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Fuel Cell Health Monitoring Using Self Organizing Maps

Authors :
ONANENA, Raissa
Oukhellou, Latifa
COME, Etienne
Jemei, Samir
Candusso, Denis
Hissel, Daniel
Aknin, Patrice
Franche-Comté Électronique Mécanique, Thermique et Optique - Sciences et Technologies (UMR 6174) (FEMTO-ST)
Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Génie des Réseaux de Transport Terrestres et Informatique Avancée (IFSTTAR/GRETTIA)
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 (UPEC UP12)
Direction scientifique (IFSTTAR/DS)
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)
Génie des Réseaux de Transport Terrestres et Informatique Avancée (IFSTTAR/COSYS/GRETTIA)
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Communauté Université Paris-Est
Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Ecole Nationale Supérieure de Mécanique et des Microtechniques (ENSMM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)
Laboratoire Commun de Belfort : Hydrogène et Pile à Combustible pour les applications au transport (FC LAB)
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Laboratoire Transports et Environnement (IFSTTAR/AME/LTE)
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université de Lyon-Université de Lyon-Laboratoire des Technologies Nouvelles (IFSTTAR/COSYS/LTN)
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)
Université de Franche-Comté (UFC)
Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Technologie de Belfort-Montbeliard (UTBM)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Laboratoire des Technologies Nouvelles (IFSTTAR/COSYS/LTN)
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Laboratoire Transports et Environnement (IFSTTAR/AME/LTE)
Institut Français des Sciences et Technologies des Transports, de l'Aménagement et des Réseaux (IFSTTAR)-Université de Lyon-Université de Lyon
Source :
Chemical Engineering Transactions, Chemical Engineering Transactions, 2013, 33, pp.1021-1026, Chemical Engineering Transactions, Vol 33 (2013), Chemical Engineering Transactions, 2013, 33 (33), pp 1021-1026. ⟨10.3303/CET1333171⟩, Chemical Engineering Transactions, AIDIC, 2013, 33 (33), pp 1021-1026. ⟨10.3303/CET1333171⟩
Publication Year :
2013
Publisher :
HAL CCSD, 2013.

Abstract

International audience; The problem of durability of fuel cell technology is central for its spreading and commercialization. There is therefore a growing need to build accurate diagnosis tools which can give the operating state of the fuel cell during their use. When supervised machine learning approaches are used to build such diagnosis tools, they generally require a large amount of labeled data. Collection and annotation of data can be either difficult to perform or time consuming. In this paper, authors are interested in the monitoring of fuel cells in an unsupervised framework, meaning that no labels are required to learn the diagnosis model. The aim is to build a monitoring tool able to easily visualize the State Of Health of full cells fromelectrochemical impedance spectroscopy measures, showing thus its evolution from fault free case ("normal" behaviour) to defective classes such as drying or flooding. The proposed approach is based on Self Organizing Maps (SOM) which have shown their performance to solve fault detection and prediction in many industrial systems. By automatically visualizing the data into a two-dimensional space, the interpretation of the results have become easy and instinctive. The approach also allows the clustering of the data into different groups of classes, thus enabling the classification of new observations. Experimental results carried out on real data sets have shown the efficiency of the proposed approach with respect to standard supervised and unsupervised classification approaches.

Details

Language :
English
ISSN :
22839216
Database :
OpenAIRE
Journal :
Chemical Engineering Transactions, Chemical Engineering Transactions, 2013, 33, pp.1021-1026, Chemical Engineering Transactions, Vol 33 (2013), Chemical Engineering Transactions, 2013, 33 (33), pp 1021-1026. ⟨10.3303/CET1333171⟩, Chemical Engineering Transactions, AIDIC, 2013, 33 (33), pp 1021-1026. ⟨10.3303/CET1333171⟩
Accession number :
edsair.dedup.wf.001..1b7b4f8bfa43417483b519384d3e6972
Full Text :
https://doi.org/10.3303/CET1333171⟩