Estimation précise et robuste de l’état de vieillissement de piles PEMFC par observateurs bayésiens dans le cadre d’une approche basée modèle

PHM (Prognostics and Health Management) represents a real opportunity to improve fuel cell performance and extend the life of fuel cells. This field of study has recently gained much interest. The main goal is to make optimum use of the data measured by all available sensors in order to evaluate the specific indicators of PEMFC ageing and possibly modify the operation of the fuel cell in order to optimize its lifetime. The proposed PhD is part of a model-based approach and willbe based on the expertise in fuel cell modelling developed at the Modelling Laboratory. An on-line estimator of the ageing state of the fuel cell will be developed. The proposed observer presents the characteristic of combining a state model derived from the MePHYSTO fuel cell model with the different data sensors available (voltage, current, pressure, temperature). The envisaged method makes it possible to jointly estimate the state variables, and in particular the ageing state, as well as to update the model parameters. Given the nature of the state variables to be estimated, we will move towards sophisticated observers adapted to non-linear and non-Gaussian problems in order to obtain a solution approaching the optimal Bayesian estimate.Le PHM (Prognostics and Health Management) représente une réelle opportunité en vue d’une amélioration des performances des piles à combustibles et d’une augmentation de leur durée de vie. Ce champs d’étude a récemment beaucoup gagné en intérêt. Le but principal est d’utiliser de manière optimale les données mesurées par l’ensemble des capteurs disponibles afin d’évaluer les indicateurs caractéristiques du vieillissement et éventuellement modifier l’opération de la pile afin d’optimiser sa durée de vie. La thèse proposée se place dans le cadre d’une approche basée modèle et s’appuiera sur l’expertise en modélisation des piles à combustible développées au laboratoire de modélisation LMP. Un estimateur en-ligne de l’état de vieillissement de la pile sera développé. L’observateur envisagé présente la caractéristique de combiner un modèle d’état dérivé à partir du modèle pile MePHYSTO, avec les différentes données capteurs disponibles (tension, courant, pression, température). Il permet d’opérer de manière conjointe une estimation des variables d’état, et en particulier l’état de vieillissement, ainsi que la mise à jour des paramètres du modèle. Etant donné la nature des variables d’état à estimer, on se dirigera vers des observateurs sophistiqués adaptés aux problèmes non-linéaires et non-gaussiens permettant d’obtenir une solution approchant l’estimé Bayésien optimal