Contrôle tolérant aux fautes en ligne d'une pile à combustible de type PEM. Contribution à la gestion de l'eau

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• Auteur / Autrice : Carole Lebreton
• Direction : Michel Benne, Brigitte Grondin-Perez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Énergétique et automatique
• Date : Soutenance le 04/12/2015
• Etablissement(s) : La Réunion
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Technologies et Santé (Saint-Denis, La Réunion)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’énergétique, d’électronique et procédés (Saint-Denis, Réunion)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Chabriat
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Rosini
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bruno Auvity, Daniel Hissel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électricité -- Production par réaction chimique

Gestion des ressources en eau

Tolérance aux fautes (ingénierie)

Piles à combustible à membrane échangeuse de protons

Piles à combustible

Mots clés libres

Pile à Combustible

Pemfc

Fautes

Diagnostic en ligne

Contrôle tolérant aux fautes

Gestion de l'eau

Fuel Cell

Pemfc

Faults

On line Diagnosis

Fault Tolerant Control System

Water management

Résumé

Le développement des Piles à Combustible (PàC) est en plein essor dans le contexte de transition énergétique mondial. La production d'énergie électrique par les PàCs possède l'atout majeur de ne rejeter que de l'eau et de la chaleur, sans émission de gaz à effet de serre. Pour un développement et une commercialisation plus large des PàCs comme générateurs d'énergie, leur fiabilité et leur durée de vie. Cette thèse est dédiée au Contrôle Tolérant aux Fautes appliquée à la gestion de l'eau dans les Piles à Combustibles de type PEM. Une gestion appropriée de l'état d'hydratation de la PEMFC contribue à éviter les dégradations irréversibles de ses composants et ses performances, et par conséquent à un allongement de sa durée de vie et une augmentation de sa fiabilité. La stratégie de Contrôle Tolérant aux Fautes Actif proposée est constituée d'une méthode de diagnostic basée modèle pour la détection et l'isolation des fautes et d'un contrôleur PID auto-adaptatif régulant la surstoechiométrie en oxygène. Il est à noter que cette stratégie a été validée en ligne sur un système PàC réel.

Fuel Cell (FC) development is expending due to global energy transition. Power generation using FC results in water and heat as by-products, without emission of greenhouse gases. To continue developing and expanding its use as power generators, FC lifetime and reliability have to be enhanced. This thesis work is dedicated to Fault Tolerant Control System (FTCS) applied to water management in PEM Fuel Cells. An appropriate water management of FC allow to avoid irreversible degradations of FC components and performance that lead to an improvement of FC reliability and lifetime.The proposed FTCS is composed of a model-based diagnosis method applied to fault detection and isolation, and a self-tuning PID strategy for oxygen excess ratio control. This strategy is tested and validated on-line on a real FC system.