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Fuel Cells Remaining Useful Life estimation using an Extended Kalman Filter

Authors :
Belkacem Ould Bouamama
Mathieu Bressel
Mickael Hilairet
Daniel Hissel
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)
Centre de Recherche en Informatique, Signal et Automatique de Lille - UMR 9189 (CRIStAL)
Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Méthodes et Outils pour la Conception Intégrée de Systèmes (MOCIS)
Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centrale Lille-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire Commun de Belfort : Hydrogène et Pile à Combustible pour les applications au transport (FC LAB)
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
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)
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)
Source :
IECON 2015, IECON 2015, Nov 2015, Yokohama, Japan, Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Nov 2015, Yokohama, Japan, IECON
Publication Year :
2015
Publisher :
HAL CCSD, 2015.

Abstract

International audience; Fuel cells, especially the proton exchange membrane fuel cell, are promising energy converters that can be used for various applications (transportation, mobile and stationary applications ). Although, they have a limited lifespan due to degradation mechanisms (chemical and mechanical stresses) that are not completely understood. Consequently, researches have been conducted to estimate the Remaining Useful Life of such devices, in order to take mitigation actions, extending the life of this electrochemical converter. The aim of the presented work is to propose an observer based method for prognostic of Proton Exchange Membrane Fuel Cell. An Extended Kalman Filterestimates the State of Health and its derivative using a single empirical degradation model, in any operating conditions. Those estimations are used to predict the future State of Health. Once the prediction equalizes a defined threshold, the fuel cell is considered out of use and the Remaining Useful Life is given. This method is validated by simulation and then used on a set of experimental data resulting from a long term test on a 5-cell stack operated under a constant current solicitation.

Details

Language :
English
Database :
OpenAIRE
Journal :
IECON 2015, IECON 2015, Nov 2015, Yokohama, Japan, Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Nov 2015, Yokohama, Japan, IECON
Accession number :
edsair.doi.dedup.....563983a2691811a40aaaed8bdc709d54