전고체 배터리(All-Solid-State Battery) 계면 임피던스 & 1,000Hz 0-Alloc C# 초고주파 EIS 덴드라이트 단락 방지 서보 제어기

using System;
using System.Runtime.CompilerServices;
using System.Runtime.InteropServices;

namespace ZeliDesk.Stem.BatteryPhysics
{
    /// 

    /// 고주파 EIS 1kHz 미소 정현파 전압/전류 고속 샘플링 프레임
    /// 
    [StructLayout(LayoutKind.Sequential)]
    public readonly struct EisSampleFrame
    {
        public readonly uint SampleIndexUs;
        public readonly float PerturbationCurrentA; // 1kHz 섭동 전류 (예: 50mA rms)
        public readonly float TerminalVoltageV;     // 셀 단자 응답 전압

        public EisSampleFrame(uint us, float currentA, float voltageV)
        {
            SampleIndexUs = us;
            PerturbationCurrentA = currentA;
            TerminalVoltageV = voltageV;
        }
    }

    /// 

    /// 1,000Hz 0-Alloc 전고체 배터리 EIS 덴드라이트 조기 진단 서보 엔진
    /// 
    public ref struct SolidStateBatteryEisServo
    {
        private const float NominalRctOhms = 0.420f;       // 정상 계면 전하 이동 저항
        private const float ShortWarningDropRatio = 0.20f; // 20% 저항 급감 시 단락 경보

        private float _realImpedanceZ;
        private float _imagImpedanceZ;
        private float _filteredRct;
        private int _warningCount;

        public SolidStateBatteryEisServo(float initialRct = NominalRctOhms)
        {
            _realImpedanceZ = initialRct;
            _imagImpedanceZ = 0.0f;
            _filteredRct = initialRct;
            _warningCount = 0;
        }

        [MethodImpl(MethodImplOptions.AggressiveInlining)]
        public bool EvaluateEisTick(in EisSampleFrame frame, float refCos, float refSin, out float rctEstimate, out float dendriteThreatIndex)
        {
            // 1. 단일 주기 동기 검파 (0-Alloc 직교 복조)
            float vInPhase = frame.TerminalVoltageV * refCos;
            float vQuad = frame.TerminalVoltageV * refSin;
            float currentMagSq = MathF.Max(1e-6f, frame.PerturbationCurrentA * frame.PerturbationCurrentA);

            float instZReal = (vInPhase * frame.PerturbationCurrentA) / currentMagSq;
            float instZImag = (vQuad * frame.PerturbationCurrentA) / currentMagSq;

            // 2. 스택 지수 평활 필터링
            _realImpedanceZ = (0.15f * instZReal) + (0.85f * _realImpedanceZ);
            _imagImpedanceZ = (0.15f * instZImag) + (0.85f * _imagImpedanceZ);
            _filteredRct = _realImpedanceZ;

            rctEstimate = _filteredRct;

            // 3. 리튬 덴드라이트 단락 침투 지수 (Rct 하강률 기반)
            float dropRatio = (NominalRctOhms - _filteredRct) / NominalRctOhms;
            dendriteThreatIndex = Math.Clamp(dropRatio / ShortWarningDropRatio, 0.0f, 1.0f);

            if (dropRatio >= ShortWarningDropRatio)
            {
                _warningCount++;
                if (_warningCount >= 3)
                {
                    // 긴급 충전 전류 차단 및 전극 압력 완화 펄스 트리거
                    return false;
                }
            }
            else
            {
                _warningCount = Math.Max(0, _warningCount - 1);
            }

            return true;
        }
    }
}