KR20230071175A - 배터리의 전기화학적 임피던스 분광법을 생성하기 위한 방법, 매체, 및 컴퓨터 디바이스 - Google Patents

배터리의 전기화학적 임피던스 분광법을 생성하기 위한 방법, 매체, 및 컴퓨터 디바이스 Download PDF

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린왕 덩
스웨이 수
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비와이디 컴퍼니 리미티드
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Abstract

배터리 기술 분야에 관련된, 배터리의 전기화학적 임피던스 분광법을 생성하기 위한 방법, 매체, 및 컴퓨터 디바이스. 이 방법은: 배터리가 방전 상태에 있을 때, 미리설정된 취득 주기에 따라 주기적으로 배터리의 배터리 방전 정보를 취득하는 단계, ―배터리 방전 정보는, 취득 시간, 및 취득 시간과 연관된 전류 정보 및 전압 정보를 포함함―(S10); 복수의 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득하기 위해 취득 주기 및 배터리 방전 정보에 따라 푸리에 변환을 수행하는 단계(S20); 복수의 제1 배터리 신호로부터 제2 배터리 신호를 결정하는 단계, ―제2 배터리 신호는 미리설정된 전압 임계값 이상의 전압 신호를 포함함― (S30); 및 제2 배터리 신호에 따라 대응하는 주파수들의 전기화학적 임피던스들을 결정하고, 모든 전기화학적 임피던스에 따라 전기화학적 임피던스 분광법을 구축하는 단계(S40)를 포함한다.

Description

배터리의 전기화학적 임피던스 분광법을 생성하기 위한 방법, 매체, 및 컴퓨터 디바이스
관련 출원들의 상호참조
본 개시내용은, 전체 내용이 참조에 의해 본 명세서에 포함되는, 2020년 9월 27일 출원된 발명의 명칭이 "Method and system for generating electrochemical impedance spectrum for battery, vehicle, and medium"인 중국 특허 출원 번호 제202011034840.1호의 우선권을 주장한다.
분야
본 개시내용은 배터리 기술 분야에 관한 것으로, 특히 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법, 매체, 및 컴퓨터 디바이스에 관한 것이다.
관련 기술에서, 리튬 배터리 분석을 위한 전기화학적 임피던스 스펙트럼은 일반적으로 전기화학적 워크스테이션에 의해 측정된다. 그러나, 전기화학적 워크스테이션에 의한 전기화학적 임피던스 스펙트럼 측정에서는, 필요한 시간이 길고 전기화학적 워크스테이션의 부피가 커서, 설치를 위한 큰 공간이 요구된다.
본 개시내용의 실시예들은, 전기화학적 임피던스 스펙트럼의 측정에 필요한 시간을 감소시키고 관련 측정 장치의 설치를 위한 공간을 감소시키기 위한, 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법, 매체, 및 컴퓨터 디바이스를 제공한다.
제1 양태에서, 본 개시내용은 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법을 제공한다. 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다:
배터리의 방전 상태에서, 미리설정된 수집 간격에 따라 주기적으로 배터리의 배터리 방전 정보를 수집하는 단계, ―배터리 방전 정보는, 수집 시간, 수집 시간과 연관된 전류 정보 및 전압 정보를 포함함―;
복수의 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득하기 위해 수집 간격 및 배터리 방전 정보에 따라 푸리에 변환을 수행하는 단계;
복수의 제1 배터리 신호로부터 제2 배터리 신호를 결정하는 단계, ―제2 배터리 신호는 미리설정된 전압 임계값 이상의 전압 신호를 포함함―; 및
제2 배터리 신호에 따라 대응하는 주파수의 전기화학적 임피던스를 결정하고, 모든 전기화학적 임피던스에 따라 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하는 단계.
제2 양태에서, 본 개시내용은 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터-판독가능한 저장 매체를 제공한다. 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행될 때, 본 개시내용에 따른 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법의 단계들을 구현한다.
제3 양태에서, 본 개시내용은, 메모리, 프로세서, 및 메모리에 저장되고 프로세서에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 디바이스를 제공한다. 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행될 때, 본 개시내용에 따른 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법의 단계들을 구현한다.
본 개시내용에서, 배터리의 방전 상태에서 전압 정보와 전류 정보에 따라 고속 푸리에 변환에 의해 전기화학적 임피던스 스펙트럼이 구축된다. 이러한 방식으로, 외부 디바이스들의 이용이 감소되고, 전기화학적 영향 스펙트럼을 획득하기 위한 접근법이 넓어지고, 상이한 시나리오들에서 전기화학적 임피던스 스펙트럼이 더 유연하게 획득될 수 있으며, 구현 동안에 더 범용성 있고 편리하다. 또한, 본 개시내용에서 획득된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선은 관련 기술분야에서 획득된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선과 일치한다. 즉, 본 개시내용에서 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼은 정확도가 높고 높은 실현가능성을 갖는다. 또한, 본 개시내용에서는 상이한 유효 주파수들의 전기화학적 임피던스가 짧은 시간에 획득될 수 있으므로, 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하는 속도를 향상시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시예에서의 기술적 솔루션들을 더 명확하게 설명하기 위해, 본 개시내용의 실시예들의 설명에서 이용될 필요가 있는 도면들이 아래에서 간략히 설명된다. 명백히, 이하의 설명에서 첨부된 도면들은 본 개시내용의 일부 실시예를 나타낸 것일 뿐이며, 본 기술분야의 통상의 기술자라면 이들 도면들에 기초하여 창의적인 노력 없이 다른 도면들을 획득될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 배터리의 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법의 플로차트이다;
도 2는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 배터리의 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법에서 전기화학적 임피던스 스펙트럼의 개략도이다;
도 3은 본 개시내용의 한 실시예에 따른 배터리의 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 시스템의 구조적 블록도이다;
도 4는 본 개시내용의 한 실시예에 따른 컴퓨터 디바이스의 개략도이다; 및
도 5는 본 개시내용의 또 다른 실시예에 따른 컴퓨터 디바이스의 개략도이다.
