction significative de l'autonomie hivernale est désormais la norme.
La principale raison est que la génération de chaleur du système de propulsion d'un véhicule purement électrique est bien supérieure à celle du moteur et de la batterie, et qu'elle est sensible à la température.
Actuellement, des solutions courantes telles que les systèmes de pompe à chaleur, le chauffage du système de propulsion et la récupération de la chaleur ambiante via le cycle du compresseur alimentent l'habitacle et la batterie ; le Weimar EX5 en est également un exemple.appareils de chauffage diesel, l'utilisation d'une partie de la chaleur de combustion du diesel pour assurer le préchauffage de la batterie et de la cabine (résistances PTC), il existe une autre technologie, celle de l'auto-échauffement de la batterie, qui permet, lors du démarrage de la batterie, de chauffer chaque unité de batterie avec une petite quantité d'énergie, réduisant ainsi la dépendance aux circuits d'échange thermique externes.
Date de publication : 20 avril 2023
