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PRÉSENTATION KIT EXPÉRIMENTAL PILE À COMBUSTIBLE avec l’application outil de coupe Parcours STI2D Démo vidéo disponible : ICI. Présentation du produit. Un produit industriel abouti Sécateur Infaco Electrocoup F3005 : outil de coupe électrique. Présentation du produit. - PowerPoint PPT Presentation
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Pragma Industries SASZ.A. de Bassilour665 rue de Bassilour64210 Bidart - France
Bus. +33 (0) 559 512 755Fax. +33 (0) 559 230 [email protected]
PRÉSENTATION KIT EXPÉRIMENTAL
PILE À COMBUSTIBLEavec l’application outil de coupe
Parcours STI2D Démo vidéo disponible : ICI
Présentation du produit
• Un produit industriel abouti
Sécateur Infaco Electrocoup F3005 : outil de coupe électrique
Présentation du produit
• Des contraintes d’utilisation réelles
– Contrainte de masse : batterie de 2.4kg portée sur le dos de l’utilisateur.
– Recharge des batteries : temps de charge > 6h.
– Durée de vie du système : nombre de cycles de charge batterie limité, dégradation de l’autonomie.
• Une solution industrielle envisageable
– Mise en place d’un système d’alimentation du sécateur avec de l’hydrogène.
– Conversion de l’énergie de l’hydrogène en énergie électrique par une pile à combustible.
– Système plus léger, temps de charge réduit à 20 minutes.
Support pédagogique
• Un support pédagogique représentatif de la solution industrielle
Pile à combustible (50 W)
Super Condensateurs
Réservoir d’hydrogène 20L
Régulateur de pression
Carte électronique de gestion de la pile
Convertisseur DC/DC
Robinet hydrogène
Support pédagogique
• Un support pédagogique représentatif de la solution industrielle
Support pédagogique
• Un système entièrement didactisé
Sécateur électrique caréné dans boite transparente pour la sécurité des élèves
Boitier monté sur harnais dorsal Infaco
Carte NI avecinterface USB
Logiciel d’acquisition développé sous
LabVIEWTM
Composition du kit pédagogique
Le kit pédagogique comprend :
Un ensemble pile à combustible de 50 W+ carte électronique de gestion/acquisition + réservoir d’hydrogène 10NL rechargeable
Un module d’hybridation comprenant convertisseur DC/DC et bloc de super condensateurs
Un sécateur électrique Infaco Electrocoup F3005**
Un logiciel d’acquisition de données développé sous LabVIEWTM
+ modèle de simulation MATLABTM (Simulink)
Un support pédagogique complet (disponible en français et en anglais) comprenant :o Fiches pédagogiques sur les thématiques de la pile à combustible, de l’énergie et du développement durableo Ensemble d’exemples de Travaux Pratiques réalisables autour du dispositifo Dossier technique de l’application industrielle, comprenant les diagrammes UML et SysML du produito Plans de conception (CAO) de la pile à combustibleo Schémas électroniques des cartes embarquéeso Code du logiciel embarqué sur le microprocesseur de la carte de gestion
L’ensemble des éléments est caréné dans des boites transparentes pour permettre un accès visuel tout en assurant la sécurité des élèves, le tout fixé sur un harnais dorsal.
système portable vers d’autres applications*
Composition du kit pédagogique
Le kit pédagogique permet :
• De découvrir le fonctionnement d’une pile à combustible.
• De manipuler un système basé sur une technologie innovante.
• De découvrir et d’étudier les enjeux économiques et écologiques actuels.
• D’étudier un système industriel et d’acquérir des compétences étendues liées au triptyque « Matière – Énergie – Information ».
• De répondre à la transversalité de l’enseignement du parcours STI2D.
Objectifs de formation Compétences attendues Solution Kit pédagogique Pragma Industries
O1Caractériser des systèmes privilégiant un usage raisonné du point de vue développement durable.
CO1.1Justifier les choix des matériaux, des structures d’un système et les énergies mises en œuvre dans une approche de développement durable.
CO1.2 Justifier le choix d’une solution selon des contraintes d’ergonomie et d’effets sur la santé de l’homme et du vivant.