본 개시내용의 일부 실시예에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 개시내용의 실시예들에서의 기술적 솔루션들이 아래에서 명확하고 완전하게 설명된다. 분명히, 설명되는 실시예들은 본 개시내용의 모든 실시예가 아니라 일부이다. 본 발명의 실시예들에 기초하여 창의적인 노력 없이 본 기술분야의 통상의 기술자에 의해 획득되는 다른 모든 실시예는 본 발명의 보호 범위 내에 속한다.
본 개시내용의 한 실시예에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법이 제공되며, 이 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다:
S10: 배터리의 방전 상태에서, 배터리의 배터리 방전 정보는 미리설정된 수집 간격에 따라 주기적으로 수집되며, 여기서 배터리 방전 정보는, 수집 시간, 전류 정보 및 전압 정보를 포함한다.
본 개시내용의 한 실시예에서, 배터리는 독립형 배터리 또는 신에너지 차량에 설치된 전력 배터리일 수 있다. 방전 상태란, 다른 디바이스에 전력을 공급하기 위해 배터리가 방전되는 상태를 말한다. 예를 들어, 신에너지 자동차의 주행 동안에, 배터리가 방전 상태이다. 미리설정된 수집 간격이란, 주기적으로 수집되는 배터리의 배터리 방전 정보에서 인접한 2개 세트의 배터리 방전 정보 사이의 수집 시간 간격을 말한다. 수집 시간이란, 배터리 방전 정보가 수집되는 시점을 말한다. 전류 정보란, 각각의 수집 시간에서의 배터리의 대응하는 전류 값을 의미하고, 전압 정보란, 각각의 수집 시간에서의 배터리의 대응하는 전압 값을 의미한다. 상이한 수집 시간에 수집된 전류 정보와 전압 정보는 상이할 수도 있고 동일할 수도 있다는 것을 이해할 수 있다(예를 들어, 수집 시간 간격이 작고 전류 정보와 전압 정보가 거의 변화가 없으면, 수집된 데이터의 정확도가 낮은 경우 전류 정보 및 전압 정보에서 어떠한 변화도 표시되지 않을 것임).
S20: 수집 간격과 배터리 방전 정보에 따라 푸리에 변환이 수행되어 복수의 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득한다.
푸리에 변환이란, 배터리 방전 정보가 시간 기반의 배터리 신호로 변환된 후, 시간 기반의 배터리 신호가 주파수 기반의 제1 배터리 신호로 변환되는 프로세스를 말한다.
구체적으로, 배터리의 방전 상태에서, 미리설정된 수집 간격에 따라 주기적으로 배터리의 배터리 방전 정보가 수집된 후, 수집 간격과 배터리 방전 정보에 따라 푸리에 변환이 수행된다. 푸리에 변환 프로세스 동안, 배터리 방전 정보는 시간 기반의 배터리 신호(즉, 배터리 신호 대 수집 시간 및 수집 간격의 관계)로 변환된다; 그 다음, 시간 기반의 배터리 신호는 주파수 기반의 제1 배터리 신호로 변환되며, 여기서 주파수 기반의 제1 배터리 신호는 배터리 방전 정보와 주파수 사이의 관계를 특성규정한다.
S30: 제2 배터리 신호는 복수의 제1 배터리 신호로부터 결정되고, 제2 배터리 신호는 미리설정된 전압 임계값 이상의 전압 신호를 포함한다.
주파수 기반의 제1 배터리 신호는 주파수 기반의 전압 신호를 포함한다. 주파수 기반의 전압 신호에 대응하는 전압 값이 미리설정된 전압 임계값보다 큰 경우, 대응하는 주파수 기반의 제1 배터리 신호는 제2 배터리 신호이며, 제2 배터리 신호에 대응하는 주파수는 유효 주파수로서 기록된다.
일부 실시예에서, 미리설정된 전압 임계값은 0.1 내지 0.5V 범위에 있다. 즉, 미리설정된 전압 임계값은 0.1 내지 0.5V 범위 내의 임의의 값으로 설정될 수 있고, 미리설정된 전압 임계값은 실험을 통해 획득된 경험적 값이다. 다른 배터리 신호들에 비해, 후속 S30 단계에서 다양한 제2 배터리 신호에 대응하는 전기화학적 임피던스에 따라 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼에 대응하는 곡선은 더 평활하고, 글리치 노이즈(glitch noise)가 없다.
일부 실시예에서, 방전 프로세스에서 본 개시내용에 따른 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법에 의해 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하는 실험 단계에서, 미리설정된 전압 임계값이 도입되지 않으면, 모든 제1 배터리 신호에 대응하는 전기화학적 임피던스에 따라 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선은 많은 글리치 노이즈를 갖는다. 이것은, 일부 제1 배터리 신호가 노이즈에 의해 간섭받아, 글리치 노이즈들의 영향으로 인해 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선이 충분히 평활하지 못하기 때문이다. 따라서, 본 개시내용에서, 미리설정된 전압 임계값을 도입함으로써 제1 배터리 신호들이 스크리닝되고, 실험 결과는, 획득된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선에서 글리치 노이즈들이 그에 따라 감소할 것이라는 것을 보여준다. 따라서, 미리설정된 전압 임계값을 결정하는 프로세스 동안, 초기 실험에 대해 (0.01 V 등의) 초기 전압 임계값이 설정된 다음, 획득된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선이 평활 곡선이 때까지 초기 전압 임계값이 전압 증분 간격만큼 증가된다(예컨대, 매번 0.05 V씩 증분). 즉, 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선이 글리치 노이즈를 거의 갖지 않는 경우, 현재의 전압 임계값은 미리설정된 전압 임계값 범위 내에 있는 것으로 결정된다. 본 개시내용에서, 최종적으로 획득된 미리설정된 전압 임계값은 0.1 내지 0.5 V 범위이다.
구체적으로, 수집 간격 및 배터리 방전 정보에 따라 고속 푸리에 변환이 수행되어 배터리 방전 정보에 대응하는 주파수 기반의 제1 배터리 신호들을 획득한 다음, 모든 주파수 기반의 제1 배터리 신호의 전압 신호들이 미리설정된 전압 임계값과 비교된 다음, 미리설정된 전압 임계값 이상의 전압 신호를 갖는 주파수 기반의 제1 배터리 신호가 제2 배터리 신호인 것으로 결정되고, 제2 배터리 신호에 대응하는 주파수가 유효 주파수로서 기록된다.
