电化学阻抗谱测量方法技术

本发明专利技术实施例提供一种电化学阻抗谱测量方法

【技术实现步骤摘要】
电化学阻抗谱测量方法、激励信号生成方法及装置


[0001]本专利技术涉及电池
，特别涉及一种电化学阻抗谱测量方法
、
激励信号生成方法及装置
。

技术介绍

[0002]电化学阻抗谱
(Electrochemical Impedance Spectroscopy
，
EIS)
，是研究电化学系统的一种重要技术，广泛应用于电池
、
电化学材料等领域
。
其原理为在电化学系统中施加不同频率的小振幅交流激励信号，测量该激励信号引起的电化学系统的响应信号，根据该响应信号和激励信号计算得到电化学系统在不同频率下对应的电化学阻抗，即得到电化学阻抗谱
。
根据电化学阻抗谱可以分析电化学系统的内部结构及运行状态，如应用在电池
时，可以通过分析电池的电化学阻抗谱来判断电池故障
、
预测电池寿命等
。
因此，电化学阻抗谱测量设备已成为相关领域的实验室必备设备
。
[0003]然而，测量电化学阻抗谱往往需要交流信号发生器来产生交流激励信号，由于交流信号发生器体积大
、
成本高，导致电化学阻抗谱测量通常只能在实验室中进行，难以广泛应用于在电池等电化学系统的生产及使用过程
。

