Brevet FR3074736A1 — publié le 20190614

Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible à partir de mesures en usage réel L'invention concerne le domaine des piles à combustible pour 5 alimenter des véhicules électriques, notamment des voitures électriques ou hybrides. L'invention porte plus précisément sur une méthode pour estimer l'état de santé ou le vieillissement d'une pile à combustible en usage réel dans un environnement non-contrôlé, c'est-à-dire à partir de mesures réalisées sur une pile à combustible dans un véhicule électrique en 10 fonctionnement. Un objectif général de l'invention est de permettre une estimation du vieillissement ou de l'état de santé d'une pile à combustible, de manière non intrusive, c'est-à-dire sans extraire la pile à combustible du véhicule pour 15 l'analyser sur un banc de test et sans procéder à son démontage ce qui peut conduire à sa destruction. Le vieillissement d'une pile à combustible comprend les phénomènes de dégradation de la pile induit par différents mécanismes physiques et chimiques internes à celle-ci. Les vitesses de dégradations dépendent des propriétés des matériaux utilisés pour fabriquer 20 la pile et des conditions locales qui dépendent aussi des conditions opératoires à la pile. Le vieillissement se manifeste entre autre par une baisse du potentiel pour un courant ou une densité de courant donné et par une baisse du rendement c'est-à-dire de la puissance électrique produite rapportée à la consommation d'hydrogène. 25 Ce vieillissement se produit lorsque la pile est en fonctionnement et il n'est pas régulier. L'horloge du vieillissement correspond à un nombre d'heures de fonctionnement de la pile et n'est pas forcément liée au temps calendaire. Cependant, pour des raisons pratiques on peut prendre en compte le temps calendaire, par exemple le nombre de mois écoulés lors de 30 l'utilisation du véhicule. La vitesse de vieillissement peut donc varier d'un mois à l'autre car la durée de fonctionnement de la pile n'est pas forcément 2 la même tous les mois et les mécanismes de vieillissement peuvent être irréguliers dans le temps. Les méthodes permettant d'analyser le vieillissement d'une pile à combustible consistent, par exemple, à mesurer des courbes de polarisation de la pile sur un banc de test. Dans ce contexte, l'environnement de la pile est contrôlé, c'est-à-dire que les paramètres physiques qui influent sur le comportement de la pile, tels que la température, l'hygrométrie, la pression de l'air et le débit d'air, sont maitrisés. Les courbes de polarisation sont mesurées pour des plages de valeurs de courant et de tension qui sont également maitrisées et prédéfinies. De façon générale, l'analyse d'une pile à combustible à l'aide d'un banc de test permet de caractériser précisément et finement son comportement car tous les paramètres ayant une incidence sur le fonctionnement de la pile peuvent être contrôlés pour balayer des plages de valeurs prédéterminées à l'avance. Les références [1] et [2] décrivent des exemples de méthodes d'analyse sur banc de test. Un inconvénient à l'utilisation d'un banc de test est qu'il nécessite d'extraire la pile à combustible du véhicule pour l'analyser et par conséquent d'interrompre le fonctionnement du véhicule. Si l'on souhaite au contraire détecter un vieillissement de la pile à combustible à bord du véhicule sans imposer une maintenance du véhicule, l'utilisation d'un banc de test n'est pas possible. D'autres solutions existantes impliquent de démonter la pile pour examiner optiquement ses composants internes. Cette méthode nécessite aussi d'extraire la pile du véhicule pour l'analyser et présente en outre l'inconvénient majeur d'un risque de destruction de la pile. L'invention porte sur une méthode d'estimation du vieillissement d'une pile à combustible en usage réel, dans un environnement non contrôlé, c'est- 3 à-dire sans nécessité de démonter la pile à combustible du véhicule. Des mesures sont réalisées sur certains paramètres de la pile à bord du véhicule et transmises directement à un organe de contrôle en charge d'analyser les mesures et d'en déduire un indicateur du vieillissement de la pile. 5 Un avantage de l'invention est la capacité de détecter une dégradation de la pile à combustible sans nécessiter une maintenance du véhicule. Par ailleurs, l'instrumentation utilisée pour réaliser des mesures sur la pile à bord du véhicule est, le plus souvent, déjà prévue par le constructeur de la pile pour la gestion intrinsèque de la pile. Ainsi, l'invention ne nécessite pas 10 d'instrumentation spécifique. L'invention a pour objet une méthode, mise en oeuvre par ordinateur, pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible embarquée dans un véhicule en fonctionnement et comprenant une pluralité de cellules, la dite 15 méthode comprenant les étapes de : - Recevoir un ensemble de groupes de mesures réalisées au cours d'une pluralité d'intervalles temporels successifs à bord d'un véhicule en fonctionnement, chaque groupe de mesures comprenant au moins une mesure de la tension aux bornes d'au 20 moins une cellule de la pile à combustible, une mesure du courant ou de la densité de courant traversant au moins une cellule de la pile à combustible et une mesure d'au moins une grandeur physique parmi la température, le débit d'air, la pression d'air dans au moins une cellule de la pile à combustible, 25 - pour chaque ensemble de groupes de mesures reçues, - déterminer une répartition des valeurs des couples de mesures (tension, courant) ou (tension, densité de courant), - calculer au moins une distance entre ladite répartition et au moins une répartition de valeurs de référence ou entre ladite 30 répartition et au moins une répartition déterminée pour un autre intervalle temporel, 4 - déterminer un indicateur de l'état de santé de la pile à combustible à partir d'au moins une distance calculée. Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention comprend en outre une étape de filtrage de l'ensemble des mesures reçues 5 de manière à supprimer les groupes de mesures réalisées pendant au moins une phase d'arrêt du véhicule et/ou pendant au moins une phase de démarrage du véhicule. Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention comprend en outre une étape de filtrage de l'ensemble des mesures reçues 10 de manière à conserver uniquement les groupes de mesures pour lesquels au moins une mesure d'au moins une grandeur physique est comprise dans au moins un intervalle prédéterminé. Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention comprend en outre une étape de détermination, pour chaque ensemble de 15 groupes de mesures reçues, d'un modèle numérique de la répartition des valeurs des couples de mesures (tension, courant) ou (tension, densité de courant). Selon un aspect particulier de l'invention, ledit modèle numérique est obtenu par estimation de la fonction de répartition des valeurs desdits 20 couples de mesures selon une loi de probabilité prédéterminée. Selon un aspect particulier de l'invention, la distance calculée est égale au maximum des valeurs absolues des différences entre les valeurs respectives des modèles numériques correspondants à deux répartitions déterminées pour deux ensembles différents de groupes de mesures 25 associés à deux intervalles temporels distincts. Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention comprend en outre une étape de construction, pour chaque ensemble de groupes de mesures reçues, d'une courbe de polarisation (courant, tension) ou (densité de courant, tension) à partir de la répartition des valeurs des 30 couples de mesures, ladite au moins une distance étant calculée entre ladite courbe de polarisation et au moins une courbe de polarisation de référence 5 ou au moins une courbe de polarisation déterminée pour un autre intervalle temporel. Selon un aspect particulier de l'invention, ladite courbe de polarisation est construite en calculant la moyenne des courants ou des densités de 5 courant pour chaque valeur de tension, ou en calculant la moyenne des tensions pour chaque valeur de courant ou densité de courant ou en appliquant une régression linéaire polynômiale aux valeurs des couples de mesures. Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention 10 comprend le calcul de toutes les distances entre deux répartitions de valeurs correspondants à deux intervalles temporels distincts et la génération d'une représentation graphique d'au moins une partie des distances calculées. Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention comprend la génération d'une représentation graphique des distances entre 15 deux répartitions de valeurs correspondant à deux intervalles temporels consécutifs. Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention comprend, pour chaque ensemble de groupes de mesures reçues, le calcul d'une première distance entre ladite répartition de valeurs et une répartition 20 de valeurs de référence correspondant à des valeurs limites de fonctionnement de la pile à combustible et le calcul d'une seconde distance entre ladite répartition de valeurs et une répartition de valeurs correspondant à un intervalle temporel initial. Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention 25 comprend la génération d'une représentation graphique de la première distance et de la seconde distance, en fonction du temps. Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention comprend en outre une étape d'affichage d'au moins une représentation graphique générée sur une interface visuelle. 30 Selon un mode de réalisation particulier, la méthode selon l'invention comprend comprenant en outre la comparaison d'au moins une distance 6 calculée à un seuil d'alerte et le déclenchement d'une alerte en fonction du résultat de la comparaison. L'invention a aussi pour objet un programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution de la méthode pour estimer l'état de santé 5 d'une pile à combustible selon l'invention, lorsque le programme est exécuté par un processeur. L'invention a aussi pour objet un support d'enregistrement lisible par un processeur sur lequel est enregistré un programme comportant des instructions pour l'exécution de la méthode pour estimer l'état de santé d'une 10 pile à combustible selon l'invention, lorsque le programme est exécuté par un processeur. L'invention a aussi pour objet un système pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible, comprenant une pile à combustible destinée à être embarquée dans un véhicule en fonctionnement, un dispositif de mesure de 15 la tension aux bornes d'au moins une cellule de la pile à combustible, un dispositif de mesure du courant ou de la densité de courant traversant au moins une cellule de la pile à combustible et un dispositif de mesure d'au moins une grandeur physique parmi la température, le débit d'air, la pression d'air dans au moins une cellule de la pile à combustible, un transmetteur 20 pour transmettre, depuis ledit véhicule, les mesures réalisées à des instants successifs par au moins l'un des dispositifs de mesure, un calculateur et une mémoire pour recevoir les mesures réalisées et exécuter la méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'invention. Dans un mode de réalisation particulier, le système selon l'invention 25 comprend en outre une interface visuelle pour afficher au moins une représentation graphique générée par le calculateur. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit en relation aux 30 dessins annexés qui représentent : - La figure 1, un schéma d'une pile à combustible, 7 - La figure 2, un schéma d'une pile à combustible équipée de capteurs pour réaliser des mesures, - La figure 3, un diagramme sur lequel sont représentées plusieurs courbes de polarisation d'une pile à combustible, 5 - La figure 4, un organigramme décrivant les étapes de mise en oeuvre d'une méthode d'estimation de l'état de santé d'une pile à combustible, selon l'invention, - La figure 5, un diagramme temporel illustrant une étape de la méthode selon l'invention, 10 - La figure 6, un exemple de répartition de couples de mesures (tension, courant), - Les figures 7a-7c, trois représentations différentes d'un indicateur de l'état de santé d'une pile à combustible produit par la méthode selon l'invention, 15 - La figure 8, un diagramme (tension, densité de courant) illustrant une étape particulière de la méthode selon l'invention, - La figure 9, une représentation graphique d'un autre indicateur de l'état de santé d'une pile à combustible produit par la méthode selon l'invention, 20 - Les figures 10a-10d, quatre diagrammes illustrant la création de courbes de polarisation à partir de mesures réalisées en usage