또 다른 구체적인 예에서, 수집 간격 및 배터리 방전 정보에 따라 고속 푸리에 변환이 수행되어 배터리 방전 정보에 대응하는 주파수 기반의 제1 배터리 신호들을 획득한다. 주파수 기반의 제1 배터리 신호의 전압 신호가 미리설정된 전압 임계값 미만인 경우, 이것은, 주파수 기반의 제1 배터리 신호가 노이즈 신호와 동일한 자릿수일 수 있고 노이즈에 의해 간섭받을 수 있다는 것을 나타낸다. 이 경우, 전류 신호와 전압 신호를 통해 배터리의 유효 임피던스 정보가 획득될 수 없으므로, 주파수 기반의 제1 배터리 신호는 제2 배터리 신호로서 결정될 수 없다. 따라서, 노이즈에 의해 간섭받는 주파수 기반의 제1 배터리 신호가 제거되어 후속 단계 S40에서 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼의 정확도를 향상시킬 수 있다.
S40: 제2 배터리 신호에 따라 대응하는 주파수의 전기화학적 임피던스가 결정되고, 모든 전기화학적 임피던스에 따라 전기화학적 임피던스 스펙트럼이 구축된다.
전기화학적 임피던스는 제2 배터리 신호의 전압 신호와 전류 신호에 따라 결정된다. 전기화학적 임피던스 스펙트럼(EIS; Electrochemical Impedance Spectrum)은 전압 신호 대 전류 신호 대 유효 주파수의 비율의 변화를 보여준다. 도 2에 도시된 Nyquist 플롯은 전기화학적 임피던스 스펙트럼이다. 도 2에서, 수평 축은 전기화학적 임피던스의 실수부를 나타내고 수직 축은 전기화학적 임피던스의 허수부를 나타내며; L1은 관련 기술분야의 전기화학적 워크스테이션에 의해 측정되고 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선을 나타내고; L2는 본 개시내용에서 설명한 방법에 의해 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼에 대응하는 곡선(L2에서의 각각의 포인트는 전기화학적 임피던스에 대응하는 제2 배터리 신호의 유효 주파수를 나타냄)이며, L2 곡선은 L1 곡선과 부분적으로 중첩된다(즉, 도 2에서 L2에 대응하는 굵은 부분은 L1과 L2의 중첩 부분이다. L2는 보드에서 샘플링된 데이터로부터 획득되고, 푸리에 변환 후 대응하는 최고 주파수는 샘플 간격에 의해 제한된다는 것을 이해할 수 있다. 예를 들어 샘플 간격이 Ts인 경우, 분해가능한 최고 주파수는 fmax=1/2Ts이다. 최저 주파수는 총 샘플링 기간에 의해 제한된다. 예를 들어, 총 샘플링 기간이 Tt인 경우, 최저 주파수는 fmin=1/Tt이다. 따라서, L2의 시작 포인트는 보드의 샘플링 주파수에 의해 제한된다. 본 개시내용과 비교하여, 오프라인 전기화학적 워크스테이션은 더 높은 주파수를 측정할 수 있다. 도 2로부터, 본 개시내용에 의해 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼은 관련 기술분야에서의 전기화학적 워크스테이션에 의해 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼과 일치함을 알 수 있다. 즉, 본 개시내용에서 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼은 높은 정확도를 갖고, 본 개시내용에서는 복수의 주파수에 대응하는 전기화학적 임피던스 정보가 짧은 시간에 획득될 수 있다.
구체적으로, 모든 주파수 기반의 제1 배터리 신호로부터 제2 배터리 신호를 결정한 후, 제2 배터리 신호에 대응하는 유효 주파수가 획득되어, 유효 주파수 및 대응하는 제2 배터리 신호에 따라 제2 배터리 신호에 대응하는 전기화학적 임피던스를 결정한다. 또한, 모든 제2 배터리 신호에 대응하는 전기화학적 임피던스를 결정한 후, 각각의 전기화학적 임피던스의 실수부와 허수부 및 대응하는 유효 주파수에 따라 전기화학적 임피던스 스펙트럼이 구축된다. 전기화학적 임피던스 스펙트럼은, 배터리의 경년변화 검출 및 온도 검출 등에 이용될 수 있다.
본 개시내용의 한 실시예에서, 전기화학적 임피던스 스펙트럼은 배터리의 방전 상태에서의 전압 정보 및 전류 정보에 따라 고속 푸리에 변환에 의해 구축될 수 있다. 이러한 방식으로, 외부 디바이스들의 이용이 감소되고, 구현 동안 더 범용성 있고 편리하다. 또한, 본 개시내용에서 획득된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선은 관련 기술분야에서 획득된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선과 일치한다. 즉, 본 개시내용에서 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼은 정확도가 높고 높은 실현가능성을 갖는다. 또한, 본 개시내용에서는 상이한 유효 주파수들의 전기화학적 임피던스가 짧은 시간에 획득될 수 있으므로, 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하는 속도를 향상시킬 수 있다.
본 개시내용의 한 실시예에서, 단계 S40에서, 제2 배터리 신호에 따라 대응하는 주파수의 전기화학적 임피던스를 결정하고, 모든 전기화학적 임피던스에 따라 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하는 단계는 다음과 같은 단계들을 포함한다:
S401: 제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 진폭 정보가 취득되고, 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 진폭 정보가 취득되고, 제2 진폭 정보에 대한 제1 진폭 정보의 비율은 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 진폭 정보로서 기록된다.
