JP2022531332A - ブロードバンドインピーダンス測定のための増強されたチャープ励起信号 - Google Patents

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ジョン モリソン，
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Abstract

本願は、ブロードバンドインピーダンス測定のための増強されたチャープ励起信号に関する。本発明の実施形態の広範な目的は、ＡＣインピーダンス測定を実施するためのデバイスを提供することであり得る。本発明の実施形態の別の広範な目的は、試験デバイスのインピーダンスを決定する方法を提供することであり得る。１つ以上の周波数群のシーケンスにおいて、二乗平均平方根電流または二乗平均平方根電圧を含む、励起信号を使用する、デバイスのＡＣインピーダンス測定を実施するためのデバイスおよび方法であって、該周波数群はそれぞれ、周波数拡散内の１つ以上の周波数の総和を含む。

Description

（優先権の主張）
本国際特許協力条約特許出願は、参照することによって本明細書に組み込まれる、２０１９年５月２日に出願された、米国仮特許出願第６２／８４２，３１３号の利益を主張する。
１つ以上の周波数群のシーケンスにおいて、二乗平均平方根電流または二乗平均平方根電圧を含む、励起信号を使用する、デバイスのＡＣインピーダンス測定を実施するためのデバイスおよび方法であって、該周波数群はそれぞれ、周波数拡散内の１つ以上の周波数の総和を含む。
電気化学セル（「ＥＣ」）が、貯蔵された化学エネルギーを電気エネルギーに変換する。インピーダンス測定デバイス（「ＩＭＤ」）が、経年および使用量の関数として、電気化学セル内の電気化学プロセスの挙動の変化を明らかにし得る、測定を実施し、これは、電極表面および拡散層の変化の洞察を提供することができる。これらのエネルギー貯蔵デバイスのインピーダンススペクトルの着目周波数範囲は、概して、約０．０１Ｈｚ～約２ｋＨｚの範囲に及ぶ。非常に低い着目周波数を伴う、定常状態周波数応答を有し、高速測定の要件を満たす、インピーダンススペクトルを取得することは、困難であり得る。本難点は、ＥＣ励起試験信号の使用によって克服されることができ、これは、着目周波数が並行して印加され、着目範囲に及ぶ、高調波に制限される、正弦波の和（ＳＯＳ）を備える。ＩＭＤは、着目周波数におけるＳＯＳ電流または電圧の励起時間記録をまとめ、励起時間記録を実装し、ＥＣをＳＯＳ電流または電圧（「励起信号」とも称される）で励起させ、同時に、ＥＣに印加される電流および周波数に対する電圧応答（または電圧および周波数に対する電流応答）（「応答信号」とも称される）を備える、応答時間記録を捕捉する。種々のインピーダンス測定アルゴリズムが、捕捉された応答時間記録を周波数スペクトルに変換するために使用されることができ、実施例として、高調波補償同期検出（「ＨＣＳＤ」）、高速総和変換（「ＦＳＴ」）、時間クロストーク補償（「ＴＣＴＣ」）、および高調波直交同期変換（「ＨＯＳＴ」）が挙げられる。励起時間記録は、最低周波数の１つの周期の持続時間を有することができる。励起時間記録の開始はさらに、時間ゼロから後方に進む部分（「負の時間周期とも称される）を含むことができ、これは、実施例として、励起時間記録内の最低周波数の周期の１０パーセント（１０％）であることができる。「負の時間」は、結果として生じるインピーダンススペクトルに関する定常状態正弦波仮定を事実上充足するように、インピーダンススペクトルに処理されることに先立って、捕捉された応答時間記録から破棄されることができる。
しかしながら、その理由から、応答時間記録がＳＯＳの二乗平均平方根（「ＲＭＳ」）の約３倍の巨大波アーチファクト（「波高因子」とも称される）を含み得るという、未解決かつ長年にわたる問題が残っている。本アーチファクトは、方程式１に従って、インピーダンス測定の分解能に影響を及ぼす。
Figure 2022531332000002
巨大波アーチファクトを低減または排除する、ＥＣを励起させるための励起時間記録を印加する、ＩＭＤには、非常に実質的利点が存在するであろう。
故に、本発明の実施形態の広範な目的は、１つ以上の周波数群のシーケンスにおいて、二乗平均平方根電流または二乗平均平方根電圧を含む、励起信号を使用して、試験デバイスを励起させ、該周波数群はそれぞれ、周波数拡散内の１つ以上の周波数の総和を含み、励起時間記録に対する該デバイスの応答の応答時間記録を記録し、１つ以上の周波数群のそれぞれの応答時間記録の初期時間周期は、試験デバイスのインピーダンスを決定するために、応答時間記録がインピーダンススペクトルアルゴリズムを用いて処理されることに先立って、破棄され得る、励起時間記録を用いて、巨大波アーチファクトを低減または排除する、ＡＣインピーダンス測定を実施するためのデバイスを提供することであり得る。
本発明の実施形態の別の広範な目的は、１つ以上の周波数群のシーケンスにおいて、二乗平均平方根電流または二乗平均平方根電圧のうちの１つ以上のものを含む、励起時間記録を使用して、デバイスを励起させるステップであって、該周波数群はそれぞれ、周波数拡散内の１つ以上の周波数の総和を含む、ステップと、該励起時間記録に対する該デバイスの応答の応答時間記録を記録するステップと、該１つ以上の周波数群のそれぞれの該応答時間記録の初期時間周期を破棄するステップと、インピーダンススペクトルアルゴリズムを使用して、該応答時間記録を処理するステップと、該デバイスのインピーダンスを決定するステップとを含む、試験デバイスのインピーダンスを決定する方法を提供することであり得る。
必然的に、本発明のさらなる目的は、明細書、図面、写真、および請求項の他の区分全体を通して開示される。
図１は、Ｘ軸上の実数インピーダンス対Ｙ軸上の負の虚数インピーダンスのバッテリインピーダンスプロットを図示し、プロットがＸ軸に交差する、オーム抵抗値（Ｒｏ）と、電荷輸送抵抗（Ｒｃｔ）と、Ｗａｒｂｕｒｇテール（Ｗａｒｂｕｒｇ）と称される、低周波数テールとを図示する。
図２は、バッテリインピーダンスプロット７ａ．．．．７ｊとして、複数のインピーダンススペクトルを図示し、バッテリのインピーダンスの変化を経時的に示す。
図３Ａは、車両または他のデバイス内に配置される、例証的インピーダンス測定デバイスおよびバッテリ管理システムの回路を描写する。
図３Ｂは、図３Ａに描写されるプロセッサおよびメモリの拡大図である。
図４は、モデル試験電気回路および対応する試験デバイスの電気概略図である。
図５は、図４に示されるモデル試験回路または試験デバイスの理想的ｊｗナイキストインピーダンスプロットを描写する。
図６は、モデル試験回路を励起させるために使用される、チャープ励起信号のシミュレートされたチャープ応答時間記録の実施形態を描写する。
図７は、図５に示されるｊｗ理想的スペクトルプロットで重畳される、チャープインピーダンススペクトルプロットとして図６に示されるチャープ応答信号から取得される、シミュレートされたチャープインピーダンススペクトルを描写する。
図８は、各周波数の１つの周期を有する、ステップチャープ励起信号を含む、シミュレートされたステップチャープ励起記録の実施形態を描写する。
図９は、図５に描写される理想的ｊｗインピーダンススペクトルで重畳される、図８の実施形態のシミュレートされたステップチャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図１０は、各周波数内に２つの周期を有する、ステップチャープ励起信号を含み、各周波数の第１の周期を破棄する、ステップチャープ励起記録の実施形態から結果として生じる、図５に描写される理想的ｊｗインピーダンススペクトルで重畳される、シミュレートされたステップチャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図１１は、各周波数内に１つの周期を有する、ステップチャープ励起信号を含み、ＴＣＴＣによる分析のために、各周波数の初期部分を破棄する、ステップチャープ励起記録の実施形態から結果として生じる、図５に描写される理想的インピーダンスｊｗスペクトルプロットのプロットで重畳される、シミュレートされたステップチャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図１２は、図４に示される試験デバイスのチャープ応答信号を含む、測定されたチャープ応答時間記録の実施形態を描写する。
図１３は、図１２のチャープ周波数応答の測定された大きさの一部を描写し、増加する周波数に伴って増加する雑音を明らかにする。
図１４は、図１３に描写されるチャープ周波数応答の最初の５００点の図１３のプロットを描写する。
図１５は、ＥＩＳ基準スペクトルプロットで重畳される、図１２の実施形態の測定されたチャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図１６は、その中で周波数掃引率が、半分にされ、チャープ励起信号の持続時間が、２倍にされ、周波数範囲を維持する、チャープ周波数応答の測定された大きさの一部を描写する。
図１７は、ＥＩＳ基準スペクトルプロットで重畳される、図１６の実施形態の測定されたチャープインピーダンス測定プロットを描写する。
図１８は、図４に示される試験デバイスの測定されたステップチャープ応答時間記録の実施形態を描写する。
図１９は、ＥＩＳ基準スペクトルプロットで重畳される、図１８の実施形態の結果として生じる測定されたステップチャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図２０は、図４に示される試験デバイスの測定されたステップチャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図２１は、ＥＩＳ基準スペクトルプロットで重畳される、図２０の実施形態の結果として生じる測定されたステップチャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図２２は、図４に示される試験デバイスの測定されたステップチャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図２３は、ＥＩＳ基準スペクトルプロットで重畳される、図２２の実施形態の結果として生じる測定されたステップチャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図２４は、図４に示される試験デバイスの測定されたステップチャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図２５は、ＥＩＳ基準スペクトルプロットで重畳される、図２４の実施形態の結果として生じる測定されたステップチャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図２６は、ＥＩＳ基準スペクトルプロットで重畳される、図２４の実施形態の結果として生じる測定されたステップチャープインピーダンススペクトルプロットを描写し、ステップチャープインピーダンススペクトルの実数インピーダンスへの約０．ｌメガオームの追加を伴い、これは、ＥＩＳ基準スペクトルプロットにオーバーレイするステップチャープインピーダンススペクトルプロットをもたらす。
図２７は、正弦波の和における巨大波係数対オクターブ高調波正弦波の数のプロットを描写する。
図２８は、図４に示される試験電気回路のシミュレートされたステップ群チャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図２９は、理想的ｊｗインピーダンススペクトルプロットで重畳される、図２８の実施形態の結果として生じるシミュレートされたステップ群チャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図３０は、図４に示される試験電気回路のシミュレートされたステップ群チャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図３１は、理想的ｊｗインピーダンススペクトルプロットで重畳される、図３０の実施形態のシミュレートされたステップ群チャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図３２は、図４に示される試験電気回路に印加される、ステップ群チャープ測定励起時間記録の実施形態を描写する。
図３３は、ＥＩＳ基準スペクトルプロットで重畳される、図３２の実施形態の結果として生じる測定されたステップ群チャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図３４は、図４に示される試験電気回路に印加される、ステップ群チャープ測定励起時間記録の別の実施形態を描写する。
図３５は、ＥＩＳ基準スペクトルプロットで重畳される、図３４の実施形態の結果として生じる測定されたステップ群チャープインピーダンススペクトルプロットを描写する。
図３６は、図４に示される試験電気回路に印加される、ステップ群チャープ測定励起時間記録の別の実施形態を描写する。
