For an economically sustainable fuel cell commercialization, robust manufacturing processes are essential. As current quality control is time-consuming and costly for manufacturers, standardized solutions are required that reduce cycle times needed to determine cell quality. With existing studies examining durability in field use, little is known about end-of-line detection of cell malfunctions. Applying machine learning algorithms to analyse performance measures of 3600 PEM fuel cells, this work presents a concept to automatically classify produced fuel cells according to cell performance indicators. Using a deep learning autoencoder and the extreme gradient boosting algorithm for anomaly detection and cell classification, models are created that detect cells associated with potential cell malfunctions. The work shows that the models developed predict key performance features in an early stage of the quality control phase and contributes to the overall goal of achieving cycle time reduction for manufacturers quality control procedures. / Für eine wirtschaftlich nachhaltige Kommerzialisierung von Brennstoffzellen sind robuste Herstellungsprozesse unerlässlich. Da die derzeitige Qualitätskontrolle zeitaufwändig und kostenintensiv ist, sind standardisierte Lösungen erforderlich. Während bisherige Arbeiten vorwiegend Lebensdaueruntersuchungen durchführen, ist nur wenig über die Erkennung von Zellfehlfunktionen am Ende der Produktionslinie bekannt. Durch die Anwendung von Algorithmen des maschinellen Lernens zur Analyse der Leistungsdaten von 3600 PEM-Brennstoffzellen wird in dieser Arbeit ein Konzept zur automatischen Klassifizierung produzierter Brennstoffzellen anhand von Leistungsindikatoren der Zellen vorgestellt. Unter Verwendung eines Deep-Learning-Autoencoders und des Extreme-Gradient-Boosting-Algorithmus zur Erkennung von Anomalien und zur Klassifizierung von Zellen werden Modelle erstellt, die Zellen erkennen, die mit potenziellen Zellfehlfunktionen in Verbindung stehen. Die Arbeit zeigt, dass die entwickelten Modelle wichtige Leistungsmerkmale in einem frühen Stadium der Qualitätskontrollphase vorhersagen und zum Gesamtziel der Reduzierung der Zykluszeit für die Qualitätskontrollverfahren der Hersteller beitragen.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:76449 |
| Date | 27 May 2022 |
| Creators | Sasse, Fabian, Fischer, Georg, Eschner, Niclas, Lanza, Gisela |
| Contributors | Technische Universität Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/acceptedVersion, doc-type:conferenceObject, info:eu-repo/semantics/conferenceObject, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa2-757412, qucosa:75741 |
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