한 예에서, 제2 배터리 신호의 전압 신호와 전류 신호 양쪽 모두는 복소수 형태로 표현되며, 복소수 형태의 전압 신호의 모듈러스는 전압 신호에 대응하는 제1 진폭 정보로서 결정되고, 복소수 형태의 전류 신호의 모듈러스는 전류 신호에 대응하는 제2 진폭 정보로서 결정된다. 모듈러스는 다음과 같이 계산된다: 전압 신호의 표현식이
Figure pct00001
라고 가정하면(여기서,
Figure pct00002
는 표현식의 전압 신호의 실수 성분이고,
Figure pct00003
는 표현식의 전압 신호의 허수부의 계수이고,
Figure pct00004
은 표현식의 전압 신호의 허수부임), 전압 신호에 대응하는 모듈러스, 즉, 제1 진폭 정보는 다음과 같다:
Figure pct00005
Figure pct00006
. 유사하게, 전류 신호의 표현식이
Figure pct00007
라고 가정하면(여기서,
Figure pct00008
는 표현식의 전류 신호의 실수부이고,
Figure pct00009
는 표현식의 전류 신호의 허수부의 계수이고,
Figure pct00010
는 표현식의 전류 신호의 허수부임), 전류 신호에 대응하는 모듈러스, 즉, 제2 진폭 정보는 다음과 같다:
Figure pct00011
. 그러면, 저항 진폭 정보는 다음과 같다:
Figure pct00012
.
구체적으로, 복수의 제1 배터리 신호로부터 제2 배터리 신호를 결정한 후, 제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 진폭 정보가 취득되고, 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 진폭 정보가 취득되며, 제2 진폭 정보에 대한 제1 진폭 정보의 비율은 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 진폭 정보로서 기록된다.
S402: 제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 위상 정보가 취득되고, 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 위상 정보가 취득되고, 제1 위상 정보와 제2 위상 정보 사이의 차이는 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 위상 정보로서 기록된다.
복소수 형태의 전압 신호의 위상각은 전압 신호에 대응하는 제1 위상 정보로서 결정되고, 복소수 형태의 전류 신호의 위상은 전류 신호에 대응하는 제2 위상 정보로서 결정된다. 위상각은 다음과 같이 계산된다: 전압 신호의 표현식이
Figure pct00013
라고 가정하면(여기서,
Figure pct00014
는 표현식의 전압 신호의 실수 성분이고,
Figure pct00015
는 표현식의 전압 신호의 허수부의 계수이고,
Figure pct00016
은 표현식의 전압 신호의 허수부임), 전압 신호에 대응하는 위상각, 즉, 제1 위상 정보는
Figure pct00017
. 유사하게, 전류 신호의 표현식이
Figure pct00018
라고 가정하면(여기서,
Figure pct00019
는 표현식의 전류 신호의 실수 성분이고,
Figure pct00020
는 표현식의 전류 신호의 허수부의 계수이고,
Figure pct00021
는 표현식의 전압 신호의 허수부임), 전류 신호에 대응하는 위상각, 즉, 제2 위상 정보는 다음과 같다:
Figure pct00022
Figure pct00023
. 그러면, 저항 위상 정보는 다음과 같다:
Figure pct00024
.
구체적으로, 모든 배터리 방전 정보에 대응하는 모든 주파수 기반의 제1 배터리 신호로부터 제2 배터리 신호를 결정한 후, 제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 위상 정보가 취득되고, 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 위상 정보가 취득되고, 제1 위상 정보와 제2 위상 정보 사이의 차이는 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 위상 정보로서 기록된다.
S403: 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 전기화학적 임피던스는, 저항 진폭 정보 및 저항 위상 정보에 따라 결정된다.
구체적으로, 제2 진폭 정보에 대한 제1 진폭 정보의 비율이 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 진폭 정보로서 기록되고, 제1 위상 정보와 제2 위상 정보 사이의 차이가 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 위상 정보로서 기록된 후, 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 전기화학적 임피던스는 저항 진폭 정보 및 저항 위상 정보에 따라 결정된다.
구체적으로, 저항 진폭 정보가 R(위에서
Figure pct00025
Figure pct00026
로서 예시됨)이고 저항 위상 정보가 θ(위에서
Figure pct00027
로서 예시됨)라고 가정하면, 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 전기화학적 임피던스는 저항 진폭 정보 및 저항 위상 정보에 따라 결정된다. 전기화학적 임피던스는 실수부와 허수부를 포함하며, 다음과 같이 표현된다:
전기화학적 임피던스의 실수부는 다음과 같이 표현된다:
Figure pct00028
;
전기화학적 임피던스의 허수부는 다음과 같이 표현된다:
Figure pct00029
.
S404: 전기화학적 임피던스 스펙트럼은 제2 배터리 신호의 유효 주파수 및 대응하는 전기화학적 임피던스에 따라 구축된다.
구체적으로, 저항 진폭 정보와 저항 위상 정보에 따라 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 전기화학적 임피던스를 결정한 후, 제2 배터리 신호의 유효 주파수 및 대응하는 전기화학적 임피던스에 따라 전기화학적 임피던스 스펙트럼이 구축된다. 제2 배터리 신호의 유효 주파수는 제2 배터리 신호에 대응하는 주파수이다.
일부 실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, L2 곡선은 본 개시내용에서 구축된 전기화학적 임피던스 스펙트럼에 대응하는 곡선의 한 예이다. 이 곡선에서, 각각의 포인트에 대응하는 가로 좌표는 전기화학적 임피던스의 실수부이다; 각각의 포인트에 대응하는 세로 좌표는 전기화학적 임피던스의 허수부이다; 각각의 포인트는 유효 주파수를 나타낸다.
단계 S10에서, 배터리의 배터리 방전 정보가 미리설정된 수집 간격에 따라 주기적으로 수집된 후, 도 2에 도시된 바와 같이 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선 L2를 구축한다는 점에 유의해야 한다. 단계들 S20 내지 S40은 일부 수집 시간에 대응하는 배터리 방전 정보와 함께 수행될 수 있다. 또한, 도 2의 L2 곡선에 대응하는 시작 포인트는, 배터리 방전 정보의 수집 간격에 따라 결정될 수 있는, 수집 간격에 대응하는 주파수 포인트를 나타내며; L2 곡선에 대응하는 끝 포인트는 배터리 방전 정보의 총 수집 기간에 따라 결정될 수 있다.
