Méthodologie de diagnostic des batteries Li-ion par la mesure des bruits électrochimiques
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Abstract EN:
This work concerns the electrochemical voltage fluctuations Li-ion batteries, commonly known as electrochemical noise. The idea is to use the electrochemical measurement noise in operation to generate, via signal processing, statistical descriptors to characterize the SOH (health). The objective is to develop an innovative method noninvasive diagnostic to complement traditional methods (impedance,...). DCNS St Tropez has participated and intends to develop this approach in the context of an arms supply subsea application, which requires a very high level of security and reliability. The measurement of Li-ion batteries is difficult because of very low signal levels and requires efficient appliances. We installed a measurement system for acquiring voltage fluctuations landfill. Then we extracted noise due to robust numerical method. The discharge voltage is non-stationary, which requires a specific treatment. The short-term analysis by moments of order 2, 3 and 4 shows that there are three areas in which the noises are completely different. The middle of the discharge has a uniform distribution characterized by a V-shape (minimum to SOC = 55 %), tempo-frequency coherent structures on the edges revealed by wavelet analysis. Our model allows to find the predominant noise sources and identify the parameters responsible for the electrochemical noise. Future applications include the characterization of aging and quality of manufacture of batteries.
Abstract FR:
Ce travail concerne les fluctuations électrochimiques de tension des batteries Li-ion, communément appelées bruit électrochimique.L'idée est d'utiliser la mesure de bruit électrochimique en fonctionnement pour générer, via du traitement de signal, des descripteurs statistiques permettant de caractériser le SOH (état de santé). L'objectif consiste à développer une méthode innovante de diagnostic non intrusif permettant de compléter les méthodes traditionnelles (impédancemétrie,...).DCNS St-Tropez a participé et compte développer cette approche dans le cadre d'une application d'alimentation d'armes sous-marines, qui nécessite un très haut niveau de sécurité et de fiabilité. La mesure de bruit des batteries Li-ion est difficile à cause des très bas niveaux du signal et nécessite des appareils performants. Nous avons installé une chaîne de mesure permettant d'acquérir les fluctuations de tension en décharge. Puis nous avons extrait le bruit grâce à une méthode numérique robuste. La tension de décharge est non-stationnaire, ce qui nécessite un traitement spécifique. L'analyse à court-terme par les moments d'ordre 2, 3 et 4 montre qu'il y a trois zones dans lesquelles les bruits sont complètement différents. Le milieu de la décharge présente une répartition uniforme caractérisé par une forme en V (minimum à SOC = 55%), des structures cohérentes tempo-fréquentielles sur les bords révélées par l'analyse en ondelettes. Notre modèle permet de trouver les sources de bruit prépondérantes et d'identifier les paramètres responsables du bruit électrochimique. Les applications futures concernent la caractérisation du vieillissement et la qualité de fabrication des batteries.