FR2932015A1 - Dispositif et procede de controle de l'humidification de piles a combustibles dans un systeme comportant plusieurs piles a combustible. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de contrôle de l'humidification de k piles à combustible reliées en série (avec k > 1), comprenant : - des moyens de mesure (120) prévus pour mesurer sur plusieurs fréquences, l'impédance d'au moins une dédites piles à combustible, - des moyens de commutation (150), prévus pour, selon une première phase : isoler une pile donnée (1107) des autres piles de la série, la pile donnée étant située entre une première pile (1106) et une deuxième pile (1108) parmi lesdites piles, ladite pile donnée (1107) étant connectée aux dits moyens de mesure, et connecter entre elles ladite première pile et ladite deuxième pile de manière à former un système de k-1 piles à combustible reliées en série, selon une deuxième phase : connecter ladite pile donnée (1107) à ladite première pile (1106) et à ladite deuxième pile (1108) de manière à former un système de k piles à combustible reliées en série (avec k > 1), tandis que ladite première pile (1106) et ladite deuxième pile (1108) sont déconnectées.

Description

1 DISPOSITIF ET PROCEDE DE CONTROLE DE L'HUMIDIFICATION DE PILES A COMBUSTIBLES DANS UN SYSTEME COMPORTANT PLUSIEURS PILES A COMBUSTIBLE

DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte de façon générale au domaine des dispositifs comportant plusieurs piles à combustible embarquées ou intégrées, et plus particulièrement à un dispositif et un procédé de contrôle de l'humidification d'un système comportant une pluralité de piles à combustible. ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE Les piles à combustible sont généralement formées d'un empilement de cellules élémentaires. Une cellule élémentaire comporte un électrolyte et deux électrodes de part et d'autre, une première électrode remplissant la fonction d'anode où a lieu une réaction d'oxydation, et une deuxième électrode remplissant la fonction d'une cathode où a lieu une réaction de réduction. Dans le cas d'un empilement de cellules, des zones conductrices électroniques, type plaque bipolaire, sont interposées entre la cathode d'une cellule et l'anode d'une cellule suivante. Des moyens d'alimentation en réactifs sont prévus au niveau de l'anode et de la cathode.

Les piles à combustible fonctionnent généralement à température et air ambiants. En 2 utilisation, ces piles chauffent, et fournissent de l'eau (H2 + 02 -> H2O) : leur humidification et leur température peuvent donc fortement varier dans le temps et influencer le fonctionnement de chaque électrode.

Il s'est donc avéré utile d'intégrer un élément capable d'indiquer l'état d'humidification du coeur d'une pile à combustible. Il existe des dispositifs embarqués de contrôle de défauts d'une pile à combustible, dotés d'un ou plusieurs capteurs de température ou d'humidité. Un tel dispositif est décrit par exemple dans le document US 2004/0234835 Al. Les capteurs existants ne permettent pas d'accéder à une information exhaustive. Avec les capteurs d'humidité existants, il est par exemple difficile de distinguer un état de la pile dans laquelle cette dernière est bien humidifiée ou un état dans laquelle la pile est totalement noyée. Le document WO 2006/056076 présente un dispositif permettant de détecter des défauts au niveau d'une pile à combustible. Plusieurs piles à combustibles peuvent être intégrées ou embarquées au sein d'un même dispositif ou d'un même appareil.

Il se pose alors le problème de trouver un nouveau dispositif et un nouveau procédé de contrôle du fonctionnement d'un système comportant plusieurs piles à combustible.