본 개시내용의 한 실시예에서, 단계 S20에서, 수집 간격 및 배터리 방전 정보에 따라 고속 푸리에 변환을 수행하여 배터리 방전 정보에 대응하는 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득하는 단계는 다음과 같은 단계를 포함한다:
S201: 수집 간격에 따라 배터리 방전 정보에 관해 푸리에 전개가 수행되어 배터리 방전 정보에 대응하는 시간 기반의 배터리 신호를 획득한다.
푸리에 전개란, 복수의 주파수의 정현파 중첩으로의 배터리 방전 정보의 분해를 말한다. 시간 기반의 배터리 신호는 배터리 방전 정보와 시간 사이의 관계를 나타낸다.
구체적으로, 배터리의 배터리 방전 정보가 미리설정된 수집 간격에 따라 주기적으로 수집된 후 수집 간격 및 배터리 방전 정보에 따라 푸리에 변환을 수행하는 단계는: 전류 정보에 관해 푸리에 전개를 수행하여 전류 정보에 대응하는 시간 기반의 전류 신호를 획득하는 단계; 및 전압 정보에 관해 푸리에 전개를 수행하여 전압 정보에 대응하는 시간 기반의 전압 신호를 획득하는 단계를 포함한다.
선택사항으로서, 아래의 표현식에 따라 배터리 방전 정보의 전류 정보에 관해 푸리에 전개가 수행될 수 있다:
Figure pct00030
여기서, I(t)는 시점 t에서 수집된 전류(시간 기반의 전류 신호로서 역시 이용될 수 있음)이고; f는 주파수이고;
Figure pct00031
는 푸리에 전개 공식의 첫 번째 항이며,
Figure pct00032
및
Figure pct00033
양쪽 모두는 푸리에 계수이다; n은 푸리에 전개 급수이고; T는 수집 간격이며, t 0는 초기 수집 시간이다.
아래의 표현식에 따라 배터리 방전 정보의 전압 정보에 관해 푸리에 전개가 수행될 수 있다:
Figure pct00034
여기서, V(t)는 시점 t에서 수집된 전압(시간 기반의 전압 신호로서 역시 이용될 수 있음)이고; f는 주파수이고;
Figure pct00035
는 푸리에 전개 공식의 첫 번째 항이며,
Figure pct00036
및
Figure pct00037
양쪽 모두는 푸리에 계수이다; n은 푸리에 전개 급수이고; T는 수집 간격이며, t 0는 초기 수집 시간이다.
일부 실시예에서, 수집 간격에 따른 배터리 방전 정보의 전류 정보에 관해 푸리에 전개가 수행되어 전류 정보에 대응하는 시간 기반의 전류 신호를 획득하고, 전압 정보에 대응하는 시간 기반의 전압 신호를 획득하기 위해 수집 간격에 따라 배터리 방전 정보의 전압 정보에 관해 푸리에 전개를 수행한 후, 시간 기반의 전류 신호 및 시간 기반의 전압 신호가 상관되어 시간 기반의 배터리 신호로서 기록된다.
S202: 시간 기반의 배터리 신호에 관해 고속 푸리에 변환이 수행되어 배터리 방전 정보에 대응하는 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득한다.
구체적으로, 수집 간격에 따른 배터리 방전 정보에 관해 푸리에 전개가 수행되어 배터리 방전 정보에 대응하는 시간 기반의 배터리 신호를 획득한 후, 시간 기반의 배터리 신호에 관해 고속 푸리에 변환이 수행된다. 고속 푸리에 변환은 구체적으로 다음과 같은 단계들을 포함한다:
시간 기반의 배터리 신호에 관해 고속 푸리에 변환을 수행하여 전류 정보에 대응하는 주파수 기반의 전류 신호를 획득하는 단계;
선택사항으로서, 아래 표현식에 의해 시간 기반의 전류 신호에 관해 고속 푸리에 변환이 수행될 수 있다:
Figure pct00038
여기서, I(f)는 주파수 기반의 전류 신호이고; t는 주파수 기반의 전류 신호에 대응하는 전류 정보의 수집 시간이고; f는 주파수이고; I(t)는 복소수 단위의 시간 기반의 전류 신호
Figure pct00039
이다.
시간 기반의 전압 신호에 관해 고속 푸리에 변환이 수행되어 전압 정보에 대응하는 주파수 기반의 전압 신호를 획득한다.
일부 실시예에서, 고속 푸리에 변환은 아래의 표현식에 의해 시간 기반의 전압 신호에 관해 수행될 수 있다:
Figure pct00040
여기서, V(f)는 주파수 기반의 전압 신호이고; t는 주파수 기반의 전압 신호에 대응하는 전압 정보의 수집 시간이고; f는 주파수이고; V(t)는 복소수 단위의 시간 기반의 전압 신호
Figure pct00041
이다.
일부 실시예에서, 시간 기반의 전류 신호에 대응하는 주파수 기반의 전류 신호를 획득하기 위해 시간 기반의 배터리 신호의 전류 신호에 관해 고속 푸리에 변환을 수행하고, 시간 기반의 전압 신호에 대응하는 주파수 기반의 전압 신호를 획득하기 위해 시간 기반의 배터리 신호의 전압 신호에 관해 고속 푸리에 변환을 수행한 후, 주파수 기반의 전류 신호 및 주파수 기반의 전압 신호가 주파수 기반의 제1 배터리 신호로서 기록된다.
다양한 단계들의 일련 번호는 구현 순서를 나타내지 않으며, 각각의 프로세스의 구현 순서는 그 기능 및 내부 로직에 의해 결정되어야 하며, 본 개시내용에서의 실시예의 구현 프로세스에 대한 어떠한 제한을 구성해서는 안 된다는 것이 이해되어야 한다.
