Enviado por Do utilizador3232

Helen CSI3

Propaganda
Diagnostic d’une pile à combustible PEMFC par
mesure non invasive de champs magnétiques
Vers la Identification du mode de fonctionnement
Helen BARBOZA DA SILVA
CSI – 13 Septembre 2019
Encadrants
M. Gilles CAUFFET
M. Yann BULTEL
M. Olivier CHADEBEC
M. Sébastien ROSINI
Directeur de thèse
Co- directeur de thèse
Co- directeur de thèse
Co-encadrant
•1
Plan
I – Contexte
II - Contexte théorique
Modélisation du problème direct
Modélisation du problème inverse
III - Objectifs et méthodes de recherche
Etude Expérimentale – Fil infini
Etude Expérimentale – Simulateur de pile à combustible
Approche Initiale Par la Spectroscopie d’Impédance
VI - Conclusions et perspectives
•2
Plan
I – Contexte
II - Contexte théorique
Modélisation du problème direct
Modélisation du problème inverse
III - Objectifs et méthodes de recherche
Etude Expérimentale – Fil infini
Etude Expérimentale – Simulateur de pile à combustible
Approche Initiale Par la Spectroscopie d’Impédance
VI - Conclusions et perspectives
•3
Les Piles à combustible
Les stacks sont sujets à plusieurs défauts
Défauts réversibles : Généralement globaux 2D
• Noyage et Assèchement.
Défauts irréversibles : Généralement locaux 3D
• Corrosion du carbone;
• Dégradation locale de la membrane.
Besoin de nouveaux outils de diagnostic
Donner des informations locales;
Sans interférer dans la pile à combustible;
Paramétrisation du champ magnétique et de la densité de courant
Méthodes de diagnostic par la mesure directe ou indirecte de la densité du
courant
Invasives - Carte S++;
Non invasives - Mesure du champ magnétique externe.
•4
Les applications des piles à combustible
Stationnaires
Applications
Portables
Marché automobile
Association avec les énergies intermittentes
Portables
Embarquées
1W
10W
100W
1kW
10kW
100kW
•5
Plan
I – Contexte
II - Contexte théorique
Modélisation du problème direct
Modélisation du problème inverse
III - Objectifs et méthodes de recherche
Etude Expérimentale – Fil infini
Etude Expérimentale – Simulateur de pile à combustible
Approche Initiale Par la Spectroscopie d’Impédance
VI - Conclusions et perspectives
•6
Outil de diagnostic basé sur l'analyse du
champ magnétique externe
La densité de courant interne crée un champ magnétique externe
Modèle magnétique
direct
Modèle électrocinétique
direct
Propriétés électriques
et
Conditions de
fonctionnement
Champ
magnétique
Densité de
courant
Modèle magnétique
inverse
Avantages
Informations locales sur la densité du courant.
Aucune pertubation sur le fonctionement du stack
•7
[1] M. L. Ny, 2012, “Diagnostic non invasif de piles à combustible par mesure du champ magnétique proche,” phd thesis, UGA.
[2] Lyes Ifrek 2018, “Identification des defaults d’une pile à combustible par la mesure du champ magnétique externe: vers la determination de defaults locaux”,Thése UGA.
Plan
I – Contexte
II - Contexte théorique
Modélisation du problème direct
Modélisation du problème inverse
III - Objectifs et méthodes de recherche
Etude Expérimentale – Fil infini
Etude Expérimentale – Simulateur de pile à combustible
Approche Initiale Par la Spectroscopie d’Impédance
VI - Conclusions et perspectives
•8
Etude Expérimentale – Fil Infini
Bloc de graphite + plaques terminales
Vrai pile
Fil + Plan de capteurs Coulissant
Simulateur de pile
•9
Modèle Direct - Validation experimentale
Résultats d’identification de la signature magnétique
Fil Infini
Laboratoire/Fil_Dec
Simulation/Fil_Dec
1,50E-06
1,50E-06
1,00E-06
1,00E-06
5,00E-07
5,00E-07
0,00E+00
0,00E+00
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
-5,00E-07
-5,00E-07
-1,00E-06
-1,00E-06
-1,50E-06
-1,50E-06
Bu_1A_M
Bu_1A_S
Simulation et Manip Bu
1,50E-06
1,00E-06
5,00E-07
0,00E+00
-5,00E-07
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
-1,00E-06
-1,50E-06
Bu_1A_S
Bu_1A_M
• 10
Formulation du problème inverse - fil
infini
Problème inverse avec différents courants
SIMULATION - Bu
SIMULATION - Buw
Courant - Méthode Inv.
Courant - Méthode Inv.
I_1A
1A
I_1A
1A
I_2A
2A
I_2A
2A
I_5A
5A
I_5A
5A
Laboratoire - Bu
Laboratoire - Buw
Courant - Méthode Inv.
Courant - Méthode Inv.
I_1A
0.9753A
I_1A
0.9753A
I_2A
1,9473A
I_2A
1,9473A
I_5A
4,8888A
I_5A
4,8888A
• 11
Bilan sur cette etape
Étude de la théorie de l'électromagnétisme et problème inverse
Etude expérimentale
Prise en main des outils
Compréhension de l’environnement magnétique
• 12
Simulateur de pile en trois configurations
Bloc de graphite complet
Bloc avec défaut