Objectifs et compétences du tronc commun STI2D
Société et développement durable
Etude de documentsréglementaires
Déclaration de conformité CE Fiche de données sécurité Hydrogène
Etude du choix des matériaux
Plaques dipolaires en graphite Réservoir d’hydrures pour stockage d’hydrogène
• Etude des matériaux utilisés dans une approche d’éco conception• Etude de l’impact environnemental produit
• Comparatif des différentes technologies de stockage de H2, des batteries
• Etude des aspects sécurité et des normes environnementales liés au produit• Etude de l’impact sur l’homme : confort d’utilisation, ergonomie• Comparatif de solutions techniques (outillage manuel, électrique,
thermique), impact sur l’utilisateur
Objectifs de formation Compétences attendues Solution Kit pédagogique Pragma Industries
O2Identifier les éléments permettant la limitation de l’Impact environnemental d’un système et de ses constituants.
CO2.1Identifier les flux et la forme de l’énergie, caractériser ses transformations et/ou modulations et estimer l’efficacité énergétique globale d’un système.
CO2.2Justifier les solutions constructives d’un système au regard des impacts environnementaux et économiques engendrés tout au long de son cycle de vie.
Société et développement durable
Pile à combustible
Carte de gestion
Convertisseur DC/DC
Carte d’hybridation
Sécateur électrique
Energie hydrogène
Energie mécanique
η = 94 %η = 45 % η = 95 % η = 92 %
Rendement global
η = 38 %
Système hybride PàC + SC
Système batteries NiMH
Système batterie Li Ion
Etude comparatives
Bilan économiqueImpact produit
U=12 VI=3.2 A
U=12 VI=3 A
U=50 VI=0.6 A
U=48 VI=9 A
Objectifs et compétences du tronc commun STI2D
Etude des flux énergétique et rendements
• Etude des différentes formes d’énergie (chimique, électrique, mécanique)• Etude des moyens de conversion de l’énergie• Détermination du rendement énergétique d’un élément• Détermination du rendement énergétique global d’un système
• Analyse du cycle de vie d’une solution technologique• Comparatifs d’utilisation des solutions techniques d’un point de
vue économique et écologique
Système hybride PàC + SC
Système batteries NiMH
Système batterie Li Ion
Objectifs de formation Compétences attendues Solution Kit pédagogique Pragma Industries
O3Identifier les éléments influents du développement d’un système.
CO3.1Décoder le cahier des charge fonctionnel d'un système.
CO3.2Evaluer la compétitivité d'un système d'un point de vue technique et économique.
Technologie
Utilisateur
Sécateur à pile à combustible
Bois, végétaux
Permettre de travailler une journée complète avec un système portatif
léger
Sécateur à pile à combustibleEnvironnement
Masse système
Normes
Bois, végétauxUtilisateur
Autonomie
Energie Hydrogène
Objectifs et compétences du tronc commun STI2D
Etude de diagrammes de fonctionnement
Diagramme fonctionnel externe Diagramme fonctionnel interne
Comparatif de solutions techniques
• Dégager les avantages et les inconvénients d’une solution d’un point de vue technique et économique
• Déterminer la solution la plus pertinente au regard des besoins de l’utilisateur
• Etude de cahier des charges fonctionnel d’un produit et réalisation de diagramme fonctionnel
Objectifs de formation Compétences attendues Solution Kit pédagogique Pragma Industries
O4Décoder l’organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d’un système.
CO4.1 Identifier et caractériser les fonctions et les constituants d’un système ainsi que ses entrées/sortie.
CO4.2Identifier et caractériser l’agencement matériel et/ou logiciel d’un système.
Technologie
Alimenter
Gérer le fonctionnement de
l’alimentation
Réaliser la coupe
A0
A1
A2
A3Brancheà couper
Branchecoupée
MesuresCourants/tensions
Energiehydrogène
Energieélectrique
MesuresCourants/tensions
Contraintes fonctionnement
Commandeutilisateur
Actionutilisateur
Energieélectrique
Etude dediagrammesfonctionnels
SADT Niveau A0
Objectifs et compétences du tronc commun STI2D
Etude de plansde conception
Etude de code logicielCode microcontrôleur PIC
• Etude CAO (Inventor, Solidworks, Catia…)• Comprendre l’agencement et le fonctionnement
interne d’une pile à combustible d’un point de vue mécanique, fluidique
• Réalisation de diagrammes fonctionnels de type SADT
Objectifs de formation Compétences attendues Solution Kit pédagogique Pragma Industries
O4Décoder l’organisation fonctionnelle, structurelle et logicielle d’un système.
CO4.3Identifier et caractériser le fonctionnement temporel d’un système
CO4.4Identifier et caractériser des solutions techniques relatives aux matériaux, à la structure, à l’énergie et aux informations (acquisition, traitement transmission) d’un système.