EXPOSÉ DE L'INVENTION L'invention concerne un dispositif de contrôle de l'humidification de k piles à combustible reliées en série (avec k > 1), comprenant : - des moyens de mesure prévus pour mesurer sur plusieurs fréquences, l'impédance d'au moins une des dites piles à combustible, - des moyens de commutation, prévus pour, selon une première phase : - isoler une pile donnée des autres piles de ladite série de piles, la pile donnée étant située entre une première pile et une deuxième pile parmi lesdites piles, ladite pile donnée étant alors connectée aux dits moyens de mesure, et - connecter entre elles ladite première pile et ladite deuxième pile de manière à former un système de k-1 piles à combustible reliées en série, selon une deuxième phase : connecter ladite pile donnée à ladite première pile et à ladite deuxième 20 pile de manière à former un système de k piles à combustible reliées en série (avec k > 1), tandis que ladite première pile et ladite deuxième pile sont déconnectées. Les moyens de mesure peuvent être prévus 25 pour mesurer la partie réelle de l'impédance d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence appartenant à une deuxième gamme de fréquences, 30 différente de la première gamme. 3 10 15 4 Selon une possibilité, les moyens de mesure sont prévus . - pour mesurer la partie réelle de l'impédance ou la résistance de la cathode d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de ladite première gamme, - et/ou pour mesurer la partie réelle de l'impédance ou la résistance de l'anode d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme. La première gamme de fréquences peut être : [1 kHz - 100 kHz]. La deuxième gamme de fréquences peut être : 20 [0.01 Hz - 10 Hz]. Le dispositif de contrôle peut comprendre en outre des moyens de traitement des mesures effectuées par les moyens de mesure, prévus pour comparer une ou plusieurs valeurs de mesures effectuées 25 lors de ladite première phase, à une ou plusieurs valeurs prédéterminées obtenues par calibration, les moyens de traitement étant aptes à émettre en fonction des dites comparaisons effectuées, un signal de déclenchement d'un dispositif d'humidification d'au 30 moins une des dites piles ou d'au moins une électrode d'au moins une des dites piles, ou un signal de déclenchement d'un dispositif de séchage d'au moins une des dites piles ou d'au moins une électrode d'au moins une des dites piles. L'invention concerne également un procédé 5 de contrôle de l'humidification de k piles à combustible reliées en série (avec k > 1), comprenant les étapes consistant à : Al) isoler une pile donnée des autres piles de la série de piles, la pile donnée étant située entre une première pile et une deuxième pile parmi lesdites piles, ladite pile donnée étant connectée à des moyens de mesure, tandis que l'on connecte entre elles ladite première pile et ladite deuxième pile de manière à former un système de k-1 piles à combustible reliées en série, A2) connecter ladite pile donnée à ladite première pile et à ladite deuxième pile de manière à former un système de k piles à combustible reliées en série (avec k > 1), tandis que ladite première pile et ladite deuxième pile sont déconnectées. L'étape Al) peut comprendre des mesures de la partie réelle de l'impédance d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme. Selon une possibilité, pendant l'étape Al) on peut mesurer la partie réelle de l'impédance ou la résistance de la cathode d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence 6 appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme, - et/ou on peut mesurer la partie réelle de l'impédance ou la résistance de l'anode d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme. La première gamme de fréquences peut être : [1 kHz - 100 kHz], tandis que la deuxième gamme de fréquences est : [0.01 Hz - 10 Hz].

Le procédé peut comprendre en outre les étapes consistant à : comparer une ou plusieurs valeurs de mesures effectuées lors de ladite première phase, à une ou plusieurs valeurs prédéterminées obtenues par calibration, - émettre en fonction des dites comparaisons effectuées, un signal de déclenchement d'un dispositif d'humidification d'au moins une des dites piles ou d'au moins une électrode d'au moins une des dites piles, ou un signal de déclenchement d'un dispositif de séchage d'au moins une des dites piles ou d'au moins une électrode d'au moins une des dites piles. 7 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description suivante et en référence aux dessins annexés, donnés à titre uniquement illustratif et nullement limitatif. La figure 1A illustre un exemple de procédé et de dispositif suivant l'invention, de contrôle de l'humidification d'un système de plusieurs piles à combustible connectées en série. La figure 1B illustre un exemple de moyens de mesure de la partie réelle de l'impédance d'une pile dans un dispositif de contrôle d'humidification suivant l'invention.

La figure 2 illustre un exemple de diagramme de Nyquist d'une pile à combustible. La figure 3 donne des exemples de spectres d'impédance d'une pile à combustible noyée et d'une pile à combustible correctement hydratée.

Des parties identiques, similaires ou équivalentes des différentes figures portent les mêmes références numériques de façon à faciliter le passage d'une figure à l'autre. Les différentes parties représentées sur les figures ne le sont pas nécessairement selon une échelle uniforme, pour rendre les figures plus lisibles. 8 EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS Un exemple de dispositif suivant l'invention, de contrôle de l'humidité et de l'humidification d'un système de plusieurs piles à combustible, est donnée sur la figure 1. Ce dispositif comprend k (k étant supérieur à 1 et, dans cet exemple, égal à 10) piles à combustible 1101r..., 11010 connectées en série, la série de piles étant elle-même connectée à une charge 100 que les piles sont destinées à alimenter, par exemple un appareil électronique, ou un terminal de communication sans fil, ou un ordinateur. Le dispositif comprend également des moyens de mesure 120, prévus pour effectuer des mesures d'impédance d'au moins une des dites piles, sur une pluralité de fréquences ou sur une gamme de fréquences. Ces moyens de mesure 120 permettent en particulier d'obtenir des valeurs de partie réelle d'impédance d'au moins une des dites piles à combustible.