본 개시내용의 한 실시예에서, 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 시스템이 제공된다. 배터리의 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 시스템은, 전술한 실시예들에 따른 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법에 대응한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 시스템(100)은 구체적으로 다음을 포함한다:
배터리의 방전 상태에서, 미리설정된 수집 간격에 따라 주기적으로 배터리의 배터리 방전 정보를 수집하도록 구성된 정보 수집 모듈(110), ―배터리 방전 정보는, 수집 시간, 수집 시간과 연관된 전류 정보 및 전압 정보를 포함함―;
복수의 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득하기 위해 수집 간격 및 배터리 방전 정보에 따라 푸리에 변환을 수행하도록 구성된 푸리에 변환 모듈(120);
복수의 제1 배터리 신호들로부터 제2 배터리 신호를 결정하도록 구성된 신호 선택 모듈(130), ―제2 배터리 신호는 미리설정된 전압 임계값 이상의 전압 신호를 포함함―; 및
제2 배터리 신호에 따라 대응하는 주파수의 전기화학적 임피던스를 결정하고, 모든 전기화학적 임피던스에 따라 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하도록 구성된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 구축 모듈(140).
예를 들어, 전기화학적 임피던스 스펙트럼 구축 모듈(140)은 다음을 포함한다:
제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 진폭 정보 및 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 진폭 정보를 취득하고, 제2 진폭 정보에 대한 제1 진폭 정보의 비율을 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 진폭 정보로서 기록하도록 구성된 진폭 정보 취득 유닛;
제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 위상 정보 및 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 위상 정보를 취득하고 제1 위상 정보와 제2 위상 정보 사이의 차이를 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 위상 정보로서 기록하도록 구성된 위상 정보 취득 유닛;
저항 진폭 정보 및 저항 위상 정보에 따라 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 전기화학적 임피던스를 결정하도록 구성된 전기화학적 임피던스 결정 유닛; 및
제2 배터리 신호의 유효 주파수 및 대응하는 전기화학적 임피던스에 따라 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하도록 구성된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 구축 유닛.
예를 들어, 푸리에 변환 모듈(120)은 다음과 같은 유닛들을 포함한다:
수집 간격에 따라, 배터리 방전 정보에 관해 푸리에 전개를 수행하여 배터리 방전 정보에 대응하는 시간 기반의 배터리 신호를 획득하도록 구성된 시간 기반의 신호 결정 유닛; 및
시간 기반의 배터리 신호에 관해 고속 푸리에 변환을 수행하여 배터리 방전 정보에 대응하는 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득하도록 구성된 주파수 기반의 신호 결정 유닛.
예를 들어, 시간 기반의 신호 결정 유닛은 다음을 포함한다:
수집 간격에 따라, 전류 정보에 관해 푸리에 전개를 수행하여 전류 정보에 대응하는 시간 기반의 전류 신호를 획득하도록 구성된 시간 기반의 전류 신호 결정 서브유닛; 및
수집 간격에 따라, 전압 정보에 관해 푸리에 전개를 수행하여 전압 정보에 대응하는 시간 기반의 전압 신호를 획득하도록 구성된 시간 기반의 전압 신호 결정 서브유닛; 및
시간 기반의 전류 신호 및 시간 기반의 전압 신호를 상관시켜 시간 기반의 배터리 신호로서 기록하도록 구성된 시간 기반의 신호 결정 서브유닛.
예를 들어, 주파수 기반의 신호 결정 유닛은 다음을 포함한다:
시간 기반의 전류 신호에 관해 푸리에 변환을 수행하여 전류 정보에 대응하는 주파수 기반의 전류 신호를 획득하도록 구성된 주파수 기반의 전류 신호 결정 서브유닛;
시간 기반의 전압 신호에 관해 고속 푸리에 변환을 수행하여 전압 정보에 대응하는 주파수 기반의 전압 신호를 획득하도록 구성된 주파수 기반의 전압 신호 결정 서브유닛; 및
주파수 기반의 전류 신호 및 주파수 기반의 전압 신호를 주파수 기반의 제1 배터리 신호로서 기록하도록 구성된 주파수 기반의 신호 결정 서브유닛.
본 개시내용의 한 실시예에서, 서버일 수 있고 도 4에 도시된 바 등의 내부 구조를 갖는 컴퓨터 디바이스가 제공된다. 컴퓨터 디바이스는, 프로세서, 메모리, 및 시스템 버스를 통해 접속된 네트워크 인터페이스를 포함한다. 컴퓨터 디바이스의 프로세서는 계산 및 제어 능력들을 제공하는데 이용된다. 컴퓨터 디바이스의 메모리는 비휘발성 저장 매체와 내부 메모리를 포함한다. 비휘발성 저장 매체에는, 운영체제, 컴퓨터 프로그램, 데이터베이스 등이 저장된다. 내부 메모리는 비휘발성 저장 매체 내의 운영체제와 컴퓨터 프로그램의 동작을 위한 환경을 제공한다. 컴퓨터 디바이스의 네트워크 인터페이스는 네트워크 접속을 통해 외부 단말기와 통신하는데 이용된다. 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행될 때 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법을 구현한다.
본 개시내용의 한 실시예에서, 컴퓨터 디바이스가 제공된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 컴퓨터 디바이스(200)는, 메모리(210), 프로세서(220) 및 메모리(210)에 저장되고 프로세서(220)에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램(230)을 포함한다. 컴퓨터 프로그램(230)은, 프로세서(220)에 의해 실행될 때, 전술한 실시예들에 따른 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법을 구현한다.
본 개시내용의 한 실시예에 따르면, 컴퓨터 프로그램이 저장된 컴퓨터-판독가능한 저장 매체가 제공된다. 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행될 때, 전술한 실시예들에 따른 배터리의 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법을 구현한다.
본 기술분야의 통상의 기술자라면, 일부 실시예에서 전술된 방법들을 구현하는 프로세스들의 전부 또는 일부가 관련 하드웨어에게 지시하는 컴퓨터 프로그램에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 컴퓨터 프로그램은 비휘발성 컴퓨터-판독가능한 저장 매체에 저장될 수 있다; 컴퓨터 프로그램이 실행될 때, 전술한 실시예들에서의 방법들의 프로세스들이 구현된다. 본 개시내용에서 제공되는 일부 실시예에서 이용되는 메모리, 스토리지, 데이터베이스 또는 기타의 매체에 대한 임의의 언급은, 비휘발성 및/또는 휘발성 메모리를 포함한다. 비휘발성 메모리는, ROM(read only memory), PROM(programmable ROM), EPROM(electrically programmable ROM), EEPROM(electrically erasable programmable ROM), 또는 플래시 메모리를 포함할 수 있다. 휘발성 메모리는, RAM(Random Access Memory) 또는 외부 캐시 메모리를 포함할 수 있다. 제한이 아닌 설명의 목적을 위해, RAM은, 정적 RAM(SRAM), 동적 RAM(DRAM), 동기식 DRAM(SDRAM), 더블 데이터 레이트 SDRAM(DDRSDRAM), 강화된 SDRAM(ESDRAM), Synchlink DRAM(SLDRAM), Rambus 다이렉트 RAM(RDRAM), 다이렉트 Rambus 동적 RAM(DRDRAM), 및 Rambus 동적 RAM(RDRAM) 등의, 많은 형태로 이용가능하다.
