Ein kompakter, strombasierter elektrochemischer Impedanz-Spektroskopie-Analysator (GEIS) mit hoher Leistungsdichte für Lithiumbatterien wurde entwickelt. Er zeichnet sich durch hohe Integration, hohe Genauigkeit, hohe Ausgangsamplitude und einen breiten Testfrequenzbereich aus und erfüllt die Anforderungen verschiedener GEIS-Tests von Lithiumbatterien. Nach Abschluss des Gesamtkonzeptes des Instruments wurden umfassende Tests der Hardwaresystemmodule durchgeführt, um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Systems sicherzustellen. Durch die Durchführung von GEIS-Tests an einer realen 18650-Lithiumbatterie und den Vergleich der Ergebnisse mit dem professionellen Instrument Gamry Reference 600+ zeigten die Ergebnisse, dass der relative Fehler des Impedanzbetrags und der absolute Phasenfehler jeweils 2% bzw. 3° nicht überschreiten. Zur Verifizierung des vorgeschlagenen Algorithmus zur Schätzung des Ladezustands (SOC) der Batterie wurde das Gerät zur Prüfung realer Batterieproben verwendet, wobei 60 Datensätze von Impedanzspektren unter verschiedenen SOCs erhalten wurden. Die Verwendung der Impedanzspektraldaten als Eingabe für die Gauß-Prozess-Regression (GPR) ermöglicht eine SOC-Schätzung der Lithiumbatterie mit einem durchschnittlichen absoluten Fehler von weniger als 3,9%. Der in dieser Arbeit entwickelte Lithiumbatterie-GEIS-Analysator kann in das Batteriemanagementsystem integriert werden und stellt eine Echtzeit-Datenquelle für weitere impedanzspektrumsbasierte Lithiumbatterie-Zustandsschätzalgorithmen bereit, um eine höhere Überwachung des Betriebszustands von Lithiumbatterien zu erreichen.

Strombasiertes elektrochemisches Impedanzspektroskopie;Schätzung des Ladezustands;Impedanzspektrometrietest;Lithiumbatterie;Gauß-Prozess-Regression