Le dispositif comporte également des moyens 130 de traitement des données de mesure. Ces moyens 130 de traitement peuvent comprendre notamment un microcontrôleur ou un microprocesseur 131 associé à au moins une mémoire.

Une étape de calibration durant laquelle, on mesure, préalablement à l'utilisation de la série de piles 1101r..., 11010, un spectre d'impédance noté Zcalibration (f) d'une des piles à un taux d'humidité prédéterminé, par exemple de l'ordre de 95 %, après équilibrage pendant une durée déterminée, par exemple de 24 heures, à cette humidité et à un point de 9 fonctionnement en courant ou en tension caractéristique de l'utilisation ultérieure de la pile à combustible par exemple un point de fonctionnement en tension E=0.6 volts, sur une gamme de fréquences donnée dans laquelle cette pile est destinée à être utilisée, par exemple une gamme de fréquence comprises entre 0.01 Hz et 100 kHz ou entre 0.1 Hz et 25 kHz, est effectuée. La calibration peut être réalisée avec un dispositif AFT (AFT pour Analyseur de Fonction de Transfert ) également appelé FRA (FRA pour Frequency Response Analyser selon la terminologie anglo-saxonne). Les données d'impédance obtenues lors de cette calibration peuvent être stockées dans une mémoire 133 des moyens de traitement 130 pour servir de données de référence aux moyens de traitement 130. L'utilisation d'un dispositif AFT peut permettre d'obtenir le tracé de la valeur d'impédance de la pile en un point de fonctionnement stationnaire. Un dispositif AFT permet en particulier d'obtenir un diagramme de Nyquist, c'est-à-dire dans un repère orthonormé, une relation -Im(Z) = f(Re(Z)) de la partie imaginaire de l'impédance Z de la pile en fonction de sa partie réelle, comme donné par exemple sur la figure 2.

Une mesure d'impédance sur une gamme de fréquences permet de dissocier les phénomènes intervenant dans la pile lors de son fonctionnement : en particulier les phénomènes de migration des protons à travers la membrane, de transfert de charge anodique et cathodique, de diffusion des réactifs. Cette dissociation est complexe en pratique car le spectre 10 d'impédance obtenu n'est que l'enveloppe (traits pleins sur la figure 2) de l'illustration en traits pointillés et car les différents phénomènes intervenant dans les réactions de pile peuvent présenter des temps de relaxation proches, c.à.d apparaître dans des gammes de fréquence qui se chevauchent. Le dispositif de contrôle suivant l'invention comprend également des moyens de commutation 150 prévus entre des piles de la série.

Ces moyens de commutation sont dotés d'une pluralité d'interrupteurs. Sur la figure 1A, un exemple de mise en oeuvre avec des moyens de commutation comportant des interrupteurs 151, 152, 153, 154, 155, pour le test d'une pile 1107, sont prévus. Dans l'exemple de dispositif représenté sur cette figure, on réalise des tests ou des contrôles sur la pile 1107. Selon d'autres possibilités de mise en oeuvre, on peut réaliser des tests ou des contrôles sur plusieurs piles successivement, selon une séquence prédéterminé ou aléatoire. Cela peut être réalisé à l'aide de moyens de commutation comportant des interrupteurs supplémentaires, en particulier des interrupteurs supplémentaires entre les piles et entre le dispositif de mesure 120. Les moyens de commutation 150 ont un mode de fonctionnement périodique et en plusieurs phases. Selon une première phase de fonctionnement, qui correspond à une phase de mesure(s), ces moyens 150 sont prévus pour isoler une pile à combustible donnée 1107 parmi lesdites k piles, des autres piles de la 11 série. La pile donnée 1107 située entre une pile 1106 et une autre pile 1108, est isolée des autres piles à combustible et en particulier des piles qui lui sont voisines 1106 et 1108, en ouvrant par exemple les interrupteurs 151 et 153 des moyens de commutation 150. La pile donnée 1107 est alors connectée pendant la première phase aux dits moyens de mesure 120. Pendant, la première phase, on effectue ainsi des mesures d'impédance sur la pile donnée 1107, qui sert de pile témoin ou de pile de référence pour contrôler l'humidité de l'ensemble des piles. La pile donnée 1107, peut être connectée aux moyens 120 de mesure par l'intermédiaire d'interrupteurs 154, 155 fermés appartenant aux moyens de commutation 150.