설명의 편의성과 용이성을 위해 예로서 기능 유닛들과 모듈들을 구분하여 설명이 주어진 것은 본 기술분야의 통상의 기술자가 명백하게 이해할 수 있다. 실제 이용에서, 상기의 기능들은 요구된다면 상이한 기능 유닛들 및 모듈들에 할당되고 구현될 수 있다. 즉, 디바이스의 내부 구조는 상이한 기능 유닛들 또는 모듈들로 분할되어 전술된 기능들의 전부 또는 일부를 구현할 수 있다.
상기의 실시예들은 본 개시내용의 기술적 솔루션들을 제한하기 위한 것이 아니라 단지 설명을 위해 이용된 것일 뿐이다. 본 개시내용이 전술한 실시예들을 참조하여 상세하게 설명되었지만, 전술된 다양한 실시예에서 설명된 기술적 솔루션들은 수정될 수 있거나, 본 명세서의 기술적 피처들의 일부는 균등하게 대체될 수 있다는 것을 본 기술분야의 통상의 기술자라면 이해해야 한다. 이러한 수정들 및 대체들로 인해 그 대응하는 기술적 솔루션의 핵심이 본 개시내용의 실시예들의 사상 및 범위로부터 벗어나지는 않으며, 본 개시내용의 보호 범위에 있는 것으로 간주될 수 있다.

Claims (16)

  1. 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법으로서,
    상기 배터리의 방전 상태에서, 미리설정된 수집 간격에 따라 주기적으로 상기 배터리의 배터리 방전 정보를 수집하는 단계, ―상기 배터리 방전 정보는, 수집 시간, 상기 수집 시간과 연관된 전류 정보 및 전압 정보를 포함함―;
    복수의 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득하기 위해 상기 수집 간격 및 상기 배터리 방전 정보에 따라 푸리에 변환을 수행하는 단계;
    상기 복수의 제1 배터리 신호로부터 제2 배터리 신호를 결정하는 단계, ―상기 제2 배터리 신호는 미리설정된 전압 임계값 이상의 전압 신호를 포함함―; 및
    상기 제2 배터리 신호에 따라 대응하는 주파수의 전기화학적 임피던스를 결정하고, 모든 전기화학적 임피던스에 따라 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 배터리 신호에 따라 대응하는 주파수의 전기화학적 임피던스를 결정하고, 모든 전기화학적 임피던스에 따라 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하는 단계는,
    상기 제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 진폭 정보 및 상기 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 진폭 정보를 취득하고, 상기 제2 진폭 정보에 대한 상기 제1 진폭 정보의 비율을 상기 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 진폭 정보로서 기록하는 단계, ―상기 제2 배터리 신호의 유효 주파수는 상기 제2 배터리 신호에 대응하는 주파수임―;
    상기 제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 위상 정보 및 상기 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 위상 정보를 취득하고, 상기 제1 위상 정보와 상기 제2 위상 정보 사이의 차이를 상기 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 저항 위상 정보로서 기록하는 단계;
    상기 저항 진폭 정보 및 상기 저항 위상 정보에 따라 상기 제2 배터리 신호의 유효 주파수에 대응하는 전기화학적 임피던스를 결정하는 단계; 및
    상기 제2 배터리 신호의 유효 주파수 및 상기 대응하는 전기화학적 임피던스에 따라 상기 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 구축하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 위상 정보 및 상기 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 위상 정보를 취득하는 단계는,
    상기 제2 배터리 신호의 전압 신호 및 전류 신호 양쪽 모두를 복소수 형태로 표현하는 단계;
    상기 복소수 형태의 전압 신호의 모듈러스를 상기 전압 신호에 대응하는 제1 진폭 정보로서 결정하는 단계; 및
    상기 복소수 형태의 전류 신호의 모듈러스를 상기 전류 신호에 대응하는 제2 진폭 정보로서 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 배터리 신호의 전압 신호의 대응하는 제1 위상 정보 및 상기 제2 배터리 신호의 전류 신호의 대응하는 제2 위상 정보를 취득하는 단계는,
    상기 복소수 형태의 전압 신호의 위상각을 상기 전압 신호에 대응하는 제1 위상 정보로서 결정하는 단계; 및
    상기 복소수 형태의 전류 신호의 위상을 상기 전류 신호에 대응하는 제2 위상 정보로서 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전기화학적 임피던스는 실수부와 허수부를 포함하고, 상기 전기화학적 임피던스의 실수부는
    Figure pct00042
    이고, 상기 전기화학적 임피던스의 허수부는
    Figure pct00043
    이고, R은 저항 진폭 정보이고, θ는 저항 위상 정보인, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득하기 위해 상기 수집 간격 및 상기 배터리 방전 정보에 따라 푸리에 변환을 수행하는 단계는,
    상기 배터리 방전 정보에 대응하는 시간 기반의 배터리 신호를 획득하기 위해 상기 수집 간격에 따라 상기 배터리 방전 정보에 관해 푸리에 전개를 수행하는 단계; 및
    상기 배터리 방전 정보에 대응하는 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득하기 위해 상기 시간 기반의 배터리 신호에 관해 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 수집 간격에 따라 상기 배터리 방전 정보에 관해 푸리에 전개를 수행하여 상기 배터리 방전 정보에 대응하는 시간 기반의 배터리 신호를 획득하는 단계는,
    상기 전류 정보에 대응하는 시간 기반의 전류 신호를 획득하기 위해 상기 수집 간격에 따라 상기 전류 정보에 관해 푸리에 전개를 수행하는 단계;
    상기 전압 정보에 대응하는 시간 기반의 전압 신호를 획득하기 위해 상기 수집 간격에 따라 상기 전압 정보에 관해 푸리에 전개를 수행하는 단계; 및
    상기 시간 기반의 전류 신호와 상기 시간 기반의 전압 신호를 상관시켜 상기 시간 기반의 배터리 신호로서 기록하는 단계를 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 푸리에 전개는 아래의 표현식에 따라 상기 전류 정보에 관해 수행되고,
