Enhancing Embedded Impedance Spectroscopy through Optimized Multisine Signal Design: Application to Li-ion batteries

Abstract

Zusammenfassung Anregungssignale spielen bei der Impedanzspektroskopie eine Schlüsselrolle und müssen in Bezug auf Signalform, Amplitude und Signaldauer optimiert werden. Anregungssignale mit einer sehr geringen Amplitude führen zu einem verrauschten Messergebnis, während Signale mit einer hohen Amplitude zu erheblichen Stabilitätsproblemen für den Prüfling führen können. Mehrfrequenz-Anregungssignale verkürzen die Messzeit erheblich, erfordern aber eine Optimierung, um eine ausreichende Anregung bei allen angesprochenen Frequenzen zu erreichen, ohne die durch die Linearitätsbedingung der Impedanzspektroskopie vorgegebenen Grenzen zu überschreiten. Nach der Optimierung können Multisinus-Anregungssignale sogar eine bessere Leistung als Sinussignale erzielen, indem sie die Signaldauer verkürzen und die Stabilität des Prüflings erhalten. In diesem Beitrag schlagen wir eine Designmethode für Multisinussignale vor, die eine Optimierung der Frequenzbereiche zur Verringerung der spektralen Verluste, eine optimierte Phasenverteilung zur Verbesserung des Crest-Faktors des resultierenden Signals und eine Reduzierung der Messzeit ermöglicht. Wir schlagen auch eine Phasenoptimierung auf der Grundlage der Evolutionären Rollenspieltheorie (ERPGT) vor, um die Stabilität des Prüflings während der Messzeit zu gewährleisten. Mit dieser Methode können deutlich geringere Lastschwankungen, ein höheres Signal- Rausch-Verhältnis und eine geringere Gesamtverzerrung erreicht werden.