Pendant cette première phase, les piles 1106, 1108 voisines de la pile donnée 1107, sont quant à elles connectées entre elles par l'intermédiaire d'un interrupteur 152 fermé appartenant aux moyens de commutation 150. Ainsi, une série de k-1 piles à combustible (dans cet exemple de 9 piles) 1101r..., 1106, 1108, 1109, 11010 est formée, ce qui permet de maintenir une alimentation du dispositif 100 pendant la première phase. Selon une deuxième phase de fonctionnement, on forme à nouveau la série de k piles à combustible. Cela est réalisé par l'intermédiaire des interrupteurs 151 et 153 qui sont fermés lors de la deuxième phase et permettent respectivement, de connecter à nouveau la pile donnée 1107 à une première pile 1106 voisine, et de connecter à nouveau ladite pile donnée 1107 à une deuxième pile 1108 voisine. La pile 12 donnée 1107, peut être alors déconnectée des moyens 120 de mesure par l'intermédiaire d'interrupteurs 154, 155 ouverts. Pendant cette deuxième phase les piles 1106 et 1108 voisines de la pile 1107 et qui étaient connectées entre elles lors de la première phase, ne le sont plus, l'interrupteur 152 étant alors ouvert. La première phase, qui est une phase de mesure d'impédance de la pile 1107 est réitérée de manière périodique, avec par exemple une période d'une ou plusieurs minutes, par exemple de l'ordre de 2 minutes. Pendant cette première phase, on fait débiter la pile donnée 1107 représentative des autres piles 1101r...,1108 pendant un temps court qui peut être compris pas exemple entre 0.1 s et 100 s, par exemple de l'ordre de 10 s à travers les moyens de mesure 120. Pendant cette durée, on effectue des mesures de la partie réelle Re(Z) de l'impédance de la pile donnée 1107, pour plusieurs fréquences, par exemple pour au moins deux fréquences f1 et f2. Les fréquences f2 et f1 sont éloignées l'une de l'autre, et peuvent être par exemple respectivement une fréquence BF, par exemple comprise entre 10-2 Hz et 10 Hz, f2 étant par exemple de l'ordre de 1 Hz et une fréquence HF, par exemple comprise entre 103 Hz et 105 Hz, f1 étant par exemple de l'ordre de 25 kHz. Une première mesure HF peut permettre de savoir si la pile est trop sèche. Si elle ne l'est pas, une deuxième mesure BF est effectuée pour savoir si la pile est noyée ou non. 13 Pendant, la première phase, on peut effectuer une première mesure de la partie réelle notée Re (Z1 (f1)) de l'impédance Z1 (f1) de la pile donnée 1107 pour la fréquence f1 comprise, par exemple, entre 1 kHz et 100 kHz. Une comparaison entre Re(Z1(f1) et la partie réelle de la valeur d'impédance obtenue à la fréquence f1 lors de la calibration et notée Re (Zcalibration (f1) ) peut être ensuite effectuée à l'aide des moyens de traitement 130 qui contient en mémoire 133 des données de calibration. Dans un cas où, suite à cette comparaison, la valeur mesurée Re(Z1(fl)) de la partie réelle de l'impédance de la pile 1107 à la fréquence f1r est supérieure à la valeur de la partie réelle de Zcalibration (f 1) , à un facteur a1 près prédéterminé, par exemple supérieur à 1%, par exemple de l'ordre de 5% alors une action d'humidification des k piles 1101,",11010 peut être déclenchée par l'intermédiaire des moyens 130 de traitement qui émettent un signal S1 de déclenchement d'un dispositif de dispense, par exemple actionné par électro-mouillage, et prévu pour humidifier les piles et répartir si nécessaire de l'eau à la surface des piles. Un réservoir peut être par exemple prévu pour recueillir l'eau fournie par les piles. A haute fréquence, par exemple dans une gamme comprise entre 103 Hz et 106 Hz, par la première mesure, on mesure une résistance de chute ohmique égale à la somme de résistances de contact, de résistance de la membrane de la pile et de la résistance des couches 14 actives de la pile, qui est liée au degré d'hydratation de la membrane et des couches actives d'électrode de la pile. Dans un cas où la pile 1107 est sèche, la valeur de résistance mesurée est supérieure, par exemple de l'ordre d'une dizaine de mQ au dessus de la valeur de calibration. Pendant la première phase, si la partie réelle mesurée à f1 est inférieure ou égale à la valeur de calibration à f1r alors on peut également effectuer au moins une deuxième mesure de la partie réelle notée Re(Z2(f2)) de l'impédance Z2 de la pile à une fréquence f2, f2 étant comprise, par exemple, entre 0.1 Hz et 10 Hz par exemple de l'ordre de 1 Hz.

