DIAgnostic de Pile à combustible Pour Applications automobiles et Stationaires sans instrumentatiON (2ème phase) – DIAPASON 2

La pile à combustible est une technologie prometteuse pour les applications stationnaires et automobiles, mais sa fiabilité et sa durée de vie restent des freins majeurs à son accès à ces deux marchés. Il est donc nécessaire de développer des méthodes de diagnostic fiable avec une instrumentation minimale, voir se limitant à l'utilisation des données disponibles sur le système. Dans ce but, le DIAPASON (ANR PAN-H 006-04) visait à développer des méthodes de diagnostic pour piles à combustible en utilisant le stack comme capteur et en comparant les méthodes basés modèles physiques, modèles boites noires et celles basées signaux. Le projet DIAPASON a dors et déjà abouti à
* à la conception d'un spectromètre d'impédance capable de réaliser des spectres sur des stacks d'une tension allant jusqu'à 500V.
* au développement d'algorithmes de diagnostic de défaillances de piles à combustible (PAC) basés sur des réseaux de neurones dynamiques ainsi que sur des méthodes de diagnostic basées sur la reconnaissance des formes, méthode qui a fait l'objet du dépôt d'un brevet.
* au développement et à la validation d'une carte de 24 voies de mesure de tensions via des capteurs GMR (magnéto-résistance géante), interfacée avec une carte de multiplexage, elle-même pilotée par une carte de numérisation reliée à un PC sous Labview et Matlab.
* à l'interfaçage sous Labview et Matlab des algorithmes de diagnostic avec la carte d'acquisition, permettant de définir l'état de la pile à combustible.
Ce projet représente une continuité du DIAPASON tout en cherchant à lui apporter des innovations majeures:
* développement de nouveaux algorithmes reposant sur de nouvelles approches (méthodes statistiques ou de suivi de point de fonctionnement).
* extension du champ de validité de ces nouvelles approches et de celles étudiées au cours de la 1ère phase (modèles boîte noire et basés signaux) à d'autres types de défauts que ceux pris en compte dans le cadre de la phase 1.
* d'élargir les possibilités de mesure actuelles (seules des tensions avec un temps de cycle de 1.6 ms) à: des temps de cycles plus courts (~100 µHz pour la mesure d'impédance), d'autres variables (courant, pertes de charge,…), des gammes de puissances supérieures (stacks de 100 à 200 cellules).
* d'intégrer, grâce au savoir-faire d'une PME spécialisée dans l'intégration de composants électroniques et partenaire du projet, tous les modules développés dans DIAPASON au et améliorer au cours de ce projet sein d'un module hybride unique et embarqué, regroupant: cellules GMR, instrumentation, cœur de calcul et de mémorisation externe.
* intégrer des algorithmes classiques (FFT, …) ou dédiés (développés dans le cadre du projet) sous forme de composants logiciels IP facilement intégrables dans une puce.
Ces techniques de diagnostic pourront être utilisées soit en temps réel (par couplage avec le système de contrôle de la pile : "On Board Diagnostic " soit lors d’opérations de maintenance régulières et planifiées. Elles permettront ainsi d’améliorer la fiabilité du système de pile et d’augmenter sa durée de vie en anticipant les phénomènes de dégradation.
In fine, le projet s'attachera à valider sur deux systèmes réels (un dédié à l'application automobile et un autre dédié à la microcogénération) la performance de l'outil de diagnostic intégré (matériel + algorithme) développé. Cet outil représentera ainsi une innovation majeure attendue du projet qui permettra in fine d'améliorer la fiabilité et la durée de vie du système et d'assoir un savoir-faire solide sur le plan national, garantissant une valorisation rapide des résultats du projet par les fabricants et/ou utilisateurs de systèmes pile à combustible.