réel. La figure 1 représente, sur un schéma, une pile à combustible PAC composée de plusieurs cellules C montées en série. Chaque cellule 25 comprend une membrane MEM disposée entre deux plaques bipolaires PB1, PB2. A chaque extrémité opposée de la pile à combustible, une plaque monopolaire PM1, PM2 est pourvue de canaux CD de distribution d'hydrogène et d'oxygène pour alimenter la pile. Sur la droite de la figure 1, on a représenté une seule cellule 30 élémentaire C de la pile à combustible PAC. Une cellule C comprend les éléments suivants agencés en série : une première plaque bipolaire PB1, un 8 premier support Si, un premier catalyseur CATI, une membrane MEM, un second catalyseur CAT2, un second support S2, une seconde plaque bipolaire PB2. Une pile à combustible PAC est soumise à une dégradation au cours 5 du temps principalement du fait de la dégradation des membranes MEM. L'ensemble des cellules de la pile à combustible PAC est traversé par un même courant, cependant la densité locale de courant peut ne pas être uniforme dans une cellule et peut avoir une répartition spatiale différente d'une cellule à l'autre du fait de la dégradation potentielle des membranes 10 MEM au cours du temps. La figure 2 schématise un dispositif comprenant une pile à combustible équipée de capteurs et associée à un transmetteur, pour mettre en oeuvre l'invention. 15 Le dispositif 200 comporte une pile à combustible PAC, du type de celle décrite à la figure 1. La pile PAC est alimentée d'une part en hydrogène par un réservoir 201 et d'autre part en air par un canal de distribution 202. L'air traverse un compresseur 203 et un humidificateur 204 pour apporter de l'oxygène, à la pression et l'humidité requises, à la pile PAC. 20 Le dispositif 200 est pourvu de plusieurs capteurs pour mesurer plusieurs grandeurs physiques caractéristiques du fonctionnement de la pile à combustible PAC. Ainsi, un instrument de mesure du courant 210, par exemple un ampèremètre, est disposé en sortie de la pile à combustible PAC pour mesurer le courant I traversant la pile. Un instrument de mesure de la 25 tension 211 est disposé aux bornes de la pile à combustible PAC pour mesurer la tension U aux bornes de la pile. Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, la tension peut aussi être mesurée aux bornes d'une ou de plusieurs cellule(s) de la pile. Le dispositif comprend en outre au moins un capteur supplémentaire 30 de mesure d'une grandeur physique parmi la température, le débit d'air ou la pression de l'air. Un instrument de mesure de la température, tel qu'un 9 thermomètre 220, est disposé à proximité de la pile PAC ou d'une cellule de la pile. Un instrument de mesure de la pression de l'air, tel qu'un baromètre 230, est disposé au niveau de l'arrivée d'oxygène de la pile PAC. Un instrument de mesure du débit d'air entrant, tel qu'un débitmètre 240, est 5 disposé entre le compresseur 203 et l'humidificateur 204. Les mesures sont réalisées par les différents capteurs à instants réguliers et sont fournies à un transmetteur TR apte à transmettre les mesures à un organe de contrôle distant configuré pour exécuter la méthode d'estimation de l'état de santé de la pile, selon l'invention. 10 La figure 3 représente plusieurs courbes de polarisation d'une pile à combustible, les courbes étant réalisées sur banc de test selon une méthodologie connue. Une courbe de polarisation d'une pile à combustible est une courbe de la tension aux bornes de la pile (ou d'une cellule de la pile) 15 en fonction de la densité de courant traversant la pile (ou une cellule de la pile). Les différentes courbes sont mesurées à l'issue d'une durée de fonctionnement de la pile (ou d'une cellule de la pile) qui est différente pour chaque courbe et indiquée dans la légende. Par exemple, la courbe 301 correspond à une mesure initiale d'une courbe de polarisation, tandis que la 20 courbe 302 correspond à une mesure sur la même pile à combustible mais réalisée au bout de 2000 heures de fonctionnement. L'analyse des courbes de polarisation à différents instants de la durée de vie d'une pile à combustible permet de caractériser le vieillissement de la pile par une baisse de la tension pour la même valeur de densité de courant 25 ou inversement. Les courbes de polarisation sont habituellement obtenues sur un banc de test et dans des conditions opératoires maitrisées. Les grandeurs physiques qui sont maitrisées sont la pression, la température, l'humidité 30 relative, le débit d'air, le débit d'hydrogène ou encore la stoechiométrie. La stoechiométrie d'une pile à combustible est définie comme le rapport du débit 10 d'alimentation au débit nécessaire pour produire un courant électrique donné. Les stoechiométries d'air/oxygène et d'hydrogène peuvent être différentes. Définir la stoechiométrie est ainsi équivalent à définir le débit. Pour des conditions opératoires maitrisées, c'est-à-dire des conditions 5 connues, il est possible de comparer précisément l'évolution des performances de la pile à deux instants différents de sa vie, séparés par une certaine durée de fonctionnement. Sur banc de test, avant chaque série de caractérisation, la pile à combustible est conditionnée suivant un mode opératoire donné et identique 10 d'une caractérisation à l'autre. Avant de commencer un test pour générer une courbe de polarisation, il est généralement conseillé de faire fonctionner la pile à l'état stationnaire pendant un temps prédéterminé afin d'éviter autant que possible que son mode de fonctionnement précédent ne perturbe la mesure de caractérisation. En pratique, la procédure adoptée consiste à faire 15 fonctionner la pile dans les mêmes conditions opératoires, par exemple avec un courant égal à 50A, une stoechiométrie anode/cathode égale à 1.5/2, une température de 55°C pendant une durée prédéterminée avant chaque séquence de caractérisation. Au cours de chaque caractérisation, plusieurs courbes de polarisation 20 sont enregistrées consécutivement, pour des ensembles différents de conditions opératoires. Ces courbes de polarisation sont obtenues en incrémentant ou en décrémentant le courant par paliers successifs entre les valeurs minimum et maximum admissibles. Avant chaque acquisition de courant, les débits de gaz nécessaires sont calculés pour correspondre aux 25 taux de stoechiométrie définis et sont fournis à la pile pendant