図３７は、図４に示される試験電気回路の測定されたステップ群チャープ応答時間記録を描写する。
図３８は、ＥＩＳ基準インピーダンススペクトルで重畳される、図３７の実施形態のインピーダンススペクトルの結果として生じる測定されたステップ群チャープスペクトルプロットを描写する。
図３９は、図４に示される試験デバイスの測定されたステップ群チャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図４０は、ＥＩＳ基準インピーダンススペクトルで重畳される、図３９の実施形態のインピーダンススペクトルの結果として生じる測定されたステップ群チャープスペクトルプロットを描写する。
図４１は、図４に示される試験デバイスの測定されたステップ群チャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図４２は、ＥＩＳ基準インピーダンススペクトルで重畳される、図４１の実施形態のインピーダンススペクトルの結果として生じる測定されたステップ群チャープスペクトルプロットを描写する。
図４３は、図４に示される試験電気回路のシミュレートされたステップ群チャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図４４は、図４３の実施形態のインピーダンススペクトルの結果として生じるシミュレートされたステップ群チャープスペクトルプロットを描写する。
図４５は、図４に示される試験電気回路のシミュレートされたステップ群チャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図４６は、図４５の実施形態のインピーダンススペクトルの結果として生じるシミュレートされた群チャープスペクトルプロットを描写する。
図４７は、図４に示される試験電気回路のシミュレートされたステップ群チャープ応答時間記録の別の実施形態を描写する。
図４８は、巨大波を低減させるための、図４７の標的周波数を含む、ステップ群チャープ信号の実施形態の巨大波のプロットを描写する。
図４９は、ステップチャープの実施形態のための励起時間記録をまとめる方法のブロックフロー図である。
図５０は、ステップ群チャープの実施形態のための励起時間記録をまとめる方法のブロックフロー図である。
図５１は、ステップチャープおよびステップ群チャープの実施形態のための応答時間記録を捕捉する方法のブロックフロー図である。
図５２は、ステップ群チャープを用いて、デバイスの高忠実性インピーダンス測定の実施形態を実施する方法のブロックフロー図である。
図５３は、標的化された周波数を含む、ステップ群チャープを用いて、デバイス（３）のインピーダンス測定の実施形態を実施する方法のブロックフロー図である。
ここで、デバイス（３）のインピーダンス測定（２）を実施するためのＩＭＤ（１）の例証的実施例およびＩＭＤ（１）を使用する方法を提供する、図１－５３を全般的に参照する。デバイス（３）は、例証的実施例として、電気回路（４）、電気化学セル（５）（個々のセル、モジュール、またはパックかどうかにかかわらず）、または電気化学セル（５）を含む、電気回路（４）、もしくはそれらの構成要素または組み合わせを含むことができる。電気化学セル（５）を含む、電気回路（４）は、電力を電気化学セル（５）から消費する、負荷（６）を含むことができるが、必ずしも、その必要はない。
要素、回路、モジュール、および機能が、ブロック図形態において示され得る。さらに、示され、説明される具体的実装は、例証的にすぎず、本明細書に別様に規定されない限り、本開示を実装するための唯一の方法として解釈されるべきではない。加えて、ブロック定義および種々のブロックの間の論理のパーティション化は、具体的実装の例証である。しかしながら、本開示は、多数の他のパーティション化解決策によって実践されてもよい。大部分に関して、タイミング考慮事項および同等物に関する詳細は、そのような詳細が、当業者による本開示の完全な理解を取得するために必要ではない場合、省略されている。
当業者は、本明細書に開示される実施形態に関連して説明される種々の例証的論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムが、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、または両方の組み合わせとして実装され得ることを理解するであろう。ハードウェアおよびソフトウェアの本可換性を明確に例証するために、種々の例証的構成要素、ブロック、モジュール、回路、および行為が、概して、その機能性の観点から説明される。そのような機能性がハードウェアまたはソフトウェアとして実施されるかどうかは、特定の用途および全体的システムに課された設計制約に依存する。当業者は、特定の用途毎に様々な方法で説明される機能性を実装し得るが、そのような実装決定は、本明細書に説明される実施形態の範囲からの逸脱を引き起こすものとして解釈されるべきではない。
ハードウェアで実装されるとき、本明細書に開示される実施形態は、汎用プロセッサ、専用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他のプログラマブル論理デバイス、離散ゲートまたはトランジスタ論理、離散ハードウェア構成要素、もしくは本明細書に説明される機能を実施するように設計されるそれらの任意の組み合わせを用いて実装または実施されてもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、代替では、プロセッサは、任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態マシンであってもよい。本明細書に説明される実施形態に関するプロセスを実行するためのソフトウェアを実行するとき、汎用プロセッサは、そのようなプロセスを実行するために構成される専用プロセッサと見なされるべきである。プロセッサはまた、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えば、ＤＳＰおよびマイクロプロセッサ、複数のマイクロプロセッサ、ＤＳＰコアと併せた１つ以上のマイクロプロセッサ、またもしくは任意の他のそのような構成の組み合わせとして実装されてもよい。
加えて、実施形態は、フローチャート、フロー図、構造図、またはブロック図として描写されるプロセスの観点から説明され得ることに留意されたい。フローチャートは、動作行為を連続的プロセスとして説明し得るが、これらの行為のうちの多くは、別のシーケンスにおいて、並行して、または実質的に同時に実施されることができる。加えて、行為の順序は、再配列されてもよい。プロセスは、用途に応じて、方法、機能、プロシージャ、サブルーチン、サブプログラム、またはステップに対応してもよい。さらに、本明細書に開示される方法は、ハードウェア、ソフトウェア、または両方において実装されてもよい。ソフトウェアにおいて実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上の１つ以上の命令もしくはコードとして記憶または伝送されてもよい。コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体と、１つの場所から別のものへのコンピュータプログラムの転送を促進する任意の媒体を含む、通信媒体との両方を含む。
「第１」、「第２」等の指定を使用する本明細書の要素の任意の言及は、そのような限定が明示的に記載されない限り、それらの要素の数量または順序を限定しないことを理解されたい。むしろ、これらの指定は、２つ以上の要素もしくは要素の事例を区別する便宜的な方法として本明細書に使用されてもよい。したがって、第１および第２の要素の言及は、２つのみの要素が採用され得ること、または第１の要素がある様式で第２の要素に優先されなければならないことを意味しない。加えて、別様に記載されない限り、要素のセットは、１つ以上の要素を備えてもよい。
電気化学インピーダンス分光法：電気インピーダンス分光法（ＥＩＳ）は、刺激信号に対する応答信号を測定するステップを伴う。刺激信号は、電流刺激信号または電圧刺激信号のいずれかであることができ、応答信号は、補完物である（例えば、刺激信号が、正弦波の和（「ＳＯＳ」）の二乗平均平方根（「ＲＭＳ」）電流刺激信号（ＳＯＳ ＲＭＳ電流）を備える場合、応答は、電圧応答信号を備え、刺激信号が、電圧刺激信号を備える場合、応答信号は、電流応答信号を備える）。データ処理が、次いで、刺激信号周波数におけるデバイスの複素インピーダンスを計算する。本プロセスは、概して、複数の周波数のそれぞれにおいて実施され、複素インピーダンスのアレイを作成する。ＥＩＳの従来の使用は、典型的には、約１００ｋＨｚ～約１０ｍＨｚの周波数範囲を含む、インピーダンス測定値を生成し、インピーダンス測定パラメータに応じて、実施するために約１０分～約１時間の範囲内の持続時間を有する。
ｉＲＩＳ：インライン高速インピーダンス分光法（「ｉＲＩＳ」）は、従来のＥＩＳ ＩＭＤより少ない時間でインピーダンス測定値を発生させることができ、インピーダンス測定パラメータに応じて、約１秒～約８０秒の範囲内の持続時間を有する。ｉＲＩＳデバイスは、例示的として、約８０秒以内に約１．６ｋＨｚ～約１２ｍＨｚ、約１０秒以内に約１．６ｋＨｚ～約０．１Ｈｚ、または約１．２秒以内に約１．６ｋＨｚ～約０．８Ｈｚのインピーダンス測定を実施することができるが、これは、従来のＥＩＳ ＩＭＤを含む、または使用する、ある実施形態を除外することを意図するものではない。例証的実施例として、ｉＲＩＳデバイスは、約０．１ｍΩ分解能を伴って、約３ｍΩまでのインピーダンスを有する、５０Ｖの電気化学セルを測定することができる。測定可能インピーダンスは、電圧閾値が１０Ｖに向かって低減されるにつれて、約０．０４ｍΩ分解能を伴って、約１ｍΩまで降下され得る。しかしながら、これらの例証的実施例は、これらの範囲外の測定可能インピーダンスまたは分解能を有する、実施形態を除外することを意図するものではない。
インピーダンスプロット：ここで、主に、図１を参照すると、インピーダンススペクトル（７）は、典型的には、標準的ナイキストプロットに類似する、プロット（８）として図式的に表示される。電気化学研究者間の慣例に従って、これらのプロットは、オーム（９）単位の負の虚数インピーダンス（「虚数インピーダンス」とも称される）が、Ｙ軸上にプロットされ、電気化学セル（５）を励起させるために使用される、複数の周波数（１１）のそれぞれのオーム（１０）単位の正のインピーダンス（「実数インピーダンス」とも称される）のみが、Ｘ軸上にプロットされるという点で異なる。オーム抵抗値（Ｒｏ）は、実数インピーダンス値であって、プロットは、Ｘ軸に交差する（図１の実施例では、オーム抵抗は、約２５１．２Ｈｚにおいて生じる）。中間周波数の半円形は、電荷輸送抵抗（Ｒｃｔ）であって、低周波数テールは、多くの場合、Ｗａｒｂｕｒｇテール（「Ｗａｒｂｕｒｇ」）と称される。
ここで、主に、バッテリインピーダンスプロット（７ａ．．．．７ｊ）として、複数のインピーダンススペクトル（７）を表示し、電気化学セル（５）のインピーダンスの変化を経時的に示す、図２を参照する。プロット（７ａ）は、電気化学セル（５）のベースラインインピーダンス測定（２）を図示する。プロット（７ｂ．．．７ｄ）は、それぞれ、１２、２４、および３６週間の経過に応じた、バッテリ（５）のインピーダンス測定値（２）を図示する。プロット（７ｅ．．．７ｇ）は、それぞれ、４８、６０、および７２週間の経過に応じた、バッテリ（５）のインピーダンス測定値を図示する。プロット（７ｈ．．．７ｊ）は、それぞれ、８４、９６、および１０８週間の経過に応じた、電気化学セル（５）のインピーダンス測定値（２）を図示する。ＲｃｔまたはＲｏもしくはそれらの組み合わせに対応する、プロット内の半円形は、セルが経年するにつれて増加し得、したがって、事実上、プロット（７ｂ．．．７ｊ）内のＲｃｔの移動を経時的に分析することによって、バッテリの健全性状態を推定するために使用されることができる。
インピーダンス測定デバイス：ここで、１つ以上のインピーダンススペクトルアルゴリズム（１６）を実装する、プログラムコード（１５）を含有する、非一過性コンピュータ可読媒体（１４）と通信する、プロセッサ（１３）と、正弦波の和発生器（「ＳＯＳＧ」）（１７）と、データ入手システム（「ＤＡＳ」）（１８）と、１つ以上の増幅器（１２）と、接続安全性回路（２０）と、電力供給源（２１）とを含む、ｉＲＩＳデバイスであることができるが、必ずしも、その必要はない、例証的ＩＭＤ（１）のブロック図を描写する、図３Ａおよび３Ｂを全般的に参照する。自動較正（２２）が、いくつかの実施形態では、プロセッサ（１３）の制御下で含まれてもよいが、ある実施形態では、較正は、米国特許第１０，４３６，８７３号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるように、実施されることができる。特定の実施形態における使用のために好適である、例証的インピーダンス測定デバイス（１）が、米国特許第１０，３７９，１６８号（参照することによって本明細書に組み込まれる）に説明されるように作製および使用されることができる。