    Figure pct00044

    I(t)는 시간 기반의 전류 신호이고; f는 주파수이고;
    Figure pct00045
    는 푸리에 전개 공식의 첫 번째 항이며,
    Figure pct00046
    및
    Figure pct00047
    양쪽 모두는 푸리에 계수이고; n은 푸리에 전개 급수이고; T는 수집 간격이며, t 0는 초기 수집 시간인, 방법.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 푸리에 전개는 아래의 표현식에 따라 상기 전압 정보에 관해 수행되고
    Figure pct00048

    V(t)는 시간 기반의 전압 신호이고; f는 주파수이고;
    Figure pct00049
    는 푸리에 전개 공식의 첫 번째 항이며,
    Figure pct00050
    및
    Figure pct00051
    양쪽 모두는 푸리에 계수이고; n은 푸리에 전개 급수이고; T는 수집 간격이며, t 0는 초기 수집 시간인, 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 배터리 방전 정보에 대응하는 주파수 기반의 제1 배터리 신호를 획득하기 위해 상기 시간 기반의 배터리 신호에 관해 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계는,
    상기 전류 정보에 대응하는 주파수 기반의 전류 신호를 획득하기 위해 상기 시간 기반의 전류 신호에 관해 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계;
    상기 전압 정보에 대응하는 주파수 기반의 전압 신호를 획득하기 위해 상기 시간 기반의 전압 신호에 관해 고속 푸리에 변환을 수행하는 단계; 및
    상기 주파수 기반의 전류 신호 및 상기 주파수 기반의 전압 신호를 상기 주파수 기반의 제1 배터리 신호로서 기록하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 고속 푸리에 변환은 아래의 표현식에 따라 상기 시간 기반의 전류 신호에 관해 수행되고,
    Figure pct00052

    I(f)는 상기 주파수 기반의 전류 신호이고; t는 상기 주파수 기반의 전류 신호에 대응하는 전류 정보의 수집 시간이고; f는 주파수이고; I(t)는 복소수 단위의 시간 기반의 전류 신호
    Figure pct00053
    인, 방법.
  12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 고속 푸리에 변환은 아래의 표현식에 따라 상기 시간 기반의 전압 신호에 관해 수행되고,
    Figure pct00054

    V(f)는 상기 주파수 기반의 전압 신호이고; t는 상기 주파수 기반의 전압 신호에 대응하는 전압 정보의 수집 시간이고; f는 주파수이고; V(t)는 복소수 단위의 시간 기반의 전압 신호
    Figure pct00055
    인, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미리설정된 전압 임계값을 결정하기 위한 프로세스는,
    초기 전압 임계값을 설정하는 단계;
    획득된 전기화학적 임피던스 스펙트럼 곡선이 평활 곡선이 될 때까지 미리설정된 증분만큼 상기 초기 전압 임계값을 증가시키는 단계; 및
    상기 평활 곡선에 대응하는 상기 전압 임계값을 상기 미리설정된 전압 임계값으로서 이용하는 단계를 포함하는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 미리설정된 전압 임계값은 0.1 내지 0.5 V 범위인, 방법.
  15. 컴퓨터 프로그램을 저장한 컴퓨터-판독가능한 저장 매체로서,
    상기 컴퓨터 프로그램은, 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법을 구현하는, 컴퓨터-판독가능한 저장 매체.
  16. 컴퓨터 디바이스로서,
    메모리, 프로세서, 및 상기 메모리에 저장되고 상기 프로세서에 의해 실행되는 컴퓨터 프로그램을 포함하고, 상기 컴퓨터 프로그램은, 상기 프로세서에 의해 실행될 때, 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 배터리에 대한 전기화학적 임피던스 스펙트럼을 생성하기 위한 방법을 구현하는, 컴퓨터 디바이스.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115356640B (zh) * 2022-10-09 2023-02-03 中创新航科技股份有限公司 电池装置、其检测方法、电池单元的筛选方法及装置
CN116819176B (zh) * 2023-08-30 2023-12-01 国网山东省电力公司泰安供电公司 一种基于幅角变换的阻抗谱生成方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003511694A (ja) * 1999-10-12 2003-03-25 ゲラルト・ヴィーガント 高時間分解能のインピーダンス分光
CN1967270B (zh) * 2005-11-18 2010-06-09 北华大学 一种电池阻抗谱测试方法与系统
FR2956743B1 (fr) * 2010-02-25 2012-10-05 Inst Francais Du Petrole Procede non intrusif de determination de l'impedance electrique d'une batterie
CN101871974B (zh) * 2010-06-18 2013-01-09 华南理工大学 一种阻抗谱的测量方法
JP2014238301A (ja) * 2013-06-06 2014-12-18 ニューロング精密工業株式会社 二次電池のインピーダンスの評価方法
CN104950180B (zh) * 2015-06-02 2018-10-30 国电南京自动化股份有限公司 基于eis的单体蓄电池内阻精确测量方法
US10775440B2 (en) * 2016-08-28 2020-09-15 The Board Of Trustees Of The University Of Alabama Methods, apparatuses, and systems for measuring impedance spectrum, power spectrum, or spectral density using frequency component analysis of power converter voltage and current ripples
CN106970266A (zh) * 2016-11-29 2017-07-21 北京交通大学 一种锂离子电池的eis快速测量方法
CN110161421B (zh) * 2019-05-22 2020-06-02 同济大学 一种在线重构设定频率范围内电池阻抗的方法

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