une certaine période afin d'obtenir les mêmes conditions d'expérience. La pile fourni un courant pendant un certain lapse de temps qui est enregistré. A la fin de cette étape d'acquisition, les flux de gaz sont préparés à nouveau pour la prochaine période d'acquisition. Tous les paramètres temporels liés à la 30 procédure d'établissement de courbes de polarisation peuvent être spécifiés via une interface dédiée permettant la réalisation automatique de certains 11 tests de courbes de polarisation. Les tests sont arrêtés lorsque le courant ou la tension dépasse une valeur seuil, caractéristique de la limite de fonctionnement de la pile. La mesure de courbes de polarisation sur banc de test est une 5 opération contraignante car, d'une part elle nécessite d'extraire la pile à combustible du véhicule pour l'analyser sur banc de test pendant une durée importante et d'autre part, la procédure d'analyse est très méthodique car elle requiert des conditions opératoires précises et contraignantes en terme de stabilité et d'échantillonnage. En effet, les grandeurs physiques qui 10 influent sur le comportement de la pile, telles que, par exemple, la température, la pression de l'air, le débit d'air et l'humidité doivent être stables. Par ailleurs, les mesures en courant et tension doivent être réalisées avec un échantillonnage régulier. 15 L'invention propose une nouvelle méthode d'analyse de l'état de santé d'une pile à combustible qui permet de s'affranchir de l'utilisation d'un banc de test en exploitant des mesures réalisées sur la pile en fonctionnement dans un véhicule en roulage. Avec cette méthode, il n'est plus nécessaire de réaliser une acquisition régulière et codifiée des mesures sur banc de test ni 20 de maintenir des conditions expérimentales constantes. La figure 4 schématise sur un organigramme, les étapes de mise en oeuvre de la méthode selon l'invention. La méthode est mise en oeuvre au moyen du dispositif 200 de la figure 2. 25 Dans une première étape 401, un ensemble de mesures est réalisé sur la pile à combustible PAC à bord du véhicule en fonctionnement, c'est à dire en roulage ou à l'arrêt, à l'aide des différents capteurs 210, 211, 220, 230, 240 qui instrumentent la pile. Les mesures sont réalisées temporellement, à une fréquence de mesure prédéterminée. Les mesures 30 effectuées sont analysées à l'expiration d'un intervalle temporel prédéterminé, par exemple tous les mois. Préférentiellement, l'intervalle de 12 temps est régulier afin de pouvoir comparer les analyses réalisées entre elles. L'intervalle de temps dépend de la fréquence d'utilisation de la pile à combustible. Il faut que la pile à combustible soit sollicitée suffisamment pour pouvoir observer une dégradation. Il faut également que le nombre de 5 mesures soit suffisamment représentatif du fonctionnement de la pile. Au sein de l'intervalle de temps de mesure, il n'est pas obligatoire que les mesures soient échantillonnées régulièrement. De plus, il n'est pas nécessaire que les phases d'arrêt du véhicule ou de démarrage du véhicule soient effectuées toujours aux mêmes instants sur deux intervalles de temps 10 différents. Chaque groupe de mesures réalisé à un instant donné comprend une mesure fournie par chacun des capteurs disposés au sein du dispositif 200. Le groupe de mesures comprend au moins une mesure de tension et de courant ou de densité de courant, aux bornes de la pile ou d'une cellule de la 15 pile. Le groupe de mesures comprend aussi une mesure de température et/ou une mesure de débit d'air et/ou une mesure de pression de l'air et/ou une mesure du taux d'humidité des gaz. La température peut être mesurée au niveau de la sortie d'air ou de la sortie d'eau ou de l'air ambiant. La pression peut être mesurée au niveau de l'arrivée d'hydrogène ou de l'air 20 ambiant. Les mesures sont transmises à un organe de contrôle soit via le transmetteur TR qui peut enregistrer les mesures sur un serveur, soit en récupérant les mesures sauvegardées dans le véhicule via un support de stockage. 25 Une différence principale entre les conditions de fonctionnement d'une pile à combustible sur un banc de test et dans un véhicule en roulage est que dans le premier cas, les conditions de fonctionnement de la pile et les grandeurs physiques qui influent sur le fonctionnement de la pile sont 30 contrôlées, tandis que dans le second cas, elles dépendent de l'utilisation du véhicule et peuvent donc varier. 13 Afin de ne conserver que les phases de fonctionnement du véhicule qui sont représentatives du fonctionnement de la pile à combustible, la méthode selon l'invention, comprend une première étape de filtrage 402 pour éliminer les mesures correspondant à des phases d'arrêt et de démarrage du 5 véhicule et ne conserver que le régime nominal, correspondant aux phases de roulage du véhicule. La figure 5 illustre, sur un diagramme représentant la tension et le courant mesurés au cours d'un intervalle temporel, les phases d'arrêt 500 du véhicule et une phase de démarrage 501 du véhicule. L'étape 402 de filtrage 10 consiste à ne conserver que les mesures correspondant au régime nominal 502 de fonctionnement du véhicule, et donc de la pile. Ensuite, afin de se ramener à des conditions de fonctionnement proches des conditions obtenues sur un banc de test, une seconde étape de 15 filtrage 403 est opérée sur les mesures des grandeurs physiques qui influent sur le fonctionnement de la pile parmi lesquelles la température, la pression d'air et le débit d'air. Afin de se replacer dans des conditions opératoires régulières similaires à celles obtenues sur un banc de test, et pour pouvoir réaliser des comparaisons au cours du temps, les mesures sont filtrées en 20 conservant uniquement celles qui correspondent à des plages de température et/ou des plages de débit d'air et/ou des plages de pression d'air prédéterminées. Par exemple, la plage de température peut être choisie égale à [60°C ; 70°C] et la plage de débit d'air peut être choisie égale à [20000 m3.s-1 ; 25 25000 m3.s-1]. Le filtrage peut être opéré sur une ou plusieurs des grandeurs physiques précitées. Le choix des plages de filtrage réside dans un compromis entre le nombre de points de mesure d'une part et la précision de la définition des 30 courbes obtenues à partir des mesures d'autre part. 14 Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'une ou l'autre des étapes de filtrage 402, 403 peuvent être omises si le dispositif à bord du véhicule permet de ne déclencher les mesures que pendant les phases de roulage par exemple, ou pendant les phases de pleine puissance de la pile à 5 combustible. Les mesures obtenues pour un intervalle temporel donné correspondent à des nuages de points lorsqu'on les représente dans le domaine (tension, courant). A partir des mesures obtenues, on détermine 10 ensuite 404 une répartition des couples de mesure (tension, courant) ou (tension, densité de courant). La figure 6 représente un exemple de répartition de couples de mesure (tension, courant) pour un ensemble de mesures réalisées. Un même couple de valeurs peut avoir une occurrence d'apparition plus ou moins importante comme on le voit sur la figure 6. 