応答信号（２４）の応答時間記録（２３）を処理し、複数の周波数（１１）の関数として、励起時間記録（２５）内にまとめられるインピーダンス測定値（２）を決定し、励起信号（２６）を発生させ、試験下のデバイス（３）を励起させるために有用なインピーダンススペクトルアルゴリズム（１６）の実施例は、限定ではないが、高調波補償同期検出（ＨＣＳＤ）、高速総和変換（ＦＳＴ）、一般化高速総和変換（ＧＦＳＴ）、周波数クロストーク補償（ＦＣＴＣ）、時間クロストーク補償（ＴＣＴＣ）、高調波直交同期変換（ＨＯＳＴ）、およびそれらの組み合わせを含む。例えば、インピーダンススペクトルアルゴリズム（１６）の１つ以上のものの実装を説明する、米国特許第７，６８８，０３６号、第７，３９５，１６３Ｂ１号、第７，６７５，２９３Ｂ２号、第８，１５０，６４３Ｂ１号、第８，３５２，２０４Ｂ２号、第８，７６２，１０９Ｂ２号、第８，８６８，３６３Ｂ２号、および第９，２４４，１３０Ｂ２号、ならびに米国特許公開第２０１１／０２７０５５９Ａ１号、第２０１４／０３５８４６２Ａ１号、および第２０１７／０００３３５４Ａ１号を参照されたい。
ＩＭＤ（１）は、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インターフェース（２８）、または、例えば、有線シリアルインターフェース、有線パラレルインターフェース、および無線インターフェース（実施例として、ＷＩ－ＦＩ（登録商標）、ＺＩＧＢＥＥ（登録商標）、ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標））等の他の好適なインターフェースを介して、遠隔コンピュータ（２７）（またはコンピュータは、ＩＭＤ（１）にローカルまたはそれと一体型であってもよい）を含むことができるが、必ずしも、その必要はない。特定の実施形態では、遠隔コンピュータ（２７）は、ＩＭＤ（１）を制御し、試験下のデバイス（３）のインピーダンス測定（２）を実施するために必要な構成要素の全部または一部を含むことができる。
プロセッサ（１３）（ＩＭＤ（１）と一体型であるか、または遠隔コンピュータ（２７）内に含まれるかどうかにかかわらず）は、制御インピーダンス測定パラメータ（２９）に従って、ＤＡＳ（１８）、ＳＯＳＧ（１７）、および前置増幅器（１０）を同期および制御し、インピーダンス測定コマンド（３０）を発生させ、プログラムコード（１６）によって決定付けられるＩＭＤ（１）を動作させることができる。特定の実施形態では、プロセッサ（１３）は、遠隔コンピュータ（２７）とインターフェースをとり、所望のインピーダンス測定パラメータ（２９）およびインピーダンス測定コマンド（３０）をダウンロードし、種々のインピーダンス測定データ（３１）をアップロードすることができる。非限定的実施例として、プロセッサ（１３）またはメモリ（１４）は、所望のインピーダンススペクトルアルゴリズム（１６）を使用して処理されるまで、励起時間記録（２５）および応答時間記録（２４）を保持することができる。
プロセッサ（１３）は、ダウンロードされたインピーダンス測定コマンド（２９）およびインピーダンス測定パラメータ（３０）を受け取り、遠隔コンピュータ（２７）に、遠隔コンピュータ（２７）の指示下、アーカイブされたインピーダンス測定データ（３１）をアップロードするように構成されてもよい。加えて、ＩＭＤ（１）は、インピーダンス測定パラメータ（２９）およびインピーダンス測定コマンド（３０）をＩＭＤ（１）に入力する目的のために、遠隔コンピュータ（２７）またはＩＭＤ（１）上のユーザインターフェース（「ＧＵＩ」）（３２）における人間相互作用を介して、制御されることが可能であり得る。
インピーダンス測定（２）が、トリガされると、ＤＡＳ（１８）は、給電信号（３３）を電力供給源（２１）に送信し、ＤＣ電圧増幅器（１９）および接続安全性回路（２０）を給電することができる。例証的実施例では、試験下のデバイス（３）は、電気化学セル（５）（「バッテリ」）であって、ＤＣバッテリ電圧（３４）が、バッテリ応答増幅器（３５）によって測定され、ＤＣバッテリ電圧（３４）のバッテリ電圧アナログ信号（３６）として、ＤＡＳ（１８）に入力されてもよい。ＤＡＳ（１８）またはプロセッサ（１３）は、ＤＣバッテリ電圧（３６）のバッテリ電圧アナログ信号（３６）をデジタル化してもよく、デジタル化された結果を遠隔コンピュータ（２７）に送信してもよい。
励起信号（２６）、および本特定の実施形態では、ＳＯＳ電流（３７）が、試験下のバッテリ（５）を刺激すると、その端末における応答信号（２４）、および本実施形態では、ＳＯＳ電圧応答（３８）は、ＤＣバッテリ電圧（３４）に加え、バッテリ（５）の内部インピーダンスに作用する、ＳＯＳ電流（３７）のＳＯＳ電圧応答（２４）を含む。捕捉および処理されると、応答信号（２４）のインピーダンススペクトル（７）をもたらすのは、本ＳＯＳ電圧応答（３８）である。ＳＯＳ電圧応答（３８）を正確に検出するために、ＤＣバッテリ電圧（３４）は、ＳＯＳ電圧応答（３８）を測定することに先立って減算され、アナログ／デジタルコンバータ（３９）が、応答信号（２４）に焦点を当てることを可能にすることができ、これは、正確度を実質的に改良することができる。ＤＣバッテリ電圧（３４）の本減算は、試験下のバッテリ（５）への刺激信号（２６）（例えば、ＳＯＳ電流（３７））の印加に先立って、ＤＣバッテリ電圧（３４）を測定し、次いで、コンピュータ発生バック電圧信号（４０）をフィードバックし、バッテリ応答増幅器（３５）によって、ＤＣバッテリ電圧（３４）とＳＯＳ電圧応答（３８）の合計からバックバイアス電圧（４１）を発生させ、対応する応答信号（２４）（例えば、ＳＯＳ電圧（３８））のみをもたらすことによって遂行されてもよい。
遠隔コンピュータ（２７）またはプロセッサ（１３）は、接続信号（４２）を接続安全性回路（２０）に送信し、バッテリ（５）をＤＣ電圧増幅器（１９）内の電流ドライバ（４３）に接続することができる。ＤＣ電圧増幅器（１９）がバッテリ（５）に接続された状態で、遠隔コンピュータ（２７）またはプロセッサ（１３）は、バッテリインピーダンス測定信号（４４）をＤＣ電圧増幅器（１９）に送信する。
インピーダンス測定信号（４４）は、平滑化フィルタ（４５）を使用して、平滑化され、次いで、信号をＳＯＳ電流（３７）等の励起信号（２６）に変換する、電流ドライバ（４３）の中にフィードされてもよい。バッテリ応答増幅器（３５）は、ＤＡＳ（１８）によってデジタル化され得る、バッテリ応答信号（２４）となるように、ＤＣバッテリ電圧（３４）を検出し、バックバイアス電圧（４１）を減算する。捕捉されたインピーダンス測定時間記録（２３）は、スペクトルアルゴリズム（１６）のうちの１つ以上のものを使用して処理され、インピーダンススペクトル（７）を発生させてもよく、これは、インピーダンスプロット（８）に変換されることができる。
例証的実施例として、ＩＭＤ（１）は、開始周波数が０．１Ｈｚであるとき、ＦＳＴに関して、少なくとも１５の周波数分解能を用いて、ＧＦＳＴ（トライアドに基づく）またはＨＣＳＤに関して、１１の周波数を用いて、バッテリインピーダンススペクトル（７）を処理することができる。加えて、ＩＭＤ（１）は、オクターブに基づくＦＳＴに関して、１～２のいずれか、およびトライアドに基づくＧＦＳＴに関して、１～３のいずれかのディザステップを伴う、高スペクトル分解能のディザ特徴（４６）をサポートすることができる。好適な結果のために、捕捉された応答時間記録（２３）は、最低周波数の１つの周期と同程度に低くあり得、ＩＭＤ（１）は、約１０ｍＨｚと同程度に低い開始周波数（４７）または約１０ｋＨｚと同程度の高い停止周波数（４８）を伴って、応答時間記録（２３）を処理することが可能であり得る。しかしながら、これらの例証的実施例は、より低い開始周波数またはより高い停止周波数を有し得る、実施形態を除外することを意図するものではない。
ＳＯＳＧ（１７）は、プロセッサ（１３）または遠隔コンピュータ（２７）の制御下で、ＤＣ電圧増幅器（１９）への入力として、ＳＯＳのゼロ次保持合成を発生させることができる。非限定的実施例として、アナログ／デジタルコンバータ（４３）のためのサンプル率（４９）は、最高励起信号周波数（１１）の少なくとも１００倍であって、ＤＣ電圧増幅器（１９）内の平滑化フィルタ（４５）と互換性があるように構成されてもよい。
一実施形態では、ＳＯＳＧ（１７）は、プロセッサ（１３）の制御下で、ＤＡＳ（１８）によって使用されるためのサンプルクロック（５０）を合成することができる。ＦＳＴは、ＳＯＳ励起信号（２４）の最高周波数を伴う、オクターブ高調波であって、少なくとも４倍高い、サンプリング周波数を要求する。トライアドに基づくＧＦＳＴは、ＳＯＳ励起信号（２４）の最高周波数を伴う、トライアド高調波であって、少なくとも９倍高い、サンプリング周波数を要求する。ＳＯＳＧ（１７）は、平滑化フィルタ（４５）へのＤＡＣ出力のためのプログラマブル信号レベルを含むことができ、これは、プロセッサ（１３）が、試験下のバッテリ（５）へのＳＯＳ ＲＭＳ電流（３７）のレベルを制御することを可能にする。
ＤＡＳ（１８）は、１６ビットの分解能を伴い、外部サンプルクロック（５０）をＳＯＳＧ（１７）から受け取るように構成されてもよい。ＤＡＳ（１８）は、イネーブル信号をプロセッサ（１３）から受け取り、試験下のバッテリ（５）へのＳＯＳ電流信号（３７）等の励起信号（２６）の印加と同時に、データの入手を開始してもよい。ＤＡＳ（１８）は、デジタル化のためにＤＣ電圧増幅器（１９）によって調整されている、アナログバッテリ電圧信号（３６）を受け取ることができる。ＤＡＳ（１８）は、バッファメモリを含み、メモリ（１４）にアップロードするために、デジタル化されたバッテリ電圧信号（３６）のサンプルを保持してもよい。入手されたサンプル（５１）はそれぞれ、スペクトルアルゴリズム（１６）の中に入力される、応答時間記録（２３）の一部となり得る。
バッテリ（５）のインピーダンス測定（２）の間に発生されたインピーダンススペクトル（７）は、任意の好適なフォーマット（例証的実施例として、カンマ区切り値（ＣＳＶ）フォーマット）において、プロセッサ（１３）または遠隔コンピュータ（２７）に通過されることができる。各個々のインピーダンススペクトル（７）はさらに、タイムスタンプ（５２）、情報ヘッダ（５３）、刺激信号周波数（１１）、インピーダンススペクトル（７）のための実数インピーダンス（１０）、虚数インピーダンス（９）、ならびにＤＣバッテリ電圧（３４）、ＳＯＳ ＲＭＳ電流（３７）、大きさおよび位相較正定数（５４）のうちの１つ以上のものを含んでもよい。
インライン高速インピーダンス分光法（ｉＲＩＳ（登録商標））：再び、主に、図３を参照すると、ＩＭＤ（１）またはｉＲＩＳデバイスの特定の実施形態は、１秒またはそれ未満以内に、試験下のデバイス（３）、電気回路（４）、電気化学セル（５）、または他のデバイス、もしくは構成要素のインピーダンススペクトル（７）を測定することができる。ｉＲＩＳデバイス（１）は、最低周波数（１１）の１つの周期内に、並行して、ＳＯＳ電流（３７）等の励起信号（２６）の成分刺激信号周波数（１１）の全てを測定するように構成されることができる。一実施形態では、ｉＲＩＳデバイス（１）は、開始周波数（４７）が約０．１Ｈｚを備えるとき、ＦＳＴに関して、少なくとも１５の周波数（１１）の分解能を用いて、およびＧＦＳＴ（トライアドに基づく）に関して、１１の周波数（１１）を用いて、バッテリインピーダンススペクトル（７）を処理することができる。加えて、ｉＲＩＳデバイス（１）は、オクターブに基づくＦＳＴに関して、１～２の範囲内で生じ、およびトライアドに基づくＧＦＳＴに関して、１～３の範囲内で生じる、ディザステップを伴って、高スペクトル分解能のディザ特徴（４６）をサポートすることが可能であり得る。応答時間記録（２５）は、最低周波数（１１）の１つの周期を備えることができるが、必ずしも、その必要はなく、ＩＭＤ（１）（ｉＲＩＳデバイス）は、上記に説明されるように、約１０ｍＨｚと同程度に低い開始周波数（４７）または約１０ｋＨｚと同程度に高い停止周波数（４８）を伴って、ＳＯＳ電圧応答（３８）等の応答信号（２４）を処理することができるが、必ずしも、その必要はない。