76% du bloc complet
Bloc avec défaut
97% du bloc complet
+
• 13
Diagnostic par la mesure du champ
magnétique
Les points forts de la technique
Non invasive : Car les capteurs sont autour de la pile
Permet l’identification des défauts locaux et globaux
Positions des plans de capteurs
Numérotation des capteurs
• 14
Modèle Direct - Validation experimentale
Résultats d’identification de la signature magnétique
Défaut 3D- Petit
Iout
Iin
• 15
Modèle Inverse - Validation expérimentale
Résultats d’identification à partir du champ mésure – J Différentiel
Courant obtenu avec le modèle direct
Courant reconstruit à parti de la mésure
du champ magnétique
• 16
Approche Initiale Par la Spectroscopie
d’Impédance
Déphasage entre la perturbation électrique en potentiel
d'entrée et signal de sortie en courant.
Données de domaine temporel pour le domaine fréquentiel - FFT
• 17
Approche Initiale Par la Spectroscopie
d’Impédance
Stratégies pour la Mesure du Signal Sinusoïdal
 Fréquence d'échantillonnage Variable et Nombre de Points Constant
 Fréquence d'échantillonnage Constante et Nombre de Points Variable
Schéma Structurel pour la Construction FFT
• 18
FFT du Champ Magnétique Cap 11
I = 1A ;fréquence (0.01Hz – 10Hz)
fs = 0.01Hz
fs = 1Hz
fs = 0.1Hz
fs = 7Hz
fs = 10Hz
I = 1A (+/- 0,5A); 1024 points par période ; 8 Périodes
• 19
Modèle Inverse - Validation expérimentale
Résultats d’identification à partir de la FFT à 20Hz– J Différentiel
Mesures mode Alternatif
Courant obtenu avec le modèle direct
Courant reconstruit à partir de la mesure
du champ magnétique
• 20
Plan
I – Contexte
II - Contexte théorique
Modélisation du problème direct
Modélisation du problème inverse
III - Objectifs et méthodes de recherche
Etude Expérimentale – Fil infini
Etude Expérimentale – Simulateur de pile à combustible
Approche Initiale Par la Spectroscopie d’Impédance
VI - Conclusions et perspectives
• 21
Conclusions
Sur la méthode de diagnostic par la mesure du champ
magnétique externe
Apprentissage des concepts importants pour mettre en
routes les outils utilisés
Modélisation sur Mipse du modèle direct et inverse
Mise en ouvre du modèle direct et inverse sur fil et après
sur la fausse pile
Formalisation des concepts scientifiques
d’électromagnétisme et modelés mathématiques mise en
ouvre
Validation sur un simulateur de pile à combustible
Définition d’un protocole expérimentale
Identification de défaut 2D et des défauts 3D
Spectroscopie d’Impédance
Définition des paramètres pour le calcul de la FFT
• 22
Perspectives
Couplage de la méthode avec la spectroscopie d’impédance
Information sur la nature du défaut local
Champ magnétique temporel et fréquentiel
Filtrage du bruit
Validation sur la vraie pile
Adaptation de la méthode sur la vraie pile
Sensibilité et robustesse par rapport au bruit
Optimisation du système de mesure
Nombre de capteurs
Nombre de plans de capteurs
Positions des capteurs dans le cas embarqué
Faire plus de manip avec d’autres défaults
Quels défaults pouraient être crees ?
• 23
Merci de votre attention
• 24
Formulation du problème inverse
Choix de la base des courants qui défini n’importe quel courant
Projection du champ magnétique sur les axes des capteurs
Une relation linéaire directe
Résolue par la décomposition en valeurs singulières
Ceci est défini aussi comme le caractère mal posé des problèmes
inverses se traduisant par
Non unicité de la solution
Instabilité de la solution par rapport au bruit
• 25
Définitions: Mode commun et Modes différentiels
Plaques terminales
(haute conductivité)
Zone Active
Boucle de Courant
(Mode Différentiel)
Courant Pile Défaut
(Mode Défaut)
Courant Pile Saine
(Mode Commun)
Caractéristiques
Mode commun
Mode différentiel
Fonctionnement
Sain
Défaut
Caractéristiques du
courant
Homogène
Hétérogène
(Boucles internes)
Champ magnétique
externe
Champ fort
Champ faible
• 26
Détermination de la Valeur de Référence
en DC
Champ Magnétique obtenu pour un courant de 1A
Câble décalé de 6 cm
Méthode de mesure +I; -I
Le signal du cap 11 sera pris comme paramètre
Composante(Br-Bu)
Capteur Champ Magnétique (+I;-I)
1
-3,93E-08
2
1,80E-08
3
7,10E-08
4
1,10E-07
5
2,41E-07
6
4,03E-07
7
5,03E-07
8
5,72E-07
9
5,68E-07
10
3,91E-07
11
6,02E-07
12
5,69E-07
13
-1,05E-07
14
-5,77E-07
15
-5,21E-07
16
-3,13E-07
17
-4,49E-07
18
-4,55E-07
19
-4,27E-07
20
-3,68E-07
21
-2,57E-07
22
-1,62E-07
23
-1,39E-07
24
-7,36E-08
• 27
Download
Random flashcards
Anamnese

2 Cartões oauth2_google_3d715a2d-c2e6-4bfb-b64e-c9a45261b2b4

Criar flashcards