15 Ainsi, contrairement au cas d'un banc de test pour lequel les conditions de variation de courant ou de tension sont maitrisées, permettant de produire des courbes de polarisation pour différentes conditions de fonctionnement de la pile, les mesures réalisées en usage réel correspondent à des nuages de points en deux dimensions et non plus à des 20 courbes de polarisation. L'invention est basée sur l'hypothèse que la caractérisation de courbe de polarisation d'une pile à combustible obtenue en usage réel est représentée par un nuage de points qui peut s'apparenter à une densité de probabilité à deux dimensions. 25 Pour chaque intervalle temporel associé à un ensemble de groupes de mesures reçues, les répartitions des couples de valeurs (tension, courant) ou (tension, densité de courant) sont comparées en calculant 405 un écart ou une distance entre ces deux répartitions. La distance calculée est caractéristique de la ressemblance ou de la dissemblance des deux groupes 30 de mesures. Son évolution dans le temps permet de caractériser l'évolution 15 de l'état de santé de la pile à combustible et de fournir un indicateur 406 de l'état de santé ou de la vitesse de dégradation de la pile. On décrit à présent un exemple de réalisation des étapes 404-406 de 5 la méthode selon l'invention. Sans sortir du cadre de l'invention, les couples de valeurs (tension, courant) peuvent être remplacés par des couples de valeurs (tension, densité de courant). Selon cet exemple, une répartition de couples de valeurs (tension, courant) est déterminée à l'étape 404 en appliquant un modèle numérique de 10 cette répartition. Un modèle numérique possible consiste à prendre l'hypothèse que la densité de probabilité f(x) des couples de valeurs x= (tension, courant) est modélisable par un mélange de fonctions Gaussiennes. Par exemple, la densité de probabilité f(x) peut être égale à une 15 somme pondérée de plusieurs fonctions Gaussiennes, par exemple une somme de deux fonctions Gaussiennes. Ainsi, on a f(x) = 01) + p.2f2(x; 02) où f1 et f2 sont des lois de probabilité Gaussiennes de paramètres 01 = (m1,E1) et 02 = (m2,E2), correspondant à la moyenne et la variance de la loi de probabilité. 20 fi(x; 01) { f2(x; 02) = 1 1 - mi Y E 1(x - mi)) - m2)tEl(x - m2)) = - (x 2 1 -2 (x 271E111/2 ex (- 1 271E211/2 eX'13 (- La fonction de répartition F(x) est égale à l'intégrale de la densité de probabilité f(x). 25 A partir d'un ensemble de valeurs de x mesurées sur un intervalle temporel donné, on identifie les paramètres de la fonction f(x) à l'aide d'algorithmes de résolution numérique. Les facteurs de pondération u sont, par exemple, estimés au moyen d'un algorithme du maximum de vraisemblance ou d'un algorithme d'espérance-maximisation tel que décrit 16 dans les références [3] et [4]. La moyenne et la variance de chaque fonction Gaussienne peuvent ensuite être estimées directement à partir des mesures de x, par identification. 5 Une fois les paramètres du modèle numérique f(x) estimés, on en déduit, par intégration, la fonction de répartition F(x). Selon un mode de réalisation particulier, lorsque les paramètres de la fonction f(x) sont calculés, les mesures initiales ne sont plus sauvegardées puisque seuls les paramètres numériques du modèle f(x) suffisent ensuite pour calculer une 10 distance entre deux groupes de mesures. Un avantage à cet aspect de l'invention est que cela permet de limiter la quantité de données à conserver en mémoire. Ensuite, dans l'étape 405, on calcule une distance D(F,G) entre deux 15 fonctions de répartition F et G estimées pour des groupes de mesures respectivement réalisées à deux intervalles temporels distincts. Un exemple possible de distance est la distance de Kolmogorov Smirnov qui consiste à calculer le maximum de la valeur absolue des différences point à point entre deux fonctions de répartition : D(F, G) = max I F(x) - G(x) I ,c 20 Elle permet de rendre compte de l'écart maximum entre les deux répartitions et donc de l'ajustement entre celles-ci. Comprise entre 0 et 1, elle donne une indication de la « proportion » d'adéquation entre les lois. Sans sortir du cadre de l'invention, n'importe quelle distance 25 permettant de quantifier la proximité entre deux répartitions peut être envisagée. La distance peut aussi être calculée sur une sous partie de l'espace des valeurs de x, par exemple en se limitant à un intervalle de valeurs de tension. 17 Afin de fournir un indicateur 406 de l'état de santé de la pile à combustible au cours du temps, une distance est calculée entre tous les groupes de mesures pris deux à deux. Par exemple, si les mesures sont réalisées tous les mois, on calcule les distances respectives entre tous les 5 couples de répartitions de valeurs associées à deux mois différents, consécutifs ou non. On crée ainsi une matrice de distance permettant de comparer précisément l'évolution de la proximité entre deux répartitions pour deux mois quelconques différents. Un exemple d'une telle matrice est représenté à la figure 7a. 10 La figure 7b représente la matrice de la figure 7a sous une forme graphique. Sur les graphiques 701, les tracés situés en dessous de la diagonale de la matrice correspondent à l'état courant de la pile par rapport à son état dans le passé. Sur les graphiques 702, les tracés situés au-dessus de la diagonale de la matrice traduisent l'état courant de la pile par rapport à 15 son état dans le futur. En observant l'évolution des valeurs des distances calculées entre deux mois consécutifs, on peut détecter une dégradation permanente ou réversible de la pile. Par exemple, sur la figure 7c, on a représenté l'évolution des 20 distances calculées entre deux mois consécutifs. Grâce à ce graphique, on peut identifier une dégradation rapide les quatre premiers mois, puis une stabilisation, voire une amélioration lors du 8ème mois. L'évolution de la distance calculée entre deux mois successifs permet de produire un indicateur visuel de l'état de santé de la pile ou de la vitesse 25 de dégradation de la pile. Selon un autre mode de réalisation de l'invention illustré à la figure 8, la distance calculée pour un intervalle temporel est comparée à au moins deux valeurs seuil afin de détecter une dégradation trop importante de la pile 30 nécessitant une maintenance. 