チャープ：ここで、主に、図４－７を参照すると、特定の実施形態では、励起時間記録（２５）が、低周波数において開始し、高周波数（「チャープ（２６Ａ）」と称される）で終了する、ランプとして持続的に変調される、その周波数を有する、単一正弦波を含む、励起信号（２６）を用いて試験下のデバイス（３）を励起させるようにまとめられることができる。したがって、チャープ（２６Ａ）を発生させる、励起時間記録（２５）を採用する、ＩＭＤ（１）は、励起信号（２６）または応答信号（２４）内に定常状態正弦波を達成することができない。励起時間記録（２５）が、対数周波数拡散を伴う、チャープ（２６Ａ）を実装すると、チャープ励起信号（２６Ａ）のＦＦＴとチャープ応答信号（２６Ａ）のＦＦＴの比率は、定常状態システムに確実に近づく。２を底とする対数チャープ（２６Ａ）の形態における、本アプローチは、シミュレーションおよび測定されたデータを発生させるように動作可能である実践への低減を介して評価された。２を底とする対数チャープの実施例は、４０ｋＨｚのサンプル周波数、および２ｋＨｚから開始し、合計１５の周波数（１１）のためにオクターブ単位で減少する、周波数拡散を発生させる、チャープ励起時間記録（２５Ａ）をまとめる、ＩＭＤ（１）によって実施されることができる。チャープ（２６Ａ）の持続時間は、約１０秒であって、約４００，０００のデータ点の数が収集される。２を底とする対数チャープの離散関係に関する式が、方程式２によって与えられ、式中、ＶＰは、チャープ信号のピークであって、ｆＳＴＡＲＴは、開始周波数であって、αは、所望の掃引のためのスケール係数であって、Δｔは、時間ステップである。
Figure 2022531332000003
２ｋＨｚ（ｆｅｎｄ）で終了し、開始周波数まで減少する、Ｍ＝１５周波数に関する所与の２を底とする対数が、以下によって与えられる。
Figure 2022531332000004
ここで、主に、２を底とする対数チャープの評価において使用される、モデル試験回路（４）の概略図を描写する、図４を参照する。モデル試験回路（４）は、リチウムイオンバッテリの内部インピーダンスに実質的に匹敵する、インピーダンスを有する。実施例として、試験回路のための再帰モデルが、以下のパラメータを用いて実現された。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３＝１５メガオーム
Ｃ１＝９Ｆ
ここで、主に、例示的パラメータ値に基づく、モデル試験回路（４）の理想的ｊｗナイキストプロット（８Ｄ）を描写する、図５を参照する。スペクトルは、１５オクターブ単位でステップダウンする、２ｋＨｚの高周波数を有する、周波数範囲にわたってプロットされる。
ここで、主に、図６を参照すると、ＩＭＤ（１）は、ＲＭＳ電流が、ＶＰ＝０．７０７をもたらす、５００ｍＡに設定されている、方程式２によって表される、チャープ励起信号（２６Ａ）を含む、チャープ励起時間記録（２５Ａ）を使用して、励起時間記録（２５）をまとめた。ＩＭＤ（１）は、チャープ励起信号（２６Ａ）を使用して、モデル試験回路（４）を励起し、チャープ応答信号（２４Ａ）を捕捉した。図６は、入力チャープ励起信号（２６Ａ）のチャープ応答時間記録（２３Ａ）のプロットを描写する。応答時間記録（２３Ａ）のＦＦＴと入力チャープ励起時間記録（２５Ａ）のＦＦＴの比率は、インピーダンススペクトルを備える。チャープ応答信号（２４Ａ）が約１０秒を備えることを前提として、ＦＦＴ周波数分解能は、約０．１Ｈｚである。加えて、サンプル周波数が約４０ｋＨｚで確立された状態で、ナイキスト周波数は、約５０Ｈｚを下回るモデル試験回路（４）のインピーダンススペクトルを伴って、約２０ｋＨｚを備える。
ここで、主に、図７を参照すると、チャープ励起信号（２６Ａ）から取得される、チャープインピーダンススペクトル（７Ａ）は、図５に示されるｊｗ理想的スペクトルプロット（８Ｄ）で重畳されることができ、これは、プロット間の実質的一致を明らかにする。しかしながら、低信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）を有する、システム内のインピーダンス測定のためのチャープ励起信号（２６Ａ）の使用は、データを発生させ得ない、または、ある用途では、十分な精度、再現性、もしくは信頼性を有していない場合がある、データを発生させ得る。
ステップチャープ：ここで、図８－１１を全般的に参照すると、特定の実施形態では、励起時間記録（２５）は、ステップチャープ励起時間記録（２５Ｂ）としてまとめられ、ステップチャープ励起信号（２６Ｂ）（「ステップチャープ」とも称される）を発生させることができる。ステップチャープ（２６Ｂ）は、１つの完全周期が、次の周波数が開始する前に経過し、周波数が、低周波数から始まり、オクターブ高調波としての高周波数にステップ化する、周波数の少なくとも１つの完全周期のステップを備える。ＴＣＴＣアルゴリズムは、平均を介して雑音を緩和する、「最小二乗法」に基づいて、ステップチャープ応答時間記録（２３Ｂ）を処理するために使用されることができるが、必ずしも、その必要はない。ステップチャープ（２６Ｂ）の例証的実施例では、図４に示される同一再帰モデル試験回路（４）が、同一サンプル率および周波数範囲を伴う。しかしながら、信号ＶＰは、１Ａに設定され、これは、以下をもたらす。
Figure 2022531332000005
ここで、主に、ステップチャープ励起時間記録（２５Ｂ）を描写する、図８を参照すると、ステップチャープ励起信号（２６Ｂ）は、図６に描写されるチャープ励起信号（２６Ａ）の持続時間より長い持続時間を有する（１６．５秒対１０秒）。第１のベースラインシミュレーションでは、各周期は、定常状態正弦波が有効であると仮定して、単一既知の周波数に基づいて、ＴＣＴＣを用いて処理された。
ここで、主に、図５に描写される理想的ｊｗインピーダンススペクトル（８Ｄ）で重畳される、第１のベースラインシミュレーションの結果として生じるステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）を描写する、図９を参照する。重畳されるプロットは、定常状態の仮定が有効ではあり得ないことを明らかにする。
ここで、主に、図１０を参照すると、第２のベースラインシミュレーションでは、ステップチャープ（２６Ｂ）は、各周波数（１１）の２つの周期を含み、ＴＣＴＣによるプロセスは、２つの周期の第２のもののみを含んだ。図５に描写される理想的ｊｗインピーダンススペクトル（８Ｄ）で重畳される、ステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）は、近似一致を明らかにし、したがって、定常状態仮定は、有効のままであって、より高い周波数においてのみ不一致である。しかしながら、各周波数の２つの周期を使用する不利点は、ステップチャープ応答時間記録（２３Ｂ）の持続時間が２倍であることである。
特定の実施形態では、ＩＭＤ（１）は、最低周波数の１つの周期の分析のための励起信号持続時間を伴う周波数範囲にわたるオクターブ高調波である、周波数（１１）を有する、ＳＯＳ励起信号（２６）を含む、励起時間記録（２５）をまとめる。定常状態の仮定を可能にするために、ＳＯＳ励起信号２６の開始時の応答時間記録（２３）の分率は、負の時間部分（５５）、通常、信号持続時間の１０％を含む。処理されない、本「負の時間」部分（５５）は、定常状態仮定を可能にする。データ処理は、ＨＣＳＤによって遂行されることができる。しかしながら、ＨＣＳＤは、データ処理の成功のために、時間記録の整数の１つ以上の完全周期を要求する。ステップチャープ（２６Ｂ）と併用される、インピーダンススペクトルアルゴリズム（１６）はまた、ＴＣＴＣであることができ、これは、各周波数の完全周期未満の処理を可能にする。
したがって、主に、図１１を参照すると、ステップチャープ（２６Ｂ）の特定の実施形態では、ステップチャープ励起時間記録（２５Ｂ）は、各周波数（１１）の単一周期を含むが、ステップチャープ応答時間記録（２３Ｂ）の処理は、各周波数（１１）の各周期の一部のみを含み、各周波数（１１）の周期の初期部分（５６）は、破棄されることができ、処理は、各周波数（１１）の各周期の最後の部分のみを含む。各周波数の各周期の破棄される初期部分（５６）は、定常状態仮定を確立する。図１１の例証的実施例では、ステップチャープ（２６Ａ）の実施形態は、各周波数（１１）の１つのみの周期を含み、各周波数（１１）の周期約３０％を備える、初期部分（５６）は、定常状態仮定を確立するように破棄されることができる。図５に描写される理想的インピーダンスｊｗスペクトルプロット（８Ｄ）のプロットで重畳される、結果として生じるステップチャープインピーダンススペクトルプロットは、結果が、上記の図１０に説明および描写されるように、各周波数の２つの周期を利用し、２つの周期の第１のものを破棄する、実施形態に関して実質的に同じであることを明らかにする。各周波数の周期の初期部分（５６）を破棄し、ＴＣＴＣを使用して処理される、ステップチャープ（２６Ｂ）の実施形態は、定常状態の仮定に適応する。しかしながら、本例証的実施例は、各周波数（１１）の各周期の破棄される初期部分（５６）が、３０％より少ない以上の、ステップチャープ（２６Ｂ）の実施形態を除外することを意図するものではなく、用途に応じて、各周波数の各周期の破棄される初期部分（５６）は、約５％～約８０％の範囲内で漸増的に生じる。
チャープおよびステップチャープを使用したインピーダンス測定の実施例：
チャープ（２６Ａ）およびステップチャープ（２６Ｂ）を使用したインピーダンス測定（２）の例証的実施例が、上記に説明されるようなＩＭＤ（１）を使用して実施された。チャープ（２６Ａ）およびステップチャープ（２６Ｂ）の両方に関して、励起電流のＲＭＳは、約５００ｍＡであって、それ以外は、励起信号（２６）の全てのパラメータは、実質的に上記に説明されるように確立された。物理的試験デバイス（３）は、上記の図４に説明および描写されるモデル試験回路（４）と実質的に同一または均等物であった。例証的インピーダンス測定の全てのために使用される、試験デバイス（３）のための基準ＥＩＳスペクトル（８Ｅ）は、Ｓｏｌａｒｔｒｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉｏｓｔａｔ Ｇａｌｖａｎｏｓｔａｔ器具を使用して取得された。試験デバイス（３）のための公称パラメータは、Ｒｌ＝１５メガオーム、Ｒ２＝１５メガオーム、Ｒ３＝１５メガオーム、Ｃ１＝９Ｆであった。インピーダンス測定（２）は、試験デバイス（３）で実施されるものと同じ測定条件を伴って、既知の値のシャント（５７）を用いて測定を実施することによって、ＩＭＤ（１）の利得および周波数応答を考慮するために較正された。シャント（５７）からのシャント応答時間記録（５８）は、シャント値に正規化された。試験デバイス（３）およびシャント（５７）に関する応答時間記録（２３）は、正規化され、試験デバイス（３）の測定されたインピーダンス（２）として記録される、周波数ドメインおよび比率に変換された。
チャープを使用したインピーダンス測定の実施例：
チャープ（２６Ａ）を使用する、例証的測定は、２ｋＨｚから開始し、１０秒の持続時間にわたって、オクターブ単位で減少する、１５の周波数を有する、約５００ｍＡのＲＭＳのＲＭＳ励起電流を発生させる、チャープ励起時間記録（２５Ａ）を含んだ。チャープ内の周波数範囲は、約０．１Ｈｚ～約２０００Ｈｚであって、２０ｋＨｚのナイキスト周波数内に優に該当した。２回の測定が、行われ、１回目は、シャント（５７）を用いて行われ、２回目は、物理的試験デバイス（３）を用いて行われた。ＩＭＤ（１）は、．ｃｓｖファイルとして時間記録を捕捉した。．ｃｓｖファイルは両方とも、ソフトウェアツールを用いて後処理された。シャント（５７）チャープ応答時間記録（５８Ａ）は、シャント値に正規化され、ＦＦＴを用いて、周波数ドメインに処理された。試験デバイス（３）チャープ応答時間記録（２３Ａ）もまた、ＦＦＴを用いて処理された。
チャープ実施例Ｉ：
ここで、主に、図１２－１５を参照すると、チャープの第１の実施例は、図１２に描写されるように、試験デバイス（３）のチャープ応答信号（２４Ａ）を含む、チャープ応答時間記録（２３Ａ）のプロットを描写する。チャープ応答時間記録（２３Ａ）のＦＦＴとシャント正規化された時間記録のＦＦＴとの間の比率が、図１３の実施例に示されるように、周波数に対する大きさとしてプロットされる時間記録の最初の２０，０００点の測定されたインピーダンス（２）を取得するために発生された。図１３は、チャープ周波数応答時間記録（２３Ａ）の大きさ内の雑音が周波数に伴って増加することを明らかにする。しかしながら、試験デバイス応答の主要部分は、１００Ｈｚを優に下回り、したがって、図１４は、図１３におけるものと同一プロットを描写するが、チャープ周波数応答（２３Ａ）の最初の５００点のみを伴う。図１４では、雑音は、低減されるが、依然として、周波数に伴って増加する。図１５は、チャープインピーダンススペクトルプロット（８Ａ）にＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）を重畳する。プロットは、低周波数では、近似一致を有し、高周波数では、雑音を増加させることを明らかにする。
チャープ実施例ＩＩ：
ここで、主に、図１６および１７を参照すると、チャープ（２６Ａ）の第２の実施例は、チャープ（２６Ａ）の第１の実施例と同一チャープ励起時間記録（２５Ａ）を維持するが、周波数掃引率は、約半分であって、チャープ励起信号（２６Ａ）の持続時間は、約２倍であって、したがって、ほぼ同一周波数範囲を保持する。図１６は、約５０Ｈｚに対するインピーダンスの大きさのチャープ周波数応答（２３Ａ）を描写し、図１７は、ＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）で重畳される、チャープインピーダンス測定プロット（８Ａ）を描写する。チャープ応答時間記録（２５Ａ）は、周波数ドメイン内で２０秒であるため、周波数ステップは、０．０５Ｈｚであって、したがって、ＦＦＴ結果から適用可能な周波数は、０．０５Ｈｚがチャープ周波数拡散内に存在しなかったため、最初のデータ点を除外する。図１７に見られるように、チャープインピーダンススペクトルプロット（８Ａ）とＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）との間の一致は、改良する。しかしながら、より高い周波数では、増加する雑音が残っている。
