Thèse de Mathieu Bressel

Modélisation graphique pour le pronostic robuste de pile à combustible à membrane échangeuse de proton

La pile à combustible (PàC) est actuellement la solution alternative aux énergies fossiles la plus prometteuse. Il convient cependant d’améliorer sa fiabilité. Cela nécessite la mise en place d’algorithmes capables d’estimer en temps réel l´état de santé de son fonctionnement et de prédire sa durée de vie résiduelle. Les méthodes de pronostic basées sur un modèle physique offrent des résultats précis car ne nécessitent ni apprentissage de modes de fonctionnement ni expertise de l’opérateur. Toutefois, la problématique pour un système PàC réside dans le couplage de plusieurs phénomènes physique, l’incertitude des paramètres du modèle et la faible instrumentation du cœur de pile. Ainsi, nous utilisons des modèles incertains basés sur l’outil Bond Graph bien adapté pour la PàC. Concrètement, les incertitudes sont intégrées au modèle d´évolution des puissances qui est utilisé pour la détection du vieillissement et l’estimation de la dégradation de la PàC. Un modèle de dégradation est utilisé par un filtre de Kalman étendu pour l’estimation de l’état de santé, de la dynamique du vieillissement et permet de quantifier l’incertitude pour toute condition opératoire. Un algorithme Inverse First Order Reliability Method permet ensuite la prédiction de la durée de vie résiduelle et de l’incertitude de prédiction inhérente. La méthode globale a été validée sur différents jeux de données expérimentales. Grâce à l’ensemble de ces outils, un contrôle par inversion de modèle REM (Représentation Energétique Macroscopique) à paramètres variant, robuste au vieillissement a été développé en se basant sur l’estimation de l’état de santé.

Jury

Directeurs de thèse: Pr. Belkacem OULD BOUAMAMA (Université de Lille 1) et Pr. Daniel HISSEL (Université de Bourgogne Franche-Comté) Encadré par Pr. Mickaël HILAIRET (Université de Bourgogne Franche-Comté) Rapporteurs: Pr. Rachid OUTBIB (Aix-Marseille Université), Pr. Guy CLERC (Université Claude Bernard Lyon 1) Examinateurs : MCF – HDR Rafael GOURIVEAU (ENSMM Besançon), Pr. Alain RICHARD (Université de Lorraine Nancy), Pr. Geneviève Dauphin-Tanguy (Ecole Centrale de Lille)

Thèse de l'équipe MOCIS soutenue le 24 novembre 2016

Retour vers les autres thèses