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Fault Detection and Diagnosis for Thermal Management System in Electrified Aircraft Propulsion

Barot, Zalakben und Cepeda Gomez, Rudy (2025) Fault Detection and Diagnosis for Thermal Management System in Electrified Aircraft Propulsion. Deutscher Luft- und Raumfahrt Kongress, 2025-09-23 - 2025-09-25, Augsburg. (im Druck)

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Kurzfassung

The thermal management system (TMS) of electrified aircraft propulsion (EAP) is critical to safety and efficiency, especially for hydrogen fuel-cell and battery configurations. While architecture optimisation has been widely studied, fault detection and diagnosis (FDD) of TMS components remains underexplored. Here, a model-based FDD framework that leverages analytical redundancy via a bank of unknown-input observers (UIOs) is proposed. Each UIO is designed on a linearised TMS model of a Polymer Electrolyte Membrane Fuel Cell to reject known disturbances and non–target actuator faults; residuals are formed as innovations and shaped by a left-nullspace projection to enforce selectivity. Detection uses a causal moving-average envelope and adaptive, robust thresholds based on median absolute deviation with persistence, improving detectability during take-off while curbing false alarms. For a realistic scenario, measurements are simulated with Gaussian sensor noise. Simulation-based single-fault injections show consistently high detection rates, short delays relative to system dynamics, negligible false alarms under influence of disturbance, and no cross-detections across observers, evidencing reliable isolation. A sensitivity limit is observed for a coolant-leak type fault, where detection rate reduces for fault magnitude below 50% of the coolant flow.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/219826/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Anderer)
Titel:Fault Detection and Diagnosis for Thermal Management System in Electrified Aircraft Propulsion
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Barot, Zalakbenzalakben.barot (at) dlr.dehttps://orcid.org/0009-0000-8073-4116NICHT SPEZIFIZIERT
Cepeda Gomez, Rudyrudy.cepedagomez (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4194-9530NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:25 September 2025
Referierte Publikation:Nein
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:im Druck
Stichwörter:Fault Detection and Diagnosis ; Thermal Management System ; Battery ; Hydrogen Fuel Cells ; Electrified Aircraft
Veranstaltungstitel:Deutscher Luft- und Raumfahrt Kongress
Veranstaltungsort:Augsburg
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:23 September 2025
Veranstaltungsende:25 September 2025
Veranstalter :Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raumfahrt - Lilienthal-Oberth e.V.
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Triebwerkskonzepte und -integration
Standort: Cottbus
Institute & Einrichtungen:Institut für Elektrifizierte Luftfahrtantriebe > Luftfahrtanforderungen und Antriebsregelung
Hinterlegt von: Barot, Zalakben
Hinterlegt am:09 Sep 2026 10:27
Letzte Änderung:09 Sep 2026 10:27

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