ステップチャープを使用したインピーダンス測定の実施例：
ここで、第１のステップチャープ実施例では、１５の周波数を有し、第２のステップチャープ実施例では、１８の周波数を有し、それぞれ、２ｋＨｚから高調波オクターブ単位でステップダウンする、約５００ｍＡのＲＭＳ励起電流を発生させる、ステップチャープ励起時間記録（２５Ｂ）を含む、ステップチャープ（２６Ｂ）を使用した例証的測定を描写する、図１８－２６を全般的に参照する。同一ステップチャープ励起時間記録（２５Ｂ）を使用したインピーダンス測定（２）が、上記に説明されるシャント（５７）および試験デバイス（３）上で行われた。インピーダンス測定（２）は、後処理のために、．ｃｓｖファイル内にアーカイブされた。ＴＣＴＣが、上記に説明されるように、各周波数の周期の初期部分（５６）を破棄することによって検証された定常状態仮定を用いて、．ｃｓｖデータを処理するために使用された。第１および第２のステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）毎に後処理された結果は、ＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）で重畳された。
ステップチャープ実施例Ｉ：
ここで、主に、それぞれ、試験デバイス（３）のステップチャープ応答時間記録（２３Ｂ）と、ステップチャープ（２６Ｂ）の第１の実施例のＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）で重畳される、結果として生じるステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）とを図示する、図１８および１９を参照する。図１９は、ステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）とＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）との間に実質的一致が存在するが、雑音が、より高い周波数では増加することを明らかにする。しかしながら、２，０００Ｈｚにおける周波数は、周期あたり２０データ点のみを含み、ステップチャープ（２６Ｂ）は、周波数あたり１つのみの周期を含む。雑音は、十分なデータ点を含み、より高い周波数における雑音を平均化することによって、補正されてもよい。これは、サンプリング率を約４０ｋＨｚより高い率まで増加させるか、または周期の数を増加させるかのいずれかによって遂行されることができる。
ステップチャープ実施例ＩＩ：
ここで、主に、それぞれ、ステップチャープ励起時間記録（２５Ｂ）が、ステップチャープの第１の実施例と同一のままであるが、１８の周波数が、２ｋＨｚから高調波オクターブ単位でステップダウンする、ステップチャープの第２の実施例の試験デバイス（３）のステップチャープ応答時間記録（２３Ｂ）と、ＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）で重畳される、結果として生じるステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）とを図示する、図２０および２１を参照する。図２０は、ステップチャープ応答時間記録（２３Ｂ）が、本実施例では、オクターブ周波数の増加された数に起因して、図１８に描写されるステップチャープ応答時間記録（２３Ｂ）と比較して、より長いことを明らかにする。図２１は、ステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）とＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）との間に実質的一致が存在するが、雑音が、依然として、より高い周波数では増加することを明らかにする。雑音は、サンプル率を増加させる、またはより高い周波数に付加的周期を含むことによって、補正されてもよい。より高い周波数においてより多くの周期を励起時間記録に追加することは、全体的試験持続時間を実質的に増加させ得ない。
ステップチャープ実施例ＩＩＩ：
ここで、主に、それぞれ、ステップチャープ励起時間記録（２５Ｂ）が、ステップチャープ（２６Ｂ）の第１および第２の実施例と同一のままであるが、１５の周波数が、２ｋＨｚから高調波オクターブ単位でステップダウンし、付加的周期が、より高い周波数において追加され、降順２０、１０、５、３、２、１．．．に、最低周波数までステップダウンする、ステップチャープ（２６Ｂ）の第３の実施例の試験デバイス（３）に関するステップチャープ応答時間記録（２３Ｂ）と、ＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）で重畳される、結果として生じるステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）とを図示する、図２２および２３を参照する。図２３は、ステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）とＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）との間に実質的一致が存在し、より高い周波数で追加される付加的周期が、より高い周波数における雑音を実質的に低減させることができることを明らかにする。
ステップチャープ実施例ＩＶ：
ここで、主に、それぞれ、ステップチャープ励起時間記録（２５Ｂ）が、ステップチャープ（２６Ｂ）の前の実施例と同一のままであるであるが、１８の周波数が、２ｋＨｚから高調波オクターブ単位でステップダウンし、付加的周期が、より高い周波数において追加され、降順２０、１０、５、３、２、１．．．に、最低周波数までステップダウンする、ステップチャープ（２６Ｂ）の第４の実施例の試験デバイス（３）のステップチャープ応答時間記録（２３Ｂ）と、ＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）で重畳される、結果として生じるステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）とを図示する、図２４－２５を参照する。図２５は、ステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）とＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）データとの間に実質的一致が存在し、より高い周波数において追加される付加的周期が、より高い周波数において雑音を実質的に低減させることができることを明らかにする。
ここで、主に、図２６を参照すると、ステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）とＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）との間の残りのオフセットは、ステップチャープインピーダンススペクトルの実数インピーダンスへの約０．１メガオームの追加によって分解されることができ、これは、ＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）にオーバーレイする、ステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｂ）をもたらす。０．１メガオームオフセットは、２つの測定値間の接触抵抗の差異に起因し得る。
ステップ群チャープ：
ここで、図２７を参照すると、巨大波が、信号ピーク／信号ＲＭＳとして定義される。１のピーク振幅（ＶＰ＝１）を伴う、単一正弦波に関して、巨大波は、１．４１４である。上記に説明されるようなステップチャープ（２６Ｂ）は、時間記録持続時間と最小限の巨大波との間のトレードオフをもたらす。例証的実施例として、周波数毎に１つの周期を伴う、２ｋＨｚから高調波オクターブ単位でステップダウンする、１６の周波数を含む、ステップチャープ励起時間記録（２５Ｂ）を伴う、ステップチャープ（２６Ｂ）では、ステップチャープ時間記録（２５Ｂ）の持続時間は、約３２．７５秒であって、約１．４１４の巨大波を含み得る。個々の周波数が、正弦波の和内でともに加算されると、時間記録持続時間は、減少され得るが、巨大波は、増加され得る。図２７は、ＳＯＳ内の巨大波対オクターブ高調波正弦波の数をプロットする。
図２７におけるプロットによって明らかにされるように、ＳＯＳ内にオクターブ高調波分離を伴う、４つの正弦波の含有が、巨大波係数内に局所的最小値が存在するため、単一正弦波としてステップ化するのではなく、周波数群（５９）（「ステップ群」または「群チャープ（２６Ｃ）」とも称される）内で順次ステップ化するために、励起信号（２６）内で利用されることができる。しかしながら、ＳＯＳ内の４つの正弦波の例証的実施例は、高調波または非高調波分離を有する群を含む、ＳＯＳ内に４つ未満（実施例として、２または３）以上の（実施例として、８、１２、１６…）正弦波を有する、周波数群（５９）を含む、他の実施形態を除外することを意図するものではない。周波数群（５９）内で４つの正弦波を使用する、例証的実施例では、巨大波係数は、１．７５である。特定の実施形態では、群チャープ（２６Ｃ）はさらに、より高い周波数では、付加的周期を含むことができる。例えば、２ｋＨｚを含む、最高周波数群は、２０の周期を含んでもよい。４の周波数群（５９）を伴う、ステップＳＯＳに関して、１６の周波数が、２Ｈｚからステップダウンし、最高周波数群（５９）は、約１７．５５秒の時間持続時間を伴う２０の周期を有する。
ここで、図２８－３５を全般的に参照すると、群チャープ（２６Ｃ）の例証的実施例が、１６の周波数（１１）に基づいて実装され、各周波数群（５９）は、４つの周波数（１１）を有する。シミュレートされた試験電気回路（４）は、群チャープ（２６Ｃ）の第１の２つの実施例のそれぞれにおいて使用された。０．０５Ｈｚから高調波オクターブ単位でステップアップする、ステップ群チャープ励起時間記録（２５Ｃ）を実装する、群チャープ（２６Ｃ）の第１の実施例は、各周波数群（５９）内に４つの周波数を伴う、１６の周波数を含む。２ｋＨｚから高調波オクターブ単位でステップダウンする、ステップ群チャープ励起時間記録（２５Ｃ）を実装する、ステップ群チャープ（２６Ｃ）の第２の実施例は、各周波数群（５９）内に４つの周波数を伴う、１６の周波数（１１）を含む。両実施例では、最高の異なる周波数群は、最低周波数の２０の周期を群内に含み、次の最高周波数群は、最低周波数の５つの周期を群内に含み、最後から２の周波数群は、最低周波数の３つの周期を群内に含み、最低周波数群は、最低周波数の１つの周期を群内に含んだ。各実施例では、ＴＣＴＣが、ステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）を処理するために使用され、定常状態仮定が、各周波数群（５９）内のステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）の初期部分（５６）（約２０％であるが、より多いまたはより少ない部分が、用途に応じて削除されることができる）を削除することによって実現された。
ステップ群チャープ実施例Ｉ：ここで、主に、図２８および２９を参照すると、ステップ群チャープ（２６Ｃ）の第１のシミュレーションでは、図２８は、ステップ群チャープＳＯＳ電流励起信号（２６Ｃ）に対する試験電子回路（４）のステップ群チャープ応答信号（２４Ｃ）のステップチャープ応答時間記録（２３Ｃ）を描写し、図２９は、理想的ｊｗインピーダンススペクトルプロット（８Ｄ）で重畳される、試験電子回路（４）のＴＣＴＣ処理されたステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）に関するステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｃ）を描写する。
ステップ群チャープ実施例ＩＩ：ここで、主に、図３０および３１を参照すると、群チャープ（２６Ｃ）の第２のシミュレーションでは、図３０は、試験電子回路（４）のステップ群チャープ応答信号（２４Ｃ）のステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）を描写し、図３１は、理想的ｊｗインピーダンススペクトルプロット（８Ｄ）で重畳される、試験電子回路（４）のＴＣＴＣ処理されたステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）に関するステップチャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｃ）を描写する。