Une comparaison entre Re(Z2(f2) et la partie réelle d'une valeur d'impédance obtenue lors de la calibration de la pile 1107 à la fréquence f2 et notée Re (Zcalibration (f2)) peut être ensuite effectuée à l'aide des moyens de traitement 130.

Dans un cas où, suite à cette comparaison, la valeur mesurée Re(Z2(f2)) de la partie réelle de l'impédance de la pile 1107 à la fréquence f2, est supérieure ou égale à la valeur de la partie réelle de Zcalibration (f2) , à un facteur a2 près prédéterminé, par exemple supérieur à 1% ou par exemple de l'ordre de 5% une action de séchage des k piles 1101r..., 11010 peut être alors déclenchée par l'intermédiaire des moyens 130 de traitement qui peuvent émettre un signal S2 de déclenchement d'un dispositif prévu pour sécher les piles 1101,...,11010. Un tel dispositif peut comprendre par exemple un ou plusieurs ventilateurs. 15 A basse fréquence, par exemple entre 10-2 Hz et 10 Hz, on peut en effet, à l'aide de la deuxième mesure, en obtenant la partie réelle de l'impédance de la pile à la fréquence f2 et en la comparant à la valeur mesurée lors de la calibration, déceler une anomalie de diffusion des gaz telle que celle qu'est susceptible de provoquer un noyage d'une pile, qui bloque l'accès aux sites actifs pour le comburant et/ou le combustible.

Le dispositif présenté propose donc une détection d'un éventuel défaut d'humidification d'un système composé de plusieurs piles à combustible et de corriger cet éventuel défaut sans perturber le fonctionnement du système complet.

Le test ou contrôle effectué a pour avantage d'être bref. D'autre part, pour un nombre k de piles important, par exemple supérieur à 5 ou à 10, le passage en phase de test ou de contrôle, à un système de k-1 piles, induit une variation de tension d'alimentation considérée comme négligeable. Selon une possibilité de réalisation (figure 1B), les moyens de mesure 120 peuvent comprendre des moyens formant un premier générateur 121, pour délivrer un courant alternatif I1*sin (w1t) à la pile 1107 (avec w1 = 2IIf1) et des moyens formant un deuxième générateur 122, pour délivrer un courant alternatif I2*sin (CÛ2t) à la pile 1107 (avec (02 = 2IIf2). Les moyens de mesure 120 peuvent également comprendre un amplificateur 123 de gain A, des premiers moyens 125 de détection synchrone recevant un signal V1*sin(w1t) et prévus pour délivrer une valeur d'amplitude A*R1*I et une valeur de phase 1)1 pour le calcul de Re(Z1(f1)), ainsi que des deuxièmes moyens 126 de détection synchrone recevant un signal V2*sin (colt) et prévus pour délivrer une valeur d'amplitude A*R2*I et une valeur de phase cl)2 pour le calcul de Re (Z2 (f2)) . Pendant la deuxième phase de fonctionnement du dispositif, les moyens de commutation 150 sont prévus pour connecter la pile donnée 1107 aux piles voisines 1106 et 1108 (interrupteurs 151 et 153 fermés), et déconnecter les piles voisines 1106 et 1108 entre elles (interrupteur 152 ouvert). La pile donnée 1107 peut être également déconnectée pendant la deuxième phase desdits moyens de mesure 120. Dans la deuxième phase, la pile donnée 1107 est connectée à ladite pile 1106 et à la pile 1108 de sorte qu'à nouveau un système de k piles à combustible reliées en série (avec k > 1), est formé. D'autres mesures peuvent être effectuées pendant la première phase de fonctionnement, par exemple une mesure de résistance Rcathode,HF de la cathode de la pile 1107 à haute fréquence, par exemple comprise entre 103 Hz et 106 Hz, par rapport à une électrode de référence qui peut être par exemple en platine, et/ou une mesure de résistance Ranode,HF de l'anode de la pile 1107 à haute fréquence, par exemple comprise entre 103 Hz et 106 Hz, par rapport à une électrode de référence qui peut être par exemple en platine. Une mesure de résistance Rcathode,BF de la cathode de la pile 1107 à basse fréquence, par exemple comprise entre 0.01 Hz et 10 Hz, par rapport à une électrode de référence et/ou une mesure de résistance 17 Ranode,BF de l'anode de la pile 1107 à basse fréquence, par exemple comprise entre 0.01 Hz et 10 Hz, par rapport à une électrode de référence peu(ven)t être également effectuée(s).