技术实现思路

[0004]针对以上技术问题，本专利技术实施例提供一种电化学阻抗谱测量方法
、
激励信号生成方法及装置
。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供一种电化学阻抗谱测量方法，包括：
[0006]获取电化学系统所在的测量回路的实际采样信号；所述实际采样信号包括电流信号和电压信号中的任一种；
[0007]获取参考正弦信号，根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号；
[0008]将所述激励信号输入所述测量回路；
[0009]获取所述测量回路的响应信号；
[0010]根据所述响应信号计算所述电化学系统的电化学阻抗
。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供一种激励信号生成方法，包括：
[0012]获取目标回路的实际采样信号；所述实际采样信号包括所述目标回路的电流信号和电压信号中的任一种；
[0013]获取参考正弦信号，根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号，并将所述激励信号输入所述目标回路
。
[0014]第三方面，本专利技术实施例提供一种电化学阻抗谱测量装置，包括：
[0015]第一获取模块，用于获取电化学系统所在的测量回路的实际采样信号；所述实际采样信号包括电流信号和电压信号中的任一种；
[0016]算法控制模块，用于获取参考正弦信号，根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和
所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号；
[0017]信号输出模块，用于将所述激励信号输入所述测量回路；
[0018]第二获取模块，用于获取所述测量回路的响应信号；
[0019]阻抗分析模块，用于根据所述响应信号计算所述电化学系统的电化学阻抗
。
[0020]第四方面，本专利技术实施例提供一种电化学阻抗谱测量设备，包括：
[0021]辅助电路单元，与被测的电化学系统连接，与所述电化学系统形成测量回路；
[0022]信号测量单元，用于采集所述测量回路的信号；
[0023]核心处理单元，与所述辅助电路单元和信号测量单元连接，用于通过所述信号测量单元获取电化学系统所在的测量回路的实际采样信号，所述实际采样信号包括电流信号和电压信号中的任一种；获取参考正弦信号，根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号；将所述激励信号输入所述测量回路；通过所述信号测量单元获取所述测量回路的响应信号，并根据所述响应信号计算所述电化学系统的电化学阻抗
。
[0024]第五方面，本专利技术实施例提供一种激励信号生成装置，包括：
[0025]第一获取模块，用于获取目标回路的实际采样信号；所述实际采样信号包括所述目标回路的电流信号和电压信号中的任一种；
[0026]算法控制模块，用于获取参考正弦信号，根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号；
[0027]信号输出模块，用于将所述激励信号输入所述目标回路
。
[0028]第六方面，本专利技术实施例提供一种电子设备，包括：
[0029]存储器，用于存储计算机程序产品；
[0030]处理器，用于执行所述存储器中存储的计算机程序产品，且所述计算机程序产品被执行时，实现上述第一方面或第二方面所述的方法
。
[0031]第七方面，本专利技术实施例提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序指令，该计算机程序指令被执行时，实现上述第一方面或第二方面所述的方法
。
[0032]综上所述，本专利技术实施例提供的电化学阻抗谱测量方法
、
激励信号生成方法及相关装置
、
设备，通过对电化学系统所在测量回路的实际采样信号和参考正弦信号的差值进行
PID
控制，将输出的控制信号作为激励信号引入上述测量回路，使得测量回路的实际采样信号逐步匹配参考正弦信号，相当于对待测的电化学系统施加了正弦交流激励信号，相应产生的响应信号也为交流信号，根据该交流响应信号可以计算得到电化学系统的电化学阻抗；进而根据不同频率的激励信号对应的响应信号即可得到电化学系统的电化学阻抗谱
。
基于本专利技术实施例进行电化学阻抗谱测量，不需要交流信号发生器，可以降低测量成本和测量设备的尺寸，方便快捷的应用于多种场景下电化学系统的阻抗谱测量
。
同时，由于上述测量回路与电化学系统的工作回路并联，不会影响其工作回路的运行状况，不需要将电化学系统从其工作回路中断开，因此，本专利技术实施例可以在电化学系统常规运行工况下实现对其电化学阻抗谱的测量，也即在电化学系统的生产
、
使用过程中，随时都可以基于本专利技术实施例测量其电化学阻抗谱
。
附图说明
[0033]图1为本专利技术实施例提供的一种应用场景示意图；
[0034]图2为本专利技术实施例提供的一种电化学阻抗谱测量方法的流程图；
[0035]图3为本专利技术实施例提供的基于
PID
控制生成激励信号的原理图；
[0036]图4为本专利技术实施例提供的用于测量电化学阻抗谱的测量回路的示意图；
[0037]图5为本专利技术实施例提供的一种激励信号生成方法的流程图；
[0038]图6为本专利技术实施例提供的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种电化学阻抗谱测量方法，其特征在于，包括：获取电化学系统所在的测量回路的实际采样信号；所述实际采样信号包括电流信号和电压信号中的任一种；获取参考正弦信号，根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号；将所述激励信号输入所述测量回路；获取所述测量回路的响应信号；根据所述响应信号计算所述电化学系统的电化学阻抗
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量回路包括所述电化学系统
、
直流变压电路和负载电阻
