Optimisation d’une électronique modulaire et de sa gestion d’énergie afin d’accroître la durée de vie et la disponibilité de Pile à Combustible multi-stacks

Aujourd’hui, la prise de conscience par les pouvoirs publics et la société en règle générale de l’empreinte écologique et de l’impact sanitaire des systèmes de transport existants nécessite une évolution significative de l’offre des mobilités. Ce sujet de thèse s’inscrit dans les objectifs du plan gouvernemental 2020 de déploiement de l’hydrogène pour la transition énergétique qui vise à favoriser le développement de la mobilité électrique à hydrogène, notamment pour les véhicules lourds (long-courriers, bus, trains, avions, navires, etc…). Cette thèse propose d’explorer de nouvelles configurations d’électronique de puissance et de contrôle visant à augmenter la durée de vie et la disponibilité d’un système PàC en configuration multi-stacks pour applications transports lourds. 
Un des objectifs de ces travaux de Recherche consistera en l’élaboration d’une topologie de puissance innovante permettant un assemblage de stacks par une approche modulaire. Le choix de la meilleure architecture se basera sur des critères tels que le rendement, la disponibilité ou la densité de puissance de l’architecture globale ainsi que sur sa capacité à opérer en conditions dégradées. Il prendra en compte également l’environnement de la topologie de puissance, à savoir la charge (consommation véhicule) et/ou le vieillissement de la PàC. 
Un second objectif consistera en l’exploration de stratégies de contrôle pour la gestion d’énergie du système hybridé, c’est-à-dire le contrôle de l’organe de stockage (batterie) en fonction de son état de charge et le contrôle de la puissance de chaque stack individuel en fonction de la demande en puissance de la charge et/ou des contraintes physiques liées au convertisseur (puissance maximum, limitation en courant et tension des convertisseurs, etc…). 
Enfin, le développement d’une maquette expérimentale à échelle réduite permettra de valider les concepts élaborés, notamment l’architecture de puissance modulaire multi-stacks, ainsi que sa gestion d’énergie.

Mots clefs: Pile à combustible, multi-stacks, électronique de puissance, gestion de l’énergie électrique, stabilité.

• Directeur de thèse    Professeur, PIERFEDERICI Serge, LEMTA (Nancy), https://orcid.org/0000-0003-3682-6317
• Ecole doctorale    SIMPPE, http://doctorat.univ-lorraine.fr/fr/les-ecoles-doctorales/simppe/presentation
• Encadrant IFPEN    Docteur, BATTISTON Alexandre, Département Systèmes électriques et électroniques, alexandre.battiston@ifpen.fr, https://orcid.org/0000 0001-9566-5563
• Localisation du doctorant    IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison, France  
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2023
• Employeur    IFP Energies nouvelles, Rueil-Malmaison, France  
• Qualifications    Master ou Diplôme d’Ingénieur en génie électrique, avec spécialité en électronique de puissance et contrôle des systèmes électriques. La connaissance des systèmes Pile à Combustible est un plus.
• Connaissances linguistique    Bonne maîtrise du français, anglais souhaitable