Ces mesures de Ra de,BFr Rcathode,BFr Rcathode,HF, Ranode,HF, peuvent être comparées respectivement à des valeurs de références prédéterminées lors de l'étape de calibration et stockées en mémoire 133 des moyens de traitement 130.

Des mesures de Ranode,BF, Rcathode,BF peuvent permettre de déterminer éventuellement quelle électrode de la pile 1107 est noyée et le cas échéant doit être séchée. Cela peut permettre par exemple de déterminer quel ventilateur déclencher parmi les ventilateurs d'un dispositif de séchage, par exemple celui situé au niveau d'une première face de la pile, dans un cas où la cathode est noyée, ou celui située au niveau d'une deuxième face de la pile, dans un cas où c'est l'anode qui est noyée. Pour cela, une électrode de référence ou de comparaison est insérée entre l'anode et la cathode pour permettre des mesures d'impédance à 3 électrodes. Cette électrode de référence peut être par exemple à base de Pt. Un fonctionnement du dispositif de contrôle peut être le suivant : - dans un cas où la valeur Rpi1e,HF de la résistance de la pile mesurée à haute fréquence, par exemple à une fréquence f1 comprise entre 103 Hz et 30 106 Hz, est supérieure à la valeur Rcalibrati ne HF de 25 résistance de la pile obtenue par calibration à la 18 fréquence fl, un déclenchement d'une humidification de la pile par un dispositif approprié est déclenché par l'intermédiaire des moyens de traitements 130 ; dans un cas où la valeur Rpile,HF est inférieure ou égale à Rcalibration pile HF, et que la valeur Rpile,BF de la résistance de la pile mesurée à basse fréquence, par exemple à une fréquence f2 comprise entre 0.01 Hz et 10 Hz, est inférieure ou égale à la valeur Rcalibration ile BF de résistance de la pile obtenue par calibration à la fréquence f2, la pile est considérée par les moyens 130 comme bien hydratée, et le dispositif de contrôle n'intervient pas sur le système de piles ; - si la valeur Rpile,HF est inférieure ou égale à Rcalibrationpile HF, et que la valeur Rpile,BF de la résistance de la pile mesurée à basse fréquence, par exemple à une fréquence f2 comprise entre 0.01 Hz et 10 Hz, est supérieure à la valeur Rcalibration pile BF de résistance de la pile obtenue par calibration à la fréquence f2, la pile est considérée par les moyens 130 comme noyée, un déclenchement d'un séchage de la pile par un dispositif approprié est effectué par l'intermédiaire des moyens de traitement 130. Sur la figure 3, des courbes C10 et Cm sont représentatives d'un spectre d'impédance de la pile 1107, respectivement lorsqu'une pile est trop hydratée ou noyée, et lorsque la pile 1107 est correctement hydratée. Un contrôle d'humidification d'un système de k piles à combustible suivant l'invention propose des mesures et comparaisons à des valeurs de référence, 19 tout en gardant les k-1 autres piles en fonctionnement, ce qui rend les mesures transparentes pour l'utilisateur du dispositif alimenté par la série de piles.5