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述将所述激励信号输入所述测量回路，包括：将所述激励信号输入所述直流变压电路的开关器件，以控制所述开关器件的开关状态
。4.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述激励信号输入所述测量回路，包括：对所述激励信号进行脉宽调制，将得到的脉宽调制信号输入所述测量回路
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电化学系统所在的测量回路的实际采样信号，包括：按照预设采样间隔
t1对所述测量回路进行采样，得到所述实际采样信号；所述获取参考正弦信号，包括：对每个采样时刻得到的所述实际采样信号，获取所述参考正弦信号的一个样本数据
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对每个采样时刻得到的所述实际采样信号，获取所述参考正弦信号的一个样本数据，包括：根据预设频率
f
确定循环次数
m
；对于第
i
个到第
i+m
‑1个采样时刻得到的连续
m
个所述实际采样信号，均获取所述参考正弦信号的第
j
个样本数据；对于第
i+m
个到第
i+2m
‑1个采样时刻得到的连续
m
个所述实际采样信号，均获取所述参考正弦信号的第
j+1
个样本数据；其中，
i、j
和
m
均为正整数，且
1≤j≤N
，
N
为所述参考正弦信号一个周期内的样本数据个数；
f
和
m
的关系为
1/f
＝
m*N*t1；所述根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号，包括：根据
PID
控制算法对每个采样时刻得到的所述实际采样信号和与所述实际采样信号对应的所述样本数据之间的差值进行调制，得到频率为所述预设频率
f
的激励信号
。7.
一种激励信号生成方法，其特征在于，所述方法包括：获取目标回路的实际采样信号；所述实际采样信号包括所述目标回路的电流信号和电压信号中的任一种；获取参考正弦信号，根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号，并将所述激励信号输入所述目标回路
。
8.
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述获取目标回路的实际采样信号，包括：按照预设采样间隔
t1对所述目标回路进行采样，得到所述实际采样信号；所述获取参考正弦信号，包括：对每个采样时刻得到的所述实际采样信号，获取所述参考正弦信号的一个样本数据
。9.
根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述对每个采样时刻得到的所述实际采样信号，获取所述参考正弦信号的一个样本数据，包括：根据预设频率
f
确定循环次数
m
；对于第
i
个到第
i+m
‑1个采样时刻得到的连续
m
个所述实际采样信号，均获取所述参考正弦信号的第
j
个样本数据；对于第
i+m
个到第
i+2m
‑1个采样时刻得到的连续
m
个所述实际采样信号，均获取所述参考正弦信号的第
j+1
个样本数据；其中，
i、j
和
m
均为正整数，且
1≤j≤N
，
N
为所述参考正弦信号一个周期内的样本数据个数；
f
和
m
的关系为
1/f
＝
m*N*t1；所述根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号，包括：根据
PID
控制算法对每个采样时刻得到的所述实际采样信号和与所述实际采样信号对应的所述样本数据之间的差值进行调制，得到频率为所述预设频率
f
的激励信号
。10.
一种电化学阻抗谱测量装置，其特征在于，包括：第一获取模块，用于获取电化学系统所在的测量回路的实际采样信号；所述实际采样信号包括电流信号和电压信号中的任一种；算法控制模块，用于获取参考正弦信号，根据
PID
控制算法对所述实际采样信号和所述参考正弦信号的差值进行调制，得到激励信号；信号输出模块，用于将所述激励信号输入所述测量回路；第二获取模块，用于获取所述测量回路的响应信号；阻抗分析模块，用于根据所述响应信号计算所述电化学系统的电化学阻抗
。11.
根据权利要求
10
所述的装置，其特征在于，所述测量回路包括所述电化学系统
、
直流变压电路和负载电阻；所述信号输出模块用于将所述激励信号输入所述测量回路，包括：所述信号输出模块用于，将所述激励信号输入所述直流变压电路的开关器件，以控制所述开关器件的开关状态
。12.
根据权利要求
10
所述的装置，其特征在于，所述信号输出模块用于将所述激励信号输入所述测量回路，包括：所述信号输出模块用于，对所述激励信号进行脉宽调制，将得到的脉宽调制信号输入所述测量回路
。13.
根据权利要求
10
所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块用于获取电化学系统所在的测量回路的实际采样信号，包括：所述第一获取模块用于，按照预设采样间隔
t1对所述测量回路进行采样，得到所述实际采样信号；所述算法控制模块用于获取参考正弦信号，包括：所述算法控制模块用于，对每个采样时刻得到的所述实际采样信号，获取所述参考正
弦信号的一个样本数据
。14.
根据权利要求
13
所述的装置，其特征在于，所述所述算法控制模块用于对每个采样时刻得到的所述实际采样信号，获取所述参考正弦信号的一个样本数据，包括：所述算法控制模块用于，根据预设频率
f
确定循环次数
m
；对于第
i
个到第
i+m
‑1个采样时刻得到的连续
m
个所述实际采样信号，均获取所述参考正弦信号的第
j
个样本数据；对于第
i+m
个到第
i+2m
‑1个采样时刻得到的连续
m
个所述实际采样信号，均获取所述参考正弦信号的第
j+1
个样本数据；其中，
i、j
和
m
均为正整数，且
1≤j...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴超，马瑞军，高坡，李硕硕，任明溪，姜明珏慧，
申请(专利权)人：中创新航科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：