18 Il est possible de réaliser, sur banc de test, des courbes de polarisation de référence correspondant à des valeurs limites de fonctionnement de la pile à combustible qui sont, par exemple, définies par le constructeur de la pile. Par exemple, lorsqu'une courbe de polarisation passe 5 en dessous d'une courbe de référence seuil, une alerte de maintenance peut être déclenchée. Ces courbes de polarisation de référence peuvent aussi être modélisées par simulation. Pour pouvoir comparer une courbe de polarisation de référence à un nuage de points issus d'un groupe de mesures, on génère artificiellement 10 autour de la courbe de référence, un nuage de points correspondant à une répartition des valeurs (courant, tension) équivalente au modèle choisi précédemment (par exemple un mélange de Gaussiennes). La taille du nuage de point dépend notamment de la dispersion qui est proportionnelle à l'écart des deux versions de la courbe de référence selon deux valeurs de 15 températures (par exemple 60°c et 70°C). Ce principe est illustré sur la figure 8 qui représente une première courbe de polarisation seuil CPS1 obtenue à une première température, par exemple égale à 70°C, une seconde courbe de polarisation seuil CPS2 obtenue à une seconde température, par exemple égale à 60°C. Les 20 courbes CPS1, CPS2 correspondent à des valeurs limites en dessous desquelles la pile est susceptible d'être défaillante. Une troisième courbe de polarisation seuil CPS3, générée pour une température égale à 60°C et une quatrième courbe de polarisation seuil CPS4, générée pour une température égale à 70°C correspondent à des valeurs maximales obtenues lorsque la 25 pile est neuve. Les répartitions des valeurs (courant, tension) mesurées au cours du temps doivent se situer dans la zone de fonctionnement ZF pour que l'état de santé de la pile soit conforme aux exigences requises. Pour comparer ces répartitions avec les valeurs seuils de référence, 30 on produit artificiellement une première répartition Rn* et une seconde 19 répartition Rmax à partir des courbes de références respectives créées pour les deux valeurs seuils de température. Chaque répartition est modélisée à partir des longueurs l, 12 selon les deux axes v1, v2 du nuage de points puis de la matrice de covariance du 5 modèle obtenue de la manière suivante : 011/2 {C = [y11,21* [(1)- E = CC* Ensuite, on calcule, pour chaque nouvelle répartition créée à partir d'un ensemble de mesures, une distance entre cette nouvelle répartition et les deux répartitions seuils Rmin et Rmax. L'évolution de ces deux distances au 10 cours du temps permet de détecter un éventuel franchissement du seuil bas qui correspond aux limites de fonctionnement de la pile et au déclenchement d'une alerte de maintenance. La figure 9 représente les distances calculées pour différents mois 15 successifs. La courbe 901 correspond à la distance entre la répartition des valeurs du mois courant et la répartition de référence correspondant au seuil maximum Rmax. La courbe 902 correspond à la distance entre la répartition des valeurs du mois courant et la répartition de référence correspondant au seuil minimum Rmin. 20 La courbe 901 de distance par rapport au nuage de point de référence maximum Rmax augmente au cours du temps, ce qui signifie que les nuages de point s'éloignent de plus en plus de la courbe de référence correspondant à l'état initial de la pile. La courbe 902 décroit jusqu'au 6ème mois, ce qui signifie que la 25 répartition de valeurs courantes se rapproche de la répartition de seuil minimum Rmin. A partir du 6ème mois, la pente de la courbe 902 s'inverse, ce qui signifie que la répartition de valeurs courantes est passée en dessous de la répartition de seuil minimum Rmin, ce qui est bien confirmé par le fait que la courbe 901, correspondant à la distance avec la répartition de seuil 20 maximum Rmax, augmente quant à elle. Une alerte de maintenance peut être déclenchée dans ce cas ou dans le cas où la courbe 902 passe en dessous d'une valeur seuil S correspondant à une proximité importante avec la répartition de seuil minimum Rmin. De façon symétrique, un autre seuil peut 5 être configuré pour détecter un éloignement trop important de la répartition de seuil maximum Rmax- Dans un autre mode de réalisation de l'invention illustré par les figures 10a à 10d, on génère, à partir des répartitions de couples de valeurs 10 (tension, courant) ou (tension, densité de courant), une courbe de polarisation pour la comparer directement avec des courbes seuils correspondant aux limites de fonctionnement de la pile. La figure 10a représente une répartition de valeurs (courant, tension) correspondant à des mesures effectuées pour plusieurs mois consécutifs. 15 Pour déterminer une courbe de polarisation à partir d'une répartition de valeurs, plusieurs possibilités existent. Une première possibilité consiste à effectuer une moyenne des courants à tension fixée tel qu'illustré sur les figures 10b et 10c. On obtient in fine plusieurs courbes de polarisation correspondant à plusieurs mois 20 successifs tel qu'illustré sur la figure 10d. Une deuxième possibilité consiste à effectuer une moyenne des tensions à courant fixé. Une troisième possibilité est d'effectuer une régression linéaire polynômiale, par exemple de la forme : 25 U = ao + a11 + a2/3 + a3log (/). Une fois les courbes de polarisation obtenues, il est possible de les comparer à des courbes de polarisation seuil CPSi, CPS2, CPS3, CPS4. Autrement dit, selon cette troisième possibilité, on transforme les répartitions de valeurs (tension, courant) en courbes de polarisation pour les 30 comparer à des courbes de polarisation de référence. 