Démarrage adaptatif des systèmes piles à combustible pour les conditions hivernales du Canada

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Tous les manufacturiers automobiles développent aujourd'hui des véhicules à pile à combustible (PAC) et les technologies de l'hydrogène sont mises en avant dans les politiques énergétiques provinciales et fédérales, en particulier pour réduire les émissions de GES. Néanmoins, le démarrage des systèmes PAC à très basse température (en dessous de 0C) reste un verrou scientifique important vis-à-vis des conditions hivernales du Canada. L'eau produite pendant la phase de démarrage peut geler et il devient essentiel de réchauffer la PAC à une température positive avant que la glace n'obstrue les canaux d'alimentation en gaz. L'objectif de ce programme de recherche est la conception de procédures de démarrage répondant à l'ensemble des conditions hivernales canadiennes pour les véhicules PAC. Le Department of Energy des états-Unis fixe des cibles à atteindre dans les prochaines années. En particulier, un démarrage autonome du système PAC jusqu'à -30C (énergie issue de l'hydrogène du réservoir) et un démarrage assisté par l'énergie des batteries sous les -30C. Aujourd'hui, ces cibles ne sont pas atteintes par les manufacturiers et, pour ce faire, ce programme de recherche propose l'idée novatrice de l'utilisation d'un algorithme d'identification pour le suivi d'un point de fonctionnement permettant un démarrage à froid adaptatif : rapide, peu énergivore et présentant les meilleurs taux de succès. Il s'appuie sur une preuve de concept réalisée sur une PAC de 500W permettant un démarrage autonome à -20C et offrant des performances supérieures aux meilleurs algorithmes de la littérature (durée et énergie consommée). Ce programme propose de pousser le concept à son maximum pour atteindre la cible d'un démarrage autonome à -30C. En dessous de -30C, une stratégie globale impliquera des échanges de puissance avec les batteries pour faciliter la montée en température (démarrage assisté) et une répartition de puissance entre la PAC et les batteries pour répondre aux sollicitations du véhicule.La meilleure prise en compte des conditions hivernales renforcera la compétitivité des véhicules hydrogènes et d'importantes retombées environnementales sont envisageables. En outre, la mise en place des techniques développées ne requièrent pas de longues et couteuses campagnes expérimentales. Elles permettront ainsi de diminuer les coûts de développement des systèmes PAC tout en améliorant leur temps de mise en marché (essentiel pour ce domaine hautement compétitif). Ceci est particulièrement important en regard du tissu industriel canadien où de nombreuses PME produisent des véhicules en petite série et doivent à la fois proposer des innovations technologiques importantes et limiter leurs coûts de R&D.