Streuungsanalyse von Lithium-Ionen-Zellen in Batteriesystemen

Aufgrund von Fertigungstoleranzen und Alterungsvorgängen der Lithium-Ionen-Zellen ergeben sich Unterschiede in der Spannungsantwort jeder einzelnen Zelle bei gleichem Eingangssignal. Diese Streuung der Zellen muss erkannt, quantifiziert und interpretiert werden. Dafür wird das in dieser Arbeit vorgestellte Verfahren, die Hauptkomponenten-analyse, mit Hilfe von Batteriemodellen verifiziert. Die Hauptkomponentenanalyse kann die Spannungsmesssignale der Lithium-Ionen-Zellen vorteilhaft in einem Raum niedriger Dimension darstellen. In dieser Darstellung kann die Einordnung der Lithium-Ionen-Zellen in kritische und unkritische Zellen erfolgen. Im letzten Schritt wird das Verfahren an real gemessenen Spannungsmesssignalen von Lithium-Ionen-Zellen angewandt.

In consequence of manufacturing tolerances and aging processes of the lithium-ion-cells, there are differences in the voltage response of each individual cell with the same input signal. This scattering of cells must be recognized, quantified and interpreted. The method presented in this work, the principal component analysis, is verified by means of battery models. The principal component analysis may advantageously represent the voltage measurement signals of the lithium-ion-cells in a space of small dimension. In this illustration, the classification of lithium-ion-cells can be done in critical and non critical cells. In the last step, the method is applied to real measured voltage measurement signals of lithium-ion cells.