21 L'invention peut être mise en oeuvre en tant que programme d'ordinateur comportant des instructions pour son exécution. Le programme d'ordinateur peut être enregistré sur un support d'enregistrement lisible par un processeur. La référence à un programme d'ordinateur qui, lorsqu'il est 5 exécuté, effectue l'une quelconque des fonctions décrites précédemment, ne se limite pas à un programme d'application s'exécutant sur un ordinateur hôte unique. Au contraire, les termes programme d'ordinateur et logiciel sont utilisés ici dans un sens général pour faire référence à tout type de code informatique (par exemple, un logiciel d'application, un micro logiciel, un 10 microcode, ou toute autre forme d'instruction d'ordinateur) qui peut être utilisé pour programmer un ou plusieurs processeurs pour mettre en oeuvre des aspects des techniques décrites ici. Les moyens ou ressources informatiques peuvent notamment être distribués ("Cloud computing"), éventuellement selon des technologies de pair-à-pair. Le code logiciel peut 15 être exécuté sur n'importe quel processeur approprié (par exemple, un microprocesseur) ou coeur de processeur ou un ensemble de processeurs, qu'ils soient prévus dans un dispositif de calcul unique ou répartis entre plusieurs dispositifs de calcul (par exemple tels qu'éventuellement accessibles dans l'environnement du dispositif). Le code exécutable de 20 chaque programme permettant au dispositif programmable de mettre en oeuvre les processus selon l'invention, peut être stocké, par exemple, dans le disque dur ou en mémoire morte. De manière générale, le ou les programmes pourront être chargés dans un des moyens de stockage du dispositif avant d'être exécutés. L'unité centrale peut commander et diriger 25 l'exécution des instructions ou portions de code logiciel du ou des programmes selon l'invention, instructions qui sont stockées dans le disque dur ou dans la mémoire morte ou bien dans les autres éléments de stockage précités. Le code exécutable peut également être téléchargeable depuis un serveur distant. 30 Le programme d'ordinateur peut comprendre un code source, un code objet, un code source intermédiaire ou un code objet partiellement compilé ou toute 22 autre forme d'instructions de code de programme adaptées pour mettre en oeuvre l'invention sous la forme d'un programme d'ordinateur. Un tel programme peut présenter diverses architectures fonctionnelles. Par exemple, un programme d'ordinateur selon l'invention 5 peut être décomposé en une ou plusieurs routines qui peuvent être adaptées à exécuter une ou plusieurs fonctions de l'invention telles que décrites précédemment. Les routines peuvent être enregistrées ensemble dans un même fichier exécutable mais peuvent également être sauvegardées dans un ou plusieurs fichiers externes sous la forme de librairies qui sont 10 associées à un programme principal de façon statique ou dynamique. Les routines peuvent être appelées depuis le programme principal mais peuvent également comprendre des appels à d'autres routines ou sous-routines. Tous les procédés ou étapes de procédés, programmes ou sous- 15 programmes décrits sous la forme d'organigrammes doivent être interprétés comme correspondant à des modules, segments ou portions de code de programme qui incluent une ou plusieurs instructions de code pour implémenter les fonctions logiques et les étapes de l'invention décrites. 20 Alternativement, l'invention peut aussi être mise en oeuvre au moyen d'un processeur qui peut être un processeur générique, un processeur spécifique, un circuit intégré propre à une application (connu aussi sous le nom anglais d'ASIC pour « Application-Specific Integrated Circuit ») ou un réseau de portes programmables in situ (connu aussi sous le nom anglais de 25 FPGA pour « Field-Programmable Gate Array »). La technique de l'invention peut se réaliser sur une machine de calcul reprogrammable (un processeur ou un micro contrôleur par exemple) exécutant un programme comprenant une séquence d'instructions, ou sur une machine de calcul dédiée (par exemple un ensemble de portes logiques comme un FPGA ou un ASIC, ou 30 tout autre module matériel). 23 Les différentes courbes de polarisation ou d'évolution de distance calculée au cours du temps, telles que représentées notamment aux figures 7a-7c, 9 ainsi que tout indicateur de dégradation ou de vieillissement déterminé à partir de ces courbes peut être restitué à un utilisateur via un 5 écran d'affichage ou toute autre interface graphique. Lorsqu'une alerte de maintenance est déclenchée par la méthode selon l'invention, l'alerte peut être visuelle ou sonore. L'invention peut être implémentée dans un organe d'aide à la maintenance et correspond à un outil permettant d'automatiser la 10 maintenance d'une pile à combustible à bord d'un véhicule. 15 20 25 30 24 Références [1] Bouchara W. and al. PEMFC Durability Test under Specific Dynamic Current Solicitation, Linked to a Vehicle Road Cycle. International Journal of 5 Hydrogen Energy 2007;32(17):4523 el 1 [2] Onanena R. and al. Fuel cells static and dynamic characterizations as tools for the estimation of their ageing time. International Journal of Hydrogen Energy 2011 ;36(2):1730e9. 10 [3] Geoffrey M. and al. The EM algorithm and extensions, John Wiley & Sons, 2007 : 382. [4] Didier D. and al. Probabilités et statistiques : problèmes à temps fixe, 15 Masson, 1982: (1). REVENDICATIONS1. Méthode, mise en oeuvre par ordinateur, pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible embarquée dans un véhicule en fonctionnement et comprenant une pluralité de cellules, la dite méthode comprenant les étapes de : - Recevoir (401) un ensemble de groupes de mesures réalisées au cours d'une pluralité d'intervalles temporels successifs à bord d'un véhicule en fonctionnement, chaque groupe de mesures comprenant au moins une mesure de la tension aux bornes d'au moins une cellule de la pile à combustible, une mesure du courant ou de la densité de courant traversant au moins une cellule de la pile à combustible et une mesure d'au moins une grandeur physique parmi la température, le débit d'air, la pression d'air dans au moins une cellule de la pile à combustible, - pour chaque ensemble de groupes de mesures reçues, - déterminer (404) une répartition des valeurs des couples de mesures (tension, courant) ou (tension, densité de courant), - calculer (405) au moins une distance entre ladite répartition et au moins une répartition de valeurs de référence ou entre ladite répartition et au moins une répartition déterminée pour un autre intervalle temporel, - déterminer (406) un indicateur de l'état de santé de la pile à combustible à partir d'au moins une distance calculée. 2. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon la revendication 1 comprenant en outre une étape de filtrage (402) de l'ensemble des mesures reçues de manière à supprimer les groupes de mesures réalisées pendant au moins une phase d'arrêt du véhicule et/ou pendant au moins une phase de démarrage du véhicule. 26 3. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre une étape de filtrage (403) de l'ensemble des mesures reçues de manière à conserver 5 uniquement les groupes de mesures pour lesquels au moins une mesure d'au moins une grandeur physique est comprise dans au moins un intervalle prédéterminé. 4. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une 10 des revendications précédentes comprenant en outre une étape de détermination, pour chaque ensemble de groupes de mesures reçues, d'un modèle numérique de la répartition des valeurs des couples de mesures (tension, courant) ou (tension, densité de courant). 15 5. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon la revendication 4 dans laquelle ledit modèle numérique est obtenu par estimation de la fonction de répartition des valeurs desdits couples de mesures selon une loi de probabilité prédéterminée. 20 6. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une des revendications 4 ou 5 dans lequel la distance calculée est égale au maximum des valeurs absolues des différences entre les valeurs respectives des modèles numériques correspondants à deux répartitions déterminées pour deux ensembles différents de groupes de mesures 25 associés à deux intervalles temporels distincts. 7. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une des revendications précédentes comprenant en outre une étape de construction, pour chaque ensemble de groupes de mesures reçues, 30 d'une courbe de polarisation (courant, tension) ou (densité de courant, tension) à partir de la répartition des valeurs des couples de mesures, ladite au moins une distance étant calculée entre ladite courbe de polarisation et au moins une courbe de polarisation de référence ou au 27 moins une courbe de polarisation déterminée pour un autre intervalle temporel. 8. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon la 5 revendication 7 dans lequel ladite courbe de polarisation est construite en calculant la moyenne des courants ou des densités de courant pour chaque valeur de tension, ou en calculant la moyenne des tensions pour chaque valeur de courant ou densité de courant ou en appliquant une régression linéaire polynômiale aux valeurs des couples de mesures. 10 9. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une des revendications précédentes comprenant le calcul de toutes les distances entre deux répartitions de valeurs correspondants à deux intervalles temporels distincts et la génération d'une représentation 15 graphique d'au moins une partie des distances calculées. 10. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon la revendication 9 comprenant la génération d'une représentation graphique des distances entre deux répartitions de valeurs correspondant à deux 20 intervalles temporels consécutifs. 11. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une des revendications précédentes comprenant, pour chaque ensemble de groupes de mesures reçues, le calcul d'une première distance entre ladite 25 répartition de valeurs et une répartition de valeurs de référence correspondant à des valeurs limites de fonctionnement de la pile à combustible et le calcul d'une seconde distance entre ladite répartition de valeurs et une répartition de valeurs correspondant à un intervalle temporel initial. 30 12. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon la revendication 11 comprenant la génération d'une représentation 28 graphique de la première distance et de la seconde distance, en fonction du temps. 13. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une 5 des revendications 9,10 ou 12 comprenant en outre une étape d'affichage d'au moins une représentation graphique générée sur une interface visuelle. 14. Méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une 10 des revendications précédentes comprenant en outre la comparaison d'au moins une distance calculée à un seuil d'alerte et le déclenchement d'une alerte en fonction du résultat de la comparaison. 15. Programme d'ordinateur comportant des instructions pour l'exécution de 15 la méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une des revendications précédentes, lorsque le programme est exécuté par un processeur. 16.Support d'enregistrement lisible par un processeur sur lequel est 20 enregistré un programme comportant des instructions pour l'exécution de la méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une des revendications 1 à 14, lorsque le programme est exécuté par un processeur. 25 17.Système pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible, comprenant une pile à combustible (PAC) destinée à être embarquée dans un véhicule en fonctionnement, un dispositif de mesure de la tension (211) aux bornes d'au moins une cellule de la pile à combustible (PAC), un dispositif de mesure du courant (210) ou de la densité de 30 courant traversant au moins une cellule de la pile à combustible (PAC) et un dispositif de mesure d'au moins une grandeur physique parmi la température (220), le débit d'air (240), la pression d'air (230) dans au moins une cellule de la pile à combustible, un transmetteur (TR) pour 29 transmettre, depuis ledit véhicule, les mesures réalisées à des instants successifs par au moins l'un des dispositifs de mesure, un calculateur et une mémoire pour recevoir les mesures réalisées et exécuter la méthode pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon l'une des 5 revendications 1 à 14. 18.Système pour estimer l'état de santé d'une pile à combustible selon la revendication 17 comprenant en outre une interface visuelle pour afficher au moins une représentation graphique générée par le calculateur. 10