Identification des défauts d'une pile à combustible par la mesure du champ magnétique externe : vers la détermination de défauts locaux

Faults identification on a fuel cell by external magnetic measurements. : towards of determination of local faults

• Auteur / Autrice : Lyes Ifrek
• Direction : Gilles Cauffet, Yann Bultel, Olivier Chadebec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Genie electrique
• Date : Soutenance le 20/11/2017
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale électronique, électrotechnique, automatique, traitement du signal (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble) - Laboratoire d'électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces (Grenoble ; 1995-....)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Hissel
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sébastien Rosini, Luc Rouveyre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Noël Burais, Lionel Pichon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Champs magnétiques

Problèmes inverses

Piles à combustible

Mots clés libres

Problème inverse

Pile à combustible

Décomposition en valeurs singulières

Diagnostic non invasif

Champ magnétique

Densité de courant

Inverse problem

Fuel cell

Singular value decomposition

Non invasive diagnosis

Magnetic field

Current density

Résumé

Ce travail a permis de développer une technique non invasive d’identification de la distribution du courant dans une pile à combustible à partir du champ magnétique externe. La mesure du champ s’effectue sur un ensemble de points de mesures choisis spécialement pour détecter les variations du champ par rapport à un fonctionnement optimal de la pile. Les deux composantes du champ magnétique sensibles aux variations sont utilisées. La mesure du champ exploitable est la différence entre un mode considéré sain et un mode quelconque de fonctionnement. Autour de ces mesures de champ magnétique, un problème inverse est modélisé en explorant plusieurs approches de paramétrisation de la distribution du courant. Le caractère mal posé du problème s’est traduit par la non-unicité de la solution et sa sensibilité au bruit. L’affranchissement de ces problèmes est atteint par la régularisation du modèle inverse. L’outil développé permis de reconstruire la distribution du courant indépendamment de la taille du défaut dans la limite de sensibilité. La validation est faite sur un simulateur électrique de pile à combustible et sur une pile de type GENEPAC dans un environnement de laboratoire.

A noninvasive technique for identifying the current distribution in a fuel cell from the external magnetic field is developed. The magnetic field measurements are carried out on a set of points chosen in order to detect only the variations of the magnetic field in a case of a faulty fuel cell. Two components of the magnetic field are used because they are sensitive to current heterogeneities. The exploitable measurement of the magnetic field is the difference between a healthy mode and a faulty mode.An ill-posed inverse problem is modeled by investigating several parametrization approaches of the current distribution. The ill-posed property of the problem conducts to a non-uniqueness of the solution and a high sensitivity to the noise. A regularization method is used in order to get a stable solution. The developed tool allows identifying the current distribution independently of the size of the fault within the sensitivity limit. A validation is done on a fuel cell simulator and on a GENEPAC fuel cell in a laboratory conditions.