Claims (9)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de contrôle de l'humidification de k piles (1101,..., 11010) à combustible reliées en série (avec k > 1), comprenant : - des moyens de mesure (120) prévus pour mesurer sur plusieurs fréquences (fir f2), l'impédance d'au moins une des dites piles à combustible, - des moyens de commutation (150), prévus pour, selon une première phase : - isoler une pile donnée (1107) des autres piles de la série, la pile donnée étant située entre une première pile (1106) et une deuxième pile (1108) parmi lesdites piles, ladite pile donnée (1107) étant connectée aux dits moyens de mesure, et - connecter entre elles ladite première pile et ladite deuxième pile de manière à former un système de k-1 piles à combustible reliées en série, selon une deuxième phase : connecter ladite pile donnée (1107) à ladite première pile (1106) et à ladite deuxième pile (1108) de manière à former un système de k piles à combustible reliées en série (avec k > 1), tandis que ladite première pile (1106) et ladite deuxième pile (1108) sont déconnectées.
2. 2. Dispositif de contrôle selon la revendication 1, dans lequel les moyens de mesure sont prévus pour mesurer la partie réelle de l'impédance d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence (f1) appartenant à une première 21 gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence (f2) appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme.
3. 3. Dispositif de contrôle selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de mesure sont prévus . - pour mesurer la partie réelle de l'impédance ou la résistance de la cathode d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence (f1) appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence (f2) appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme, - et/ou pour mesurer la partie réelle de l'impédance ou la résistance de l'anode d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence (f1) appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence (f2) appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme.
4. 4. Dispositif de contrôle selon la revendication 2 ou 3, dans lequel la première gamme de fréquences est : [1 kHz - 100 kHz], la deuxième gamme de fréquences étant : [0.01 Hz - 10 Hz].
5. 5. Dispositif de contrôle selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre des moyens de traitement (130) des mesures effectuées par les moyens de mesure (120), prévus pour comparer une ou plusieurs 22 valeurs de mesures effectuées lors de ladite première phase, à une ou plusieurs valeurs prédéterminées obtenues par calibration, les moyens de traitement étant aptes à émettre en fonction des dites comparaisons effectuées, un signal de déclenchement d'un dispositif d'humidification d'au moins une des dites piles ou d'au moins une électrode d'au moins une des dites piles, ou un signal de déclenchement d'un dispositif de séchage d'au moins une des dites piles ou d'au moins une électrode d'au moins une des dites piles.
6. 6. Procédé de contrôle de l'humidification de k piles (1101,..., 11010) à combustible reliées en série (avec k > 1), comprenant les étapes consistant à : Al) isoler une pile donnée (1107) des autres piles de la série, la pile donnée étant située entre une première pile (1106) et une deuxième pile (1108) parmi lesdites piles, ladite pile donnée (1107) étant connectée à des moyens de mesure, tandis que l'on connecte entre elles ladite première pile et ladite deuxième pile de manière à former un système de k-1 piles à combustible reliées en série, A2) connecter ladite pile donnée (1107) à ladite première pile (1106) et à ladite deuxième pile (1108) de manière à former un système de k piles à combustible reliées en série (avec k > 1), tandis que ladite première pile (1106) et ladite deuxième pile (1108) sont déconnectées.30 23
7. 7. Procédé de contrôle selon la revendication 6, dans lequel pendant l'étape Al) on mesure la partie réelle de l'impédance d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence (f1) appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence (f2) appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme.
8. 8. Procédé de contrôle selon la revendication 6 ou 7, dans lequel pendant l'étape Al) . - on mesure la partie réelle de l'impédance ou la résistance de la cathode d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence (f1) appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence (f2) appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme, - et/ou on mesure la partie réelle de l'impédance ou la résistance de l'anode d'au moins une pile à combustible pour au moins une première fréquence (f1) appartenant à une première gamme de fréquences, et pour au moins une deuxième fréquence (f2) appartenant à une deuxième gamme de fréquences, différente de la première gamme.
9. 9. Procédé de contrôle selon la revendication 6 à 8, dans lequel la première gamme de fréquences est : [1 kHz - 100 kHz], la deuxième gamme de fréquences étant : [0.01 Hz - 10 Hz]. 24 1O.Procédé de contrôle selon l'une des revendications 6 à 9, comprenant en outre les étapes consistant à : comparer une ou plusieurs valeurs de mesures effectuées lors de ladite première phase, à une ou plusieurs valeurs prédéterminées obtenues par calibration, - émettre en fonction des dites comparaisons effectuées, un signal de déclenchement d'un dispositif d'humidification d'au moins une des dites piles ou d'au moins une électrode d'au moins une des dites piles, ou un signal de déclenchement d'un dispositif de séchage d'au moins une des dites piles ou d'au moins une électrode d'au moins une des dites piles.