ステップ群チャープ（２６Ｃ）を使用した試験デバイス（３）のインピーダンス測定（２）の例証的実施例が、上記に説明されるようなＩＭＤ（１）を使用して実施された。励起電流のＲＭＳは、約５００ｍＡであって、それ以外は、励起信号（２６）の全てのパラメータは、実質的に上記に説明されるように確立された。試験デバイス（３）は、上記の図４に説明および描写される試験デバイス（３）と実質的に均等物または均等物であった。試験デバイス（３）の例証的インピーダンス測定の全てのために使用される、ＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）は、Ｓｏｌａｒａｔｒｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉｏｓｔａｔ Ｇａｌｖａｎｏｓｔａｔ器具を使用して取得されたデータのプロットであった。ＥＣのための公称パラメータは、Ｒｌ＝１５メガオーム、Ｒ２＝１５メガオーム、Ｒ３＝１５メガオーム、Ｃ１＝９Ｆであった。インピーダンス測定値（２）は、試験デバイス（３）を用いて実施されるものと実質的に同じ測定条件を伴って、既知の値のシャント（５７）を用いて、測定を実施することによって、ＩＭＤ（１）の利得および周波数応答を考慮するために較正された。シャント（５７）からのシャント応答時間記録（５８）は、シャント値に正規化された。ステップ群応答時間記録（２３Ｃ）および正規化されたシャント応答時間記録（５８）は、試験デバイス（３）の測定されたインピーダンスとして記録される、周波数ドメインおよび比率に変換された。
ステップ群チャープ実施例ＩＩＩ：ここで、主に、図３２および３３を参照すると、ステップ群チャープの第３の実施例では、ステップ群励起時間記録（２５Ｃ）は、群チャープ（２６Ｃ）の第１および第２のシミュレーションにおいて使用されるものと同一であって、０．０５Ｈｚからステップアップする、１６の周波数を伴う、５００ｍＡのＲＭＳ励起電流が、物理的試験デバイス（３）および５０メガオームシャント（５７）に印加される。ステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）が、実質的に群チャープ（２６Ｃ）の第１および第２のシミュレーションにおいて実施されるように、捕捉され、ＴＣＴＣを用いて処理された。図３２は、ステップ群チャープ励起信号（５７Ｂ）のプロットを含む、ステップ群励起時間記録（５７Ａ）を描写し、図３３は、ＥＩＳ基準インピーダンススペクトルプロット（８Ｅ）で重畳される、ＴＣＴＣを使用して処理された試験デバイス（３）のステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）の群チャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｃ）を描写する。約＋０．５メガオームのオフセットが、群チャープＳＯＳインピーダンススペクトル（８Ｃ）に追加され、ＥＩＳインピーダンス基準スペクトルプロット（８Ｅ）との実質的合致をもたらすことができる。
ステップ群チャープ実施例ＩＶ：ここで、主に、図３４および３５を参照すると、ステップ群チャープ（２６Ｃ）の第４の実施例では、ステップ群チャープ励起時間記録（２５Ｃ）が、ステップ群チャープ（２６Ｃ）の前の実施例におけるように使用され、２，０００Ｈｚからステップダウンする、１６の周波数を伴う、５００ｍＡのＲＭＳ励起電流が、試験デバイス（３）および５０メガオームシャント（５７）に印加された。ステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）が、実質的にステップ群チャープ（２６Ｃ）の前の実施例において実施されるように、捕捉され、ＴＣＴＣを用いて処理された。図３４は、ステップ群チャープ励起信号（５７Ｂ）を含む、ステップ群チャープ励起時間記録（５７Ａ）を描写し、図３５は、ＥＩＳ基準インピーダンススペクトルプロット（８Ｅ）で重畳される、ＴＣＴＣを使用して処理された試験デバイス（３）のステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）の群チャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｃ）を描写する。
上記の実施例によって明らかにされるように、ステップ群チャープ（２６Ｃ）は、電気試験回路（４）および物理的試験デバイス（３）を使用して、両分析シミュレーションにおける有利な結果を伴って実施されることができる。特定の実施形態では、各ＳＯＳチャープ群応答信号（２４Ｃ）の初期部分（５６）は、定常状態仮定を検証するために破棄され、ステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）は、ＴＣＴＣを用いて処理されることができる。加えて、実施例は、図２７に描写される巨大波に関する４つの周波数を含む、局所的最小値を利用したが、これは、用途に基づいて他の周波数拡散を使用する実施形態の使用を除外することを意図するものではない。
ステップ群チャープ（２６Ｃ）のさらなる例証的実施例が、ステップ群チャープ励起時間記録（２５Ｃ）に基づいて、ＩＭＤ（１）によって実装され、４つの周波数を含む、最初の４つの周波数群（５９）と、より高い周波数における付加的周期を伴う２つの周波数を含む、第５の周波数群とを伴う、約０．１２５Ｈｚ～約１６３８．４Ｈｚの範囲内で生じる、１８の周波数を含む、５００ｍＡのＲＭＳ励起電流において、ステップ群チャープ励起信号（２６Ｃ）を発生させた。図３６は、ステップ群チャープ励起信号（５７Ｂ）のプロットを秒単位で経時的に描写する。１８の周波数を伴う、ＳＯＳは、３．１７の巨大波係数をもたらすが、各群内に２つまたは４つの周波数を伴う、周波数群は、図２１に描写されるように、約１．７の巨大波係数を有することに留意されたい。
ステップ群チャープ実施例Ｖ：ここで、主に、それぞれ、試験デバイス電圧応答（２４Ｃ）の秒単位の経時的プロットと、試験デバイス（３）のためのＥＩＳ基準インピーダンススペクトル（８Ｅ）で重畳される、ＴＣＴＣを使用して処理された試験デバイス（３）のステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）に関するインピーダンススペクトル（７）のナイキストステップチャープスペクトルプロット（８Ｃ）とを描写する、図３７および３８を参照し、これは、群チャープ（２６Ｃ）を使用して実施される、試験デバイスインピーダンス測定値（２）が、試験デバイス（３）のためのＥＩＳ基準インピーダンススペクトル（８Ｅ）との実質的合致をもたらすことを明らかにする。ステップ群チャープ時間応答時間記録（２３Ｃ）は、ＴＣＴＣを使用して処理され、定常状態仮定は、各周波数群（５９）のステップチャープ応答時間記録（２３Ｃ）の初期部分（５６）を削除することによって達成された（図３６－４１の実施例では、初期部分（５６）は、２０％の初期部分を備える）。
ステップ群チャープ実施例ＶＩ：ここで、図３９および４０を全般的に参照すると、ステップ群チャープ（２６Ｃ）のさらなる例証的実施例が、ＩＭＤ（１）が、ディケイドあたり７つの高調波周波数（１１）：１、２、３、４、５、７、９をもたらすように構造化されたディケイドにわたる、高調波周波数掃引に基づいて、ステップ群チャープ励起時間記録（２５Ｃ）をまとめ、合計２８の周波数をもたらす、各ディケイド：０．１、１、１０、１００内の開始周波数を伴う４つのディケイドを含む、５００ｍＡのＲＭＳ励起電流において励起信号を発生させるによって実装された。群ＳＯＳ巨大波定数は、２．６５７である。
これらの周波数群に関する周波数分布係数は、以下である。
Figure 2022531332000006
ステップ群チャープ分離がない場合、２８の周波数に関する完全ＳＯＳ励起は、以下の分布係数を有するであろう。
Figure 2022531332000007
群チャープ時間応答時間記録（２３Ｃ）は、ＴＣＴＣを使用して処理され、定常状態仮定は、各周波数群（５９）のステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）の初期部分（５６）を削除することによって達成された（図３９および４０の実施例では、初期部分は、２０％の初期部分を備える）。
図３９は、上記に説明されたように、群チャープＳＯＳ電流応答信号（２４Ｃ）の群チャープ応答時間記録（２５Ｃ）のプロットを描写し、図４０は、ＥＩＳ基準スペクトルプロット（８Ｅ）で重畳される、試験デバイス（３）のＴＣＴＣ処理されたステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）に関するインピーダンススペクトルのナイキストステップ群チャーププロット（８Ｃ）を描写する。図４０は、試験デバイス（３）のためのＥＩＳ基準インピーダンススペクトルプロット（８Ｅ）との実質的合致を明らかにする。
ステップ群チャープ実施例ＶＩＩ：ここで、主に、図４１および４２を参照すると、ステップ群チャープ（２６Ｃ）のさらなる例証的実施例が、合計２９の周波数に関して、
Figure 2022531332000008
の係数によって分離された周波数を確立することに基づいて、ＩＭＤ（１）によって実装された。
これは、高調波周波数掃引を備えない場合があるが、ＩＭＤ（１）は、オクターブ高調波を達成するために、ステップ群チャープ励起時間記録（２５Ｃ）をまとめ、全ての他の周波数の周波数群（５９）から成る、５００ｍＡのＲＭＳ励起電流においてステップ群励起信号（２６Ｃ）を発生させることができる。したがって、各群に割り当てられる周波数のシーケンスは、各周波数群内のオクターブ高調波分離を保ちながら、所望の２９の周波数拡散を達成するために、再フォーマットされることができる。時間ステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）は、ＴＣＴＣを使用して処理され、定常状態仮定は、各周波数群（５９）のステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）の初期部分（５６）を削除することによって達成された（図４１および４２の実施例では、初期部分（５６）は、２０％の初期部分（５６）を備える）。
ここで、試験デバイス（３）に関するステップ群チャープ応答時間（２３Ｃ）を描写する、図４１と、ＥＩＳ基準インピーダンススペクトルプロット（８Ｅ）で重畳される、ステップ群チャープインピーダンススペクトルプロット（８Ｃ）を描写する、図４２とを参照する。ステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）は、約３の巨大波および
Figure 2022531332000009
の周波数分布係数を伴う、１６の周波数の２０秒のＨＣＳＤ ＳＯＳ時間記録に匹敵する、持続時間を有する。
比較として、本ステップ群チャープ（２６Ｃ）アプローチは、約１．７の巨大波係数および約０．７の周波数分布係数をもたらす。これは、実質的改良を備えるが、しかしながら、本アプローチは、時間記録を２倍にする。
ステップ群チャープ実施例ＶＩＩＩおよびＩＸ：ここで、図４３－４８を全般的に参照すると、特定の実施形態では、非常に高忠実性インピーダンススペクトルはまた、時間記録におけるより長い持続時間を犠牲にして、ステップ群チャープ（２６Ｃ）を使用して達成されることができる。例えば、前の実施例ＶＩＩにおける２の平方根の分離は、４３の周波数のために、２の立方根（２１／２）まで増加されることができ、全ての第３の周波数は、オクターブ高調波である。代替として、ステップ群チャープ励起信号（２６Ｃ）は、周波数のディケイドあたり点のユーザ選択された数に基づいて展開され得る。例えば、０．１～２ｋＨｚの周波数のディケイドあたり１０の点は、線形スケールにおいて３８の周波数（１１）または対数スケールにおいて３９の周波数をもたらすであろう。周波数群（５９）は、巨大波が、いずれの場合も最小限にされるように選択されるであろう（上記に説明されるように）。ステップ群チャープ応答時間記録（２３Ｃ）をＴＣＴＣを用いて処理することは、周波数群内の周波数間の高調波分離の必要性を取り除き得る。
特定の実施形態では、ステップ群チャープ励起時間記録（２６Ｃ）は、オフセット周波数群（６０）で補完されることができる。例証的実施例として、ステップ群チャープ励起時間記録（２５Ｃ）は、１８の周波数を含むことができ、オクターブ高調波分離は、それぞれ、４つの周波数を含む、４つの群（５９）と、２つの周波数を含む、第５の周波数群（５９）とを備え、付加的忠実性が要求される場合（例えば、約１Ｈｚにおいて）、２の平方根によってオフセットされる、オフセット周波数群（６０）（０．２８Ｈｚ、０．５７Ｈｚ、１．１３Ｈｚ、２．２６Ｈｚ）が、第２の周波数群（０．２Ｈｚ、０．４Ｈｚ、０．８Ｈｚ、および１．６Ｈｚ）後にステップ群チャープ励起時間記録（２５Ｃ）に追加されることができ、付加的オフセット群（６０）はまた、着目範囲内の十分な忠実性を確実にするために追加されることができる。