Technologie
Etude de diagrammesfonctionnels
Diagramme d'états-transitions (SysML)
Objectifs et compétences du tronc commun STI2D
• Etudier le fonctionnement temporel d’un système à travers l’utilisation de diagramme SysML
Etude de plans de conception
Plan CAO des plaques bipolaires Schémas des cartes électroniques
• Etudier l’agencement mécanique des composants de la pile à combustible
• Etudier les éléments d’acquisition d’information système
Objectifs de formation Compétences attendues Solution Kit pédagogique Pragma Industries
O5Utiliser un modèle de comportement pour prédire un fonctionnement ou valider une performance.
CO5.1 Expliquer des éléments d’une modélisation proposée relative au comportement de tout ou partie d’un système.
CO5.2 Identifier des variables internes et externes utiles à une modélisation, simuler et valider le comportement du modèle.
CO5.3 Évaluer un écart entre le comportement du réel et le comportement du modèle en fonction des paramètres proposés.
Technologie
Objectifs et compétences du tronc commun STI2D
• Savoir prédire le fonctionnement théorique d’un système grâce aux outils de simulation MatlabTM et Simulink
• Comparer les résultats théoriques et les résultats pratiques grâce au logiciel d’acquisition LabVIEWTM
• Etendre la simulation à divers systèmes afin de dimensionner et de concevoir d’autres applications utilisant la pile à combustible
Etudes comparatives théorie/pratique
Logiciel d’acquisition (LabVIEWTM)
Logiciel de simulationMatlabTM (Simulink)
Objectifs de formation Compétences attendues Solution Kit pédagogique Pragma Industries
O6Communiquer une idée, un principe ou une solution technique, un projet, y compris en langue étrangère.
CO6.1Décrire une idée, un principe, une solution, un projet en utilisant des outils de représentation adaptés.
CO6.2Décrire le fonctionnement et/ou l’exploitation d’un système en utilisant l'outil de description le plus pertinent.
CO6.3Présenter et argumenter des démarches, des résultats, y compris dans une langue étrangère.
Communication
Etude dediagrammes SysML
Support pédagogiquedisponible en anglais
Objectifs et compétences du tronc commun STI2D
• Savoir utiliser les outils de représentation (SysML, plans CAO…) afin de représenter et communiquer au mieux une solution, un projet
• Acquérir des notions et du vocabulaire technique grâce au support pédagogique entièrement disponible en anglais
Objectifs de formation Energie et Environnement Innovation Technologique et Eco Conception Système d’information et numérique
EE1 – ITEC1 – SIN1Imaginer une solution, répondre à un besoin
EE2 – ITEC2 – SIN2Valider des solutions techniques
EE3 – ITEC3 – SIN3Gérer la vie d’un produit/système
Un programme adapté aux spécialités EE, ITEC, SIN
Objectifs et compétences spécialités STI2D
Conception d’un packaging industriel optimisé pour l’ensemble kit sécateur
Réalisation mécanique grâce aux outils de CAO
Conception de solution technique en accord avec le triptyque Matière - Energie - Information
Simulation grâce aux outils Matlab /Simulink et essais pratiques grâce à la carte d’acquisition transportable sur d’autres systèmes
Expérimenter différents types de stockage d’énergie.Déterminer l’impact des paramètres de stockage (pression/température…)
Réalisation de structures pour le système pile à combustible + carte d’acquisition pour d’autres applications (ex : voiture radiocommandée, vélo électrique…)
Concevoir un nouveau système à base de pile à combustible en utilisant les outils de représentation UML/SysML
Planifier un projet de réalisation (diagramme de Gantt)
Etablir l’agencement logiciel d’un système
Energie et Environnement
Faire participer les élèves aux principales étapes de développement et de suivi d’un projet en intégrant des contraintes sociales, d’efficacité énergétique et de cadre de vie.
Déterminer une solution d’amélioration d’un système existant et vérifier sa pertinence d’un point de vue pratique, économique et écologique.
Innovation Technologique et Eco Conception
Faire participer les élèves à un projet de modification d’un système existant, pour y intégrer une pile à combustible comme moyen d’alimentation direct ou comme range extander.
Développer une structure optimale afin d’adapter une pile à combustible sur un système existant.
Système d’information et numérique
Faire participer les élèves à un projet de modification d’un système existant, pour y intégrer une pile à combustible.
Développer un système d’acquisition de données permettant de contrôler le système, d’acquérir des données dans une optique de suivie et d’optimisation.
Un savoir-faire de qualité dans différents domaines
- Piles à combustible
- Equipements de tests et mesures
- Equipements pédagogiques
Démo vidéo disponible : ICI
www.pragma-industries.com