Architectures électroniques de puissance originales et tolérantes aux défauts pour systèmes piles à com

Sujet de thèse :
Cette proposition de thèse s’inscrit dans un projet d’envergure intitulé HYSySPEM (Optimization of HYbrid energy SyStem with multi-stack PEM fuel cells for heavy duty transportation applications), sélectionné et financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) - appel à projets "Programme France 2030 - PEPR Hydrogène décarboné" ( https://anr.fr/fileadmin/aap/2021/selection/ia-PEPR-H2-AAP-2021-liste-projets.pdf).
Le projet HYSySPEM vise à améliorer la résilience aux défauts des systèmes hybrides piles à combustible PEM pour les transports lourds, de forte puissance (camions, trains, avions et bateaux) grâce à une approche systémique. L'optimisation des architectures électriques et fluidiques sera réalisée dans le contexte d’une approche modulaire multi-stacks. Les améliorations du contrôle local ainsi que de la gestion de l'énergie et de la puissance au niveau de l'hybridation seront couplées à une approche de contrôle tolérant aux défauts pouvant survenir au niveau des convertisseurs de puissance, afin d'assurer un très haut niveau de disponibilité du système. Le projet HYSySPEM permettra une forte dissémination scientifique avec un travail collaboratif renforcé entre les sept partenaires du consortium (CEA LITEN, IFPEN, IJL, FEMTO-ST, LEMTA, AMPERE, IREENA), à travers la co-supervision de 8 thèses de doctorat.
Le projet HYSySPEM propose de développer et de valider de nouvelles architectures (électriques et fluidiques) et de nouveaux contrôles pour le développement de systèmes hybrides piles à combustible, adaptés aux véhicules lourds. En particulier, l'accent sera mis sur i/ l'efficacité du système de pile à combustible en optimisant les composants clés (compresseur, électronique de puissance) ; ii/ la durée de vie de la pile à combustible en optimisant les conditions de fonctionnement dynamiques et la gestion de la puissance et de l'énergie ; iii/ la durée de vie de la pile à combustible et de son système en mettant en œuvre un fonctionnement tolérant aux défauts ; iv/ l'augmentation de la puissance électrique avec une approche multi-stacks.
Plus particulièrement, la thèse proposée se concentrera sur des architectures électroniques de puissance originales et tolérantes aux pannes pour les systèmes hybrides de piles à combustible développés dans le Work Package 3, afin de contribuer au Work Package #4 - « Fault tolerant operation of single and multi-stack Fuel Cell hybrid systems ».
En fonction de l'application ciblée et de la puissance requise, les architectures électroniques de puissance étudiées seront différentes et des systèmes pile à combustible à une ou plusieurs piles pourront être envisagés. Dans chaque cas, une détection avancée et globale des défaillances, associée à un contrôle tolérant à ces défauts, sera effectuée afin de mettre en œuvre une reconfiguration globale du système. Ainsi, en cas de défaillance, un fonctionnement tolérant aux défaillances pourra êt
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