再び、主に、図４３－４８を参照すると、ステップ群チャープ（２６Ｃ）の本例証的実施例は、図４に描写されるような再帰モデル電気回路（４）を使用し、ＩＭＤ（１）は、それぞれ、４つの周波数を有する、４つの周波数群から成る、１６の周波数を含む、実施例ＶＩＩＩ（図４３および４４）に関するステップ群チャープ励起記録（２５Ｃ）をまとめ、波高因子のための局所的最小値の利点をもたらした。１６の周波数（１１）は、０．０１２５Ｈｚから開始し、４０９．２Ｈｚで終了する、オクターブ高調波を備える。実施例ＩＸ（図４５および４６）では、ＩＭＤ（１）は、オクターブ高調波としての第１の２つの周波数群（５９）を含む、高分解能群チャープに関するステップ群チャープ時間励起記録（２５Ｃ）をまとめ、第３の周波数群（５９）は、第２の周波数群（５９）内のそれらの周波数のオフセット周波数（６０）を含み、周波数（１１）は、２の１／３乗の係数によって調節され、第４の周波数群（５９）は、第２の周波数群内のそれらの周波数を含むが、それらの周波数は、２の２／３乗の係数によって調節され、最後の２つの周波数群（５９）は、合計２４の周波数に関するオクターブ高調波の継続であった。再帰モデル試験回路（４）ステップ群チップ応答時間記録（２３Ｃ）は、実施例（図４３および４５）毎に取得され、ＴＣＴＣを使用して処理された。各実施例のモデル試験電気回路（４）のｊｗナイキストプロット（８Ｄ）は、それぞれ、図４４および４６に描写される。本例証的実施例では、高分解能ステップ群チャープ（２６Ｃ）の使用の唯一の不利点は、約１５秒の時間記録の増加であり得る。波高因子および周波数分布係数は、実質的に同一のままであった。
より広い範囲の周波数もまた、ステップチャープ（２６Ｂ）およびステップ群チャープ（２６Ｃ）に関して検討されることができる。より高い周波数は、正確なインピーダンス計算のための十分なデータ点の捕捉を確実にするために、複数の周期を要求し得る。より低い周波数は、インピーダンス計算において良好な信号対雑音比を達成するために、十分なデータ点が存在することを前提として、低減されたサンプリング率を有し得る。例えば、０．００１２５Ｈｚの最小周波数が、使用されることができる（前の実施例における０．０１２５Ｈｚを数桁下回る）。２の平方根分離（各周波数群内に４つの周波数の周波数群）を仮定すると、励起時間記録は、１，６５１．４Ｈｚを通して６２の周波数をもたらすであろう。時間記録は、２，５６０秒（４２．７分）の持続時間を有するであろう。
別の実施形態では、ステップ群チャープ励起時間記録（２５Ｃ）内の周波数群（５９）のシーケンスは、周波数群（５９）のシーケンス内に含まれる、１つ以上の事前に選択された標的周波数（６１）を含んでもよい。実施例として、インピーダンス測定値は、０．０１２５Ｈｚの開始周波数および約２ｋＨｚの終了周波数を伴って、４２Ｈｚにおける事前に選択された標的周波数（６１）を有する。４２Ｈｚの標的周波数（６１）を包含する、またはそれに最近傍である、周波数群（５９）は、例証的実施例では、４２Ｈｚを含むように偏移されることができる。オクターブ高調波分離を仮定すると、４２Ｈｚの標的周波数（６１）の最近傍周波数群は、周波数５１．２Ｈｚ、１０２．４Ｈｚ、２０４．８Ｈｚ、および４０９．６Ｈｚを含むであろう。本周波数群は、０．８２のスケーリング係数によって偏移され、４２Ｈｚ、８４Ｈｚ、１６８Ｈｚ、および３３６Ｈｚを含む、新しい周波数群を編成し得る。さらに、標的化された周波数（６１）が、図２に描写されるように、デバイス（３）の経年および使用量の関数として偏移する傾向にある場合、インピーダンススペクトルは、経時的に周期的に発生されることができ、インピーダンススペクトルは、計算されたインピーダンスデータまたは等価回路モデル化の直接観察によって分析され、偏移を識別し、標的化された周波数（６１）を調節し、ドリフトに起因する蓄積誤差を緩和することができる。
ステップ群チャープ実施例ＸＩ：ここで、主に、図４７および４８を参照すると、特定の実施形態では、インピーダンス測定（２）内に含まれることになる周波数（１１）の最大数（例えば、３０の周波数）が、事前に選択されることができ、励起時間記録（２５）は、対数スケールを使用して、４２Ｈｚの例示的標的周波数（６１）に到達するために要求される周波数の総数（この場合、１６の周波数）を計算するようにまとめられることができ、これは、周波数間の間隔を決定するために使用されることができる。結果として生じる励起時間記録（２５）は、第１６の周波数において、４２Ｈｚを生成し、最大１，８５７．３Ｈｚの合計２３の周波数を含む。図４８に描写されるように、第２３の周波数に関する巨大波（ピーク／ＲＭＳ）は、３．８２７３に等しく、第７の周波数における局所的最小値は、２．０３に等しい。したがって、本アプローチは、ステップ群チャープと併用されることができ、各周波数群は、７つの周波数を含み、ＴＣＴＣを使用して処理される。さらに、標的化された周波数（６１）が、図２に描写されるように、デバイス（３）の経年および使用量の関数として偏移する傾向にある場合、インピーダンススペクトルは、経時的に周期的に発生されることができ、インピーダンススペクトルは、計算されたインピーダンスデータまたは等価回路モデル化の直接観察によって分析され、偏移を識別し、標的化された周波数（６１）を調節し、ドリフトに起因する蓄積誤差を緩和することができる。
混合されたステップチャープおよびステップ群チャープ：特定の実施形態では、ステップチャープ（２６Ｂ）およびステップ群チャープ（２６Ｃ）シーケンスを組み合わせることによって、シーケンスにおいて１つ以上の具体的標的周波数（６１）を含むことが有用であり得る。本アプローチでは、ステップチャープ－群チャープ励起時間記録（２５）が、要求される上側および下側周波数限界に基づいて、まとめられることができる。結果として生じる励起時間記録（２５）は、ステップチャープ（２６Ｂ）単一周波数が散在される、ステップ群チャープ（２６Ｃ）周波数群（５９）を含むであろう。本アプローチは、より長い持続時間の時間記録を要求し得るが、診断目的のための着目周波数の事前に選択されたセットのために有用であり得る。この場合、標的化された周波数における複数の周期が、臨界点における改良された測定正確度のために行われ得る。さらに、標的化された周波数が、図２に描写されるように、経年および使用量の関数として偏移する傾向にある場合、完全スペクトルアルゴリズム分析が、偏移を識別し、標的化された周波数を調節し、ドリフトに起因する蓄積誤差を緩和し、適宜、励起信号を調節するために使用され得る。
ここで、主に、図４９を参照すると、実施形態は、周波数範囲を規定するステップ（Ｂ１）と、周波数範囲内の周波数間の分離を規定するステップ（Ｂ２）と、周波数毎に周期の数を規定するステップ（Ｂ３）と、周波数毎にサンプル率を識別するステップ（Ｂ４）と、周波数毎に収集されるデータ点の数を識別するステップ（Ｂ５）と、応答時間記録分析アルゴリズムを決定するステップ（Ｂ６）と、ＴＣＴＣを選択するステップ（Ｂ７）またはＨＣＳＤを選択するステップ（Ｂ８）と、ＨＣＳＤである場合、負の時間周期を各周波数に追加するステップ（Ｂ９）と、周波数のシーケンスを持続励起時間記録の中に組み合わせるステップ（Ｂ１０）と、試験デバイス（３）、例えば、電気化学セルのステップチャープインピーダンス測定のための励起時間記録を発生させるステップ（Ｂ１１）とのうちの１つ以上のものを含む、ステップチャープに関する励起時間記録をまとめる方法を含む。
ここで、主に、図５０を参照すると、実施形態は、周波数範囲を規定するステップ（Ｂ１２）と、周波数範囲内の周波数間の分離を規定するステップ（Ｂ１３）と、周波数群あたりの周波数の数を規定するステップ（Ｂ１４）であって、群あたりの周波数の数を規定するステップはさらに、群あたりの周波数を選択し、巨大波を最小限にするステップ（Ｂ１５）を含むことができる、ステップと、周波数群毎のサンプル率を識別するステップ（Ｂ１６）と、周波数群毎に収集されるデータ点の数を識別するステップ（Ｂ１７）と、十分な数のサンプルが各周波数群内に収集されているかどうかを決定するステップ（Ｂ１８）と、該当しない場合、付加的周期を不十分な数のサンプルが収集されている周波数群に追加するステップ（Ｂ１９）と、応答時間記録分析アルゴリズムを決定するステップ（Ｂ２０）と、ＴＣＴＣを選択するステップ（Ｂ２１）またはＨＣＳＤを選択するステップ（Ｂ２２）と、ＨＣＳＤの場合、負の時間周期を各周波数群に追加するステップ（Ｂ２３）と、周波数のシーケンスを持続励起時間記録の中に組み合わせるステップ（Ｂ２４）、試験デバイス（３）、例えば、電気化学セルの群チャープインピーダンス測定のための励起時間記録を発生させるステップ（Ｂ２５）とのうちの１つ以上のものを含む、ステップ群チャープに関する励起時間記録をまとめる方法を含む。
ここで、主に、図５１を参照すると、実施形態は、試験下のデバイスの該応答信号のサンプル率を識別するステップ（２６）と、応答信号内で収集されるサンプルの数を識別するステップ（Ｂ２７）と、試験下のＥＣの応答時間記録を捕捉するステップと（Ｂ２８）、インピーダンス測定が完了したかどうかを決定するステップ（Ｂ２９）と、該当する場合、応答時間記録のデータ捕捉を停止するステップ（Ｂ３０）と、該当しない場合、サンプル率が変更されるべきかどうかを決定するステップ（Ｂ３１）と、該当しない場合、応答時間記録を捕捉するステップ（Ｂ２８）と、該当する場合、サンプル率を識別するステップ（Ｂ２６）とのうちの１つ以上のものを含む、応答時間記録を捕捉する方法を含む。
ここで、主に、図５２を参照すると、実施形態は、周波数範囲を規定するステップ、周波数範囲内の周波数間の分離を規定するステップ、および周波数群あたりの周波数の数を規定するステップを含む、周波数群をまとめるステップ（Ｂ３２）であって、群あたりの周波数の数を規定するステップはさらに、群あたりの周波数を選択し、巨大波を最小限にするステップ（Ｂ３３）を含むことができる、ステップと、周波数群を周波数群偏移で補完するステップ（Ｂ３４）と、周波数群毎のサンプル率を識別するステップ、周波数群毎に収集されるデータ点の数を識別するステップ、十分な数のサンプルが各周波数群内に収集されているかどうかを決定するステップ、該当しない場合、付加的周期を不十分な数サンプルが収集されている周波数群に追加するステップ、インピーダンススペクトルアルゴリズム、例えば、ＴＣＴＣまたはＨＣＳＤを選択するステップ、ＨＣＳＤである場合、負の時間周期を各周波数群に追加するステップ、周波数のシーケンスを持続励起時間記録の中に組み合わせるステップのうちの１つ以上のものを含む、周波数群偏移および周波数群偏移の場所に関する測定パラメータを決定し、着目周波数内の十分な忠実性を入手するステップ（Ｂ３５）と、試験デバイス、例えば、電気化学セルの高忠実性群チャープインピーダンス測定のための励起時間記録を発生させるステップ（Ｂ３６）と、１つ以上の周波数群のシーケンスにおいて、二乗平均平方根電流または二乗平均平方根電圧を含む、励起時間記録を使用して、試験デバイスを励起させるステップであって、該周波数群はそれぞれ、周波数拡散内の１つ以上の周波数の総和を含む、ステップ（Ｂ３７）と、励起時間記録に対する試験デバイス（３）の応答の応答時間記録を記録するステップ（Ｂ３８）と、該１つ以上の周波数群のそれぞれの該応答時間記録の初期時間周期を破棄するステップ（Ｂ３９）と、インピーダンススペクトルアルゴリズムを使用して、応答時間記録を処理し、試験デバイス（３）のインピーダンスを決定するステップ（Ｂ４０）とのうちの１つ以上のものを含む、ステップ群チャープを用いてデバイスのインピーダンス測定を実施する方法を含む。
ここで、主に、図５３を参照すると、実施形態は、周波数範囲を規定するステップ、周波数範囲内の周波数間の分離を規定するステップ、および周波数群あたりの周波数の数を規定するステップであって、群あたりの周波数の数を規定するステップはさらに、群あたりの周波数を選択し、巨大波を最小限にするステップ（Ｂ４２）を含むことができる、ステップを含む、周波数群をまとめるステップ（Ｂ４１）と、１つ以上の標的周波数を識別するステップ（Ｂ４３）と、標的周波数に最も近い、またはそれを包含する、周波数群を識別するステップ（Ｂ４４）と、標的周波数に最も近い周波数群を標的周波数を含むように偏移させるステップ、または標的周波数に最も近い周波数群を標的周波数を含むように補完するステップ（Ｂ４５）と、付加的標的周波数を識別するステップ（Ｂ４６）と、該当する場合、手順（Ｂ４４）および（Ｂ４５）を繰り返すステップと、該当しない場合、試験デバイス（３）の群チャープインピーダンス測定のための励起時間記録を発生させるステップ（Ｂ４７）と、１つ以上の周波数群のシーケンスにおいて、二乗平均平方根電流または二乗平均平方根電圧を含む、励起時間記録を使用して、試験デバイス（３）を励起させるステップであって、１つ以上の周波数群は、標的周波数を含み、該周波数群はそれぞれ、周波数拡散内の１つ以上の周波数の総和を含む、ステップ（Ｂ４８）と、該励起時間記録に対する試験デバイス（３）の応答の応答時間記録を記録するステップ（Ｂ４９）と、該１つ以上の周波数群のそれぞれの該応答時間記録の初期時間周期を破棄するステップ（Ｂ５０）と、インピーダンススペクトルアルゴリズムを使用して、応答時間記録を処理し、試験デバイス（３）のインピーダンスを決定するステップ（Ｂ５１）と、標的周波数内の偏移を査定するステップ（Ｂ５２）と、該当する場合、次の測定シーケンスのために、励起時間記録内の標的周波数を調節するステップ（Ｂ５３）とのうちの１つ以上のものを含む、ステップ群チャープを用いて、デバイス（３）の高忠実性インピーダンス測定を実施する方法を含む。
