Sûreté de fonctionnement

La sûreté de fonctionnement est une combinaison d’études liant la fiabilité, la maintenabilité, la disponibilité et la sécurité. A chaque phase du cycle de vie du système étudié, chacune de ces quatre composantes se déploie en utilisant ses propres méthodes et outils. Les études de sureté de fonctionnement permettent de maitriser les risques liés à la technologie et de prolonger la durée de fonctionnement des systèmes à piles à combustible (PAC).

 

Fiabilité

La fiabilité est une « Grandeur caractérisant la sécurité de fonctionnement, ou mesure de la probabilité de fonctionnement d’un appareillage selon des normes prescrites » (Académie des Sciences – 1962) . La définition fut ensuite normalisée comme suit: La fiabilité est la probabilité pour qu’une entité accomplisse une fonction requise dans des conditions données et pendant un intervalle de temps donné. Les études menées considèrent le système au regard de son fonctionnement. Elles concernent les fonctions qui doivent être réalisées par le système de manière ininterrompue.

Application à des systèmes à piles à combustible

La durée d’un véhicule à système à pile à combustible est similaire à celle d’un véhicule thermique ou électrique classique. Cependant, les PAC développées pour l’automobile sont conçues pour une durée de fonctionnement de l’ordre de 5000 heures. Ceci est équivalent à environ 300 000 km à 60 km/h de moyenne (cycles réels pour les usages automobiles) au bout desquels la PAC pourrait éventuellement être remplacée ou reconditionnée en cas de besoin.

 

Maintenabilité

La maintenabilité est la probabilité, dans des conditions données et pour un système en panne ou non fonctionnel, que la durée de sa remise ou mise à l’état optimal soit inférieure à une durée donnée. Les études menées considèrent le système au regard de sa remise en état. Elles concernent les fonctions de réparations ou, de manière plus générale, d’actions qui modifient le système et/ou son état.

Application à des véhicules à système à piles à combustible

Maintenance préventive

Le maintien du niveau de sécurité d’un véhicule dépend de la qualité de son entretien. Le carnet d’entretien détaille les maintenances nécessaires à effectuer sur le véhicule tout au long de sa durée d’utilisation et leur périodicité. En effet, le concepteur définit précisément le plan de maintenance préventive. Le conducteur est averti par l’ordinateur de bord ou l’outil de diagnostic dès lors que cette maintenance arrive à échéance. Comme pour tout véhicule électrique, l’ensemble des réseaux électriques du véhicule est contrôlé de manière précise. Le fonctionnement de la PAC et des autres parties spécifiques à l’hydrogène est également suivi selon le même principe. Par ailleurs, le règlement CE 79/2009 et sa directive d’application 406/2010 imposent un suivi et un renouvellement préventif des composants de l’ensemble du système hydrogène. Ce renouvellement doit se faire après un nombre de remplissages ou un temps déterminé soit par le fabricant du composant soit par la réglementation. Après vérification, il n’y a donc pas forcément remplacement de ces composants si ceux-ci ont passé les validations imposées.

Maintenance curative

Dès lors que la pile à combustible est arrêtée, il n’y a plus de circulation d’hydrogène dans le système car le réservoir reste fermé. Mais, toute intervention sur l’ensemble du système pouvant contenir le gaz sous pression ne peut être effectuée que par un technicien disposant obligatoirement d’une habilitation électrique et formé à ce système.

 

Disponibilité

La disponibilité est la probabilité pour qu’une entité soit en état d’accomplir une fonction requise, dans des conditions données et à un instant donné. Les études menées considèrent le système au regard de sa mise en marche. Elles concernent les fonctions qui doivent être réalisées par le système à un instant donné.

Application à des systèmes à piles à combustible

Le niveau d’exigences de disponibilité d’un tel système dépend de son intégration dans le véhicule. Dans le cas d’un véhicule à pile à combustible « pleine puissance », une défaillance de la mise en marche du système entraine l’immobilisation du véhicule. Alors que dans le cas d’une pile à combustible monté en « prolongateur d’autonomie », le véhicule pourra fonctionner sur batterie si la PAC ne peut être mis en marche. L’autonomie du véhicule est cependant réduit à la capacité de la batterie de puissance.

 

Sécurité

La sécurité est l’aptitude d’une entité à éviter de faire apparaître, dans des conditions données, des événements critiques ou catastrophiques. Les études menées considèrent le système au regard de la sécurité des personnes en contact direct et indirect. Elles concernent des fonctions qui doivent être réalisées pendant la phase de conception et dont la réalisation ne peut être modifiée durant la vie du système.