EIS(電気化学インピーダンス分光法)計測について
電気化学インピーダンス分光法(EIS)とは何ですか
EISは、ある周波数範囲において電気化学系が小さな電気的励起にどのように反応するかを計測するものです。電圧と電流の振幅および位相を比較することで、複素インピーダンスや、電荷移動、二重層挙動、拡散、接触抵抗といった個々の影響を計算できます。バッテリ、燃料電池、腐食、コーティング、センサ、電解装置などで広く利用されています。
はじめに
本システムはデータロガー、FFTアナライザの機能のほかにオプションでEIS(電気化学インピーダンス分光法)の計測をリアルタイムで行えます。 従来は周波数スウィープ後に後解析で結果を表示していましたが、本システムはスウィープ中の演算データも表示可能です。
システム概要
ロガー部
計測できる周波数は選択するハードウェアの機種によって異なります。
- SIRIUS(通常タイプ)：200kHzサンプリング
- SIRIUS-HS(ハイスピードタイプ)：1MHzサンプリング
- SIRIUS-XHS(超高速タイプ)：15MHz
入力電圧は±10V,200V,1600V,2000Vのタイプを選択可能です。
| A/D | Maxサンプリング | アイソレーション電圧 | 最大入力電圧 | |
| SIRIUSi-LV | 24bit(Dual) | 200kHz | ±500 V | ±200 V (10 V) |
| SIRIUSi-HV | 24bit(Dual) | 200kHz | CAT II 1000 V | ±1200 V (±50 V) |
| SIRIUSi-HS-LV | 16bit | 1MHz | ±500 V | ±100 V |
| SIRIUSi-HS-HV | 16bit | 1MHz | CAT II 1000 V | ±2000 V |
| SIRIUSi-XHS-LV | 24bit / 16bit | 1MHz / 15MHz | 420 Vdc (300 Vacrms) | ±100 |
| SIRIUSi-XHS-HV | 24bit / 16bit | 1MHz / 15MHz | CAT II 1000 V | ±2000 V |
電流センサ
| レンジ(DC) | 口径 | コネクタ | |
| DC-CT-1000I-S22DA | 1000 A | 22mm | DSUB-9 |
| DC-CT-1000I-S22LA | 1000 A | 22mm | LEMO |
| DC-CT-10001-S45DA | 1000 A | 45 mm | DSUB-9 |
| DC-CT-10001-S45LA | 1000 A | 45 mm | LEMO |
機器構成
DewesoftXのファンクションジェネレータ使用
お手持ちのファンクションジェネレータ使用
設定画面
セル数設定
接続ハードウェアに合わせたセルを入力しチャネルを設定
周波数検知設定
軸設定
周波数範囲および分解能を設定
出力演算
Z(抵抗)、R,-X(実部Zおよび虚部Zの反転値)、U,I(電圧と電流)、周波数ポイントごとの周期数を表示
テスト所要時間の設定
設定変更別の計測
各種設定を変更した計測が可能。+ボタンで追加できます。
システム概要
計測画面は簡単にカスタム可能です。
EISテストデータ(動画 4分20秒）
よくある質問
本EIS機能はDewesoftX 2026.2以降の標準機能です。
計測途中の演算データも確認できますか？
すべてのモジュールチャネルは計測中にオンラインで演算されます。 各周波数結果はそのステップが計測されるとすぐに表示されます。スイープが終わるのを待つ必要はありません。
DEWESoftの専用ファンクションジェネレータのオプションは必須ですか?
ファンクションジェネレータが必要ですが、必ずしもDewesoft製品である必要はありません。
- 単独ファンクションジェネレータ
- SIRIUSアナログ出力(ファンクションジェネレータ)によって駆動される電流増幅器
関数発生器だけでは不十分です。セルの非常に低いインピーダンスに十分な電流を流すことができません。 また、出力はセルの直流電圧に直接接続することもできません。
お手持ちのファンクションジェネレータを使用する
DewesoftXのEISモジュールには励起チャネルの設定が無いため、信号線に励起するだけです。 計測された電流チャネルを通じて励起を感知するため、どんなソースでも動作します。
単一セルの電圧
一般的なリチウムイオンセルは3.0Vから4.2Vの間で動作します。 この範囲はセルの化学構造によるもので、リン酸鉄リチウムセルはより低く、約2.5Vから3.65Vです。 最大セル電圧をカバーする最小の入力範囲を選びます。
励起をどこで接続しますか
励起源をセル端子(+および−)に接続します。 励起源の極性は重要ではありません。励起は交互に振る舞っているからです。 重要な点：電流センサの電圧計測に対する方向。逆にすると、RとXは符号が変わります。 電圧は電流ケーブル(4線接続)ではなく、セル端子に直接別々のリード線で計測する必要があります。 それ以外の場合は、ケーブルと接触抵抗が加算されます
マルチセルとアイソレーション
SIRIUSのアナログ出力にはチャネル間のアイソレーションはありません。 複数のセルを直列に接続し、1つの励起源を使用します。 同じ電流がすべてのセルに流れ、各セル自身の絶縁入力に対して電圧を計測します。 これにより、1つの励起からのすべてのセルのインピーダンスが得られます。 ただし、直列ストリング内の各セルは異なる電位にあるため、入力は絶縁されなければなりません。
計測時の数値
計測中に各周波数ごとに演算数値がポイントごとに更新されます 位相：電圧と電流の調和推定チャネルは複素です。各信号の振幅と位相を含みます。
ナイキストとボード線図
スイープが進むにつれてポイントは追加されます。 軸のスケールを期待されるインピーダンス範囲に設定するか、オートスケールを使います。 この設定をしない場合、新しいポイントが見える領域の外に落ちてしまうことがあります。
オンライン計算または再計算
計測後の「解析」や「再演算」は必要ありません。 高調波推定器、Z、R、−Xを含むすべてのモジュールチャネルは、計測モードでリアルタイムで演算されます。
Multi-sine、Chirp、PRBS
現時点では対応していません。対応しているのは周波数ステップ方式のみになります。
Frequency Stepで最大の印加周波数は？
使用するSIRIUSのMaxサンプリングによります。
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