前述から容易に理解されることができるように、本発明の基本概念は、種々の方法で具現化され得る。本発明は、最良形態を含む、チャープ、ステップチャープ、または群チャープ励起信号、またはそれらの組み合わせを使用して、インピーダンス分光法を実施し、バッテリパック、モジュール、またはセル、もしくはその組み合わせまたは構成要素等の電気化学セルの高速ブロードバンドインピーダンス測定を提供するように構成される、ＩＭＤの多数かつ可変実施形態を伴う。
したがって、説明によって開示される、または本願に付随する図もしくは表に示される本発明の特定の実施形態または要素は、限定ではなく、むしろ、本発明によって一般的に包含される多数かつ様々な実施形態またはその任意の特定の要素に関して包含される均等物の例証であることを意図している。加えて、本発明の単一の実施形態または要素の具体的説明は、可能性として考えられる全ての実施形態または要素を明示的に説明していない場合があり、多くの代替が、説明および図によって暗示的に開示される。
装置の各要素または方法の各ステップは、装置用語または方法用語によって説明され得ることを理解されたい。そのような用語は、本発明が権利を有する暗示的に広い範囲を明示的にするために、所望される場合、代用されることができる。一実施例にすぎないが、方法の全てのステップは、アクションとして、そのアクションをとるための手段として、またはそのアクションを引き起こす要素として開示され得ることを理解されたい。同様に、装置の各要素は、物理的要素またはその物理的要素が促進するアクションとして開示され得る。一実施例にすぎないが、「インピーダンス測定」の開示は、明示的に議論されているかどうかにかかわらず、「インピーダンス測定」行為の開示を包含するように理解されるべきであり、逆に、「インピーダンス測定」の行為の開示が、事実上存在する場合、そのような開示は、「インピーダンス測定」およびさらには「インピーダンスを測定するための手段」の開示を包含するように理解されるべきである。要素またはステップ毎のそのような代替用語は、説明に明示的に含まれるように理解されるものである。
加えて、使用される各用語に関して、本願におけるその利用が、そのような判断と矛盾しない限り、Ｍｅｒｒｉａｍ－Ｗｅｂｓｔｅｒ’ｓ Ｃｏｌｌｅｇｉａｔｅ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ（各定義は、参照することによって本明細書に組み込まれる）に含有されるように、一般的な辞書の定義が、用語毎の説明に含まれるように理解されるべきであることを理解されたい。
本明細書の全ての数値は、明示的に示されるかどうかにかかわらず、用語「約」によって修飾されるものと想定される。本発明の目的のために、範囲が、「約」１つの特定の値～「約」別の特定の値として表され得る。そのような範囲が、表されるとき、別の実施形態は、１つの特定の値～他の特定の値を含む。端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に包含される全ての数値を含む。１～５の数値範囲は、例えば、数値１、１．５、２、２．７５、３、３．８０、４、５等を含む。範囲のそれぞれの端点は、他の端点に関連することおよび他の端点から独立することの両方において有意であることをさらに理解されたい。ある値が、先行詞「約」の使用によって近似値として表されるとき、特定の値は、別の実施形態を形成することを理解されたい。用語「約」は、概して、当業者が、列挙される数値と同等である、または同一の機能もしくは結果を有すると見なすであろう数値の範囲を指す。同様に、先行詞「実質的に」は、完全にではないが、大部分が同一の形態、様式、または程度を意味し、特定の要素は、当業者が、同一の機能または結果を有すると見なすであろうような構成の範囲を有するであろう。特定の要素が、先行詞「実質的に」の使用によって近似値として表されるとき、特定の要素は、別の実施形態を形成することを理解されたい。
さらに、本発明の目的のために、用語「ａ」または「ａｎ」実体は、別様に限定されない限り、その実体のうちの１つ以上のものを指す。したがって、用語「ａ」または「ａｎ」、「１つ以上の」、および「少なくとも１つ」は、本明細書に同義的に使用されることができる。
したがって、本出願人は、少なくともｉ）各ＩＭＤ、ｉｉ）開示および説明されるＩＭＤを励起させる関連する方法、ｉｉｉ）これらのデバイスおよび方法のそれぞれの類似する、同等の、さらには暗示的変形例、ｉｖ）示される、開示される、または説明される機能のそれぞれを遂行するそれらの代替実施形態、ｖ）開示および説明されるものを遂行するために暗示的であるように示される機能のそれぞれを遂行するそれらの代替設計および方法、ｖｉ）別個かつ独立した発明として示される各特徴、構成要素、およびステップ、ｖｉ）開示される種々のシステムまたは構成要素によって強化される用途、ｖｉｉｉ）そのようなシステムまたは構成要素によって生成される結果として生じる製品、ｉｘ）実質的に本明細書の前述に、付随の実施例のうちのいずれかを参照して説明されるような方法および装置、ｘ）開示される前述の要素のそれぞれの種々の組み合わせおよび並べ替えを請求するように理解されるべきである。
本特許出願の背景の節は、本発明が関連する活動分野の文言を提供する。本節はまた、本発明が対象とする技術の状態についての関連する情報、問題、または懸念において有用である、ある米国特許、特許出願、公開、または請求される発明の主題の言い換えを組み込む、もしくは含有し得る。本明細書に引用される、または組み込まれる任意の米国特許、特許出願、公開、文言、もしくは他の情報が、本発明に関する従来技術として認められるように判断される、解釈される、または見なされることを意図していない。
本明細書に記載される請求項は、存在する場合、本発明の本説明の一部として参照することによって本明細書に組み込まれ、本出願人は、請求項またはその任意の要素もしくは構成要素のうちのいずれかまたは全てを裏付けるための付加的説明として、そのような請求項のそのような組み込まれる内容の全てまたは一部を使用する権利を明確に留保し、本出願人はさらに、本願によって、またはその任意の後続出願もしくは継続出願、分割出願、または一部継続出願によって保護が求められる事項を定義するために、または任意の国もしくは条約の特許法、規則、または規制の任意の利益を取得する、それに従って手数料の削減を取得する、もしくはそれに準拠するために、必要に応じて、そのような請求項またはその任意の要素もしくは構成要素の組み込まれる内容の任意の部分または全てを、説明から請求項に（または逆もまた同様である）移動させる権利を明確に留保し、参照することによって組み込まれるそのような内容は、その任意の後続継続出願、分割出願、または一部継続出願、もしくはその任意の再発行または延長を含む、本願の全係属の間に存続するものとする。
加えて、本明細書に記載される請求項はさらに、存在する場合、本発明の限定された数の好ましい実施形態の割当および境界を説明することを意図しており、本発明の最も幅広い実施形態または請求され得る本発明の実施形態の完全な列挙として解釈されるものではない。本出願人は、任意の継続出願、分割出願、または一部継続出願、もしくは類似する出願の一部として上記に記載される説明に基づいて、さらなる請求項を作成するいずれの権利も放棄しない。

Claims (20)

  1. デバイスのインピーダンスを決定するための方法であって、
    １つ以上の周波数群のシーケンスにおいて、二乗平均平方根電流または二乗平均平方根電圧を含む励起時間記録を使用して、前記デバイスを励起させることであって、前記１つ以上の周波数群はそれぞれ、周波数拡散内の１つ以上の周波数の総和を含む、ことと、
    前記励起時間記録に対する前記デバイスの応答の応答時間記録を記録することと、
    前記１つ以上の周波数群のそれぞれの前記応答時間記録の初期時間部分を破棄することと、
    インピーダンススペクトルアルゴリズムを使用して、前記応答時間記録を処理することと、
    前記デバイスのインピーダンスを決定することと
    を含む、方法。
  2. 前記励起時間記録は、前記１つ以上の周波数群を含む前記二乗平均平方根電流または二乗平均平方根電圧の持続励起を備える、請求項１に記載の方法。
  3. 各周波数群の前記励起時間記録は、複数の周波数と、前記周波数群内の前記複数の周波数内の最低周波数の少なくとも１つの周期の持続時間とを含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記１つ以上の周波数群のそれぞれの前記励起時間記録は、１つの周波数と、前記周波数の少なくとも１つの周期の持続時間とを含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記インピーダンススペクトルアルゴリズムは、時間クロストーク補償を備える、請求項１に記載の方法。
  6. 前記１つ以上の周波数群のそれぞれの前記励起時間記録は、
    高調波分離を有する１つ以上の周波数および前記周波数の少なくとも１つの周期の持続時間と、
    前記周波数の前記少なくとも１つの周期に先行する負の時間周期と
    を含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記インピーダンススペクトルアルゴリズムは、高調波補償同期検出を備える、請求項６に記載の方法。
  8. 前記１つ以上の周波数群のそれぞれから破棄される前記応答時間記録の前記初期時間周期は、前記群内の最低周波数の前記周期の５０パーセント未満の範囲内で生じる、請求項１に記載の方法。
  9. 前記励起時間記録は、少なくとも１つの標的周波数を有する少なくとも１つの周波数群を含む、請求項１に記載の方法。
  10. 前記１つ以上の周波数群は、
    １つ以上のベース周波数群であって、前記ベース周波数群はそれぞれ、前記周波数拡散内の前記１つ以上の周波数の総和を含む、１つ以上のベース周波数群と、
    １つ以上のオフセット周波数群であって、前記オフセット周波数群はそれぞれ、前記周波数拡散内の前記１つ以上の周波数の総和を含み、前記１つ以上のオフセット周波数群は、前記１つ以上のベース周波数群に関連して偏移される、１つ以上のオフセット周波数群と
    を備える、請求項１に記載の方法。
  11. 前記デバイスのインピーダンススペクトル偏移を決定することに基づいて、前記少なくとも１つの標的周波数を修正することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
  12. 直接、計算されたインピーダンスデータに基づいて、前記インピーダンススペクトル偏移を決定することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  13. 直接、等価回路モデル化に基づいて、前記インピーダンススペクトル偏移を決定することをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
  14. 前記デバイスのインピーダンスを決定するための方法は、事前に定義されたインピーダンススペクトル偏移閾値を超えることに基づいて繰り返される、請求項１１に記載の方法。
  15. 前記励起時間記録は、少なくとも１つの標的化された周波数を有する少なくとも１つの周波数群を含む、請求項１０に記載の方法。
  16. 前記インピーダンススペクトル偏移に基づいて、前記標的化された周波数を調節することをさらに含む、請求項１５に記載の方法。
  17. 前記１つ以上の周波数群は、最小限にされた巨大波に基づいて決定される、請求項１に記載の方法。
  18. 前記応答時間記録のサンプル率が、前記１つ以上の周波数群内の前記１つ以上の周波数の最低周波数の周期に基づいて調節され、前記応答時間記録の前記サンプル率は、最低周波数の前記周期が増加するにつれて低減され、前記応答時間記録の前記サンプル率は、前記周波数群を伴う最低周波数の前記周期が各前記１つ以上の周波数群内で減少するにつれて増加される、請求項１に記載の方法。
  19. 各周波数群内の前記周波数拡散は、オクターブ高調波を備える、請求項１に記載の方法。
  20. 各周波数群内の前記周波数拡散は、非オクターブ高調波を備え、前記インピーダンススペクトルアルゴリズムは、時間クロストーク補償を備える、請求項１に記載の方法。
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