CN113597699A - 模拟方法、模拟装置以及计算机程序 - Google Patents

模拟方法、模拟装置以及计算机程序 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种模拟方法、模拟装置以及计算机程序。在模拟方法中，接受与蓄电器件有关的模拟条件，基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从蓄电器件向外部的热现象。

Description

模拟方法、模拟装置以及计算机程序
技术领域
本发明涉及计算机安装的模拟方法、模拟装置以及计算机程序。
背景技术
近年来，在以汽车行业为首的各行业中正在积极地导入MBD(基于模型的开发)，基于模拟的产品开发正在渗透(例如，参照专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开平11-14507号公报
发明内容
发明要解决的课题
在基于模型的开发中，例如，考虑对作为开发要素之一的特定的蓄电器件模拟热的安全性的情况。需要根据在蓄电器件的内部发生的物理现象、化学现象来进行各种条件设定。在关于蓄电器件的安全性的事件中，化学反应、传热、电流、电化学、流体力学等多个物理现象相互关联，机理、物性值未知的情况也不少。因此，对电池不熟悉的技术人员难以模拟蓄电器件的安全性。但是，考虑到近来的电动汽车、可再生能源、智能电网等的显著的开发进展，对于高性能/高安全性的蓄电器件的期待较高，充分有效利用了模拟的安全性设计的意义重大。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种即使是对电池不熟悉的技术人员也能够容易地模拟蓄电器件的热现象的模拟方法、模拟装置以及计算机程序。
用于解决课题的手段
在模拟方法中，接受与蓄电器件有关的模拟条件，基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述蓄电器件向外部的热现象。
模拟装置具备：接受部，接受与蓄电器件有关的模拟条件；模拟执行部，基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述蓄电器件向外部的热现象；以及输出部，输出基于所述模拟执行部的模拟结果或者基于所述模拟条件的模拟程序。
计算机程序用于使计算机执行如下处理：提示接受与蓄电器件有关的模拟条件的用户界面，基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述蓄电器件向外部的热现象。
发明效果
根据上述结构，即使是对电池不熟悉的技术人员，也能够容易地模拟蓄电器件的热现象。
附图说明
图1是说明实施方式所涉及的模拟系统的整体结构的示意图。
图2是说明服务器装置的内部结构的框图。
图3是表示电池表的一例的概念图。
图4是说明客户端装置的内部结构的框图。
图5是表示接受模拟条件的接受画面的一例的示意图。
图6是说明模拟手法的概略的说明图。
图7是说明服务器装置以及客户端装置所执行的处理的过程的流程图。
图8是说明实施方式3所涉及的蓄电器件的结构部件的说明图。
图9是表示卷绕单元的具有电极接片的类型的电极体的图。
图10是说明卷绕电极体中的贯通短路下的短路部的出现部位的说明图。
图11是说明卷绕电极体中的部分短路下的短路部的出现部位的说明图。
图12是表示包括多个蓄电器件的系统(电池组)的示意图。
图13是使在图12的系统中多个蓄电器件连锁地排出气体的情形可视化的图形显示(运动图像显示)。
具体实施方式
在模拟方法中，接受与蓄电器件有关的模拟条件，基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述蓄电器件向外部的热现象。外部例如可以是收纳有蓄电器件或由多个蓄电器件构成的蓄电系统的箱体、车辆的蓄电池收纳部、或者收纳有蓄电器件的建筑物的外部的空间。
根据该结构，能够基于接受到的模拟条件来模拟从蓄电器件向外部的热现象。从蓄电器件向外部的热现象例如包括伴随内部短路或外部短路的焦耳热以及材料分解反应引起的发热现象、从外部对蓄电器件进行加热的情况下的材料分解反应引起的发热现象、以及伴随蓄电器件的发热的气体的产生。本模拟方法基于模拟条件来计算蓄电器件的发热速度、气体的产生速度等。
在模拟方法中，可以在使用了外部终端的用户认证之后接收从所述外部终端发送的模拟条件，并向所述外部终端发送基于接收到的模拟条件的模拟的执行结果。根据该结构，即使在用户不精通于表示蓄电器件的动作的理论的情况下，仅通过接受模拟条件，也能够向用户提供在蓄电器件的外部出现的热现象的模拟结果或模拟程序。
所述模拟条件可以包括所述蓄电器件中的内部短路的发生部位，模拟方法可以模拟伴随所述内部短路的所述热现象。所述模拟条件也可以还包含与短路部的电阻值关联的信息。与短路部的电阻值关联的信息可以包含产生了内部短路的物质的名称(例如镍、铁)和形状(例如圆形、四边形、它们的尺寸)、内部短路的模式(例如碰撞、钉刺、异物混入)等，优选能够根据该信息计算短路部的电阻值。与短路部的电阻值关联的信息也可以代替上述的间接信息而直接表示短路部与构成蓄电器件的构件(例如正极集电箔等)的接触电阻等短路部的电阻值。根据该结构，通过提供内部短路的发生部位，能够模拟伴随在不同的发生部位处的内部短路的热现象。
所述蓄电器件可以包含卷绕电极体，在模拟方法中，可以在将所述卷绕电极体假想地展开的状态下计算短路电流。根据该结构，由于考虑卷绕单元的构造来计算短路电流，因此能够准确地模拟与贯通短路或部分短路对应的热现象。
所述模拟条件可以包含与所述蓄电器件的外部短路中的电阻值关联的信息，在模拟方法中，可以模拟伴随所述外部短路的所述热现象。根据该结构，通过提供与外部短路中的电阻值关联的信息，能够模拟伴随外部短路的热现象。
在其他实施方式所涉及的模拟方法中，接受与蓄电器件有关的模拟条件，所述模拟条件包括从外部对所述蓄电器件进行加热时的加热部位，基于接受到的模拟条件，模拟伴随所述蓄电器件的加热而从所述蓄电器件向外部的热现象。所述模拟条件可以进一步包含外部加热的热量。所述模拟条件可以进一步包括环境温度。根据该结构，通过提供从外部对蓄电器件进行加热时的加热部位，能够模拟伴随加热的热现象。
在模拟方法中，可以通过所述蓄电器件中的电化学反应与所述蓄电器件的材料分解反应中的发热反应的联合解析来模拟所述热现象。电池的发热反应以及焦耳发热不是独立的物理现象，而是经由传热之类的物理现象相互关联地进行，因此通过进行联合解析，能够准确地反映在电池内部发生的现象来模拟电池的动作。
在模拟方法中，可以将通过所述蓄电器件的示差热分析而得到的温度与发热量的关系定式化，基于定式化而得到的温度与发热量的关系式，计算所述蓄电器件的材料分解反应中的发热速度。根据该结构，由于将通过示差热分析而得到的温度与发热量的关系定式化，因此省去了将温度以及发热量的关系换算为时刻以及发热量的关系的工夫。
在其他实施方式所涉及的模拟方法中，接受与蓄电器件有关的模拟条件，基于接受到的模拟条件，模拟伴随所述蓄电器件的材料分解反应的气体的产生。在蓄电器件中发生内部短路等事件，安全机构没有良好地发挥功能的情况下，存在进行材料分解反应而从蓄电器件的内部喷出高温的气体的可能性。在本模拟方法中，能够模拟伴随材料分解反应的气体的产生。
在模拟方法中，可以基于所述材料分解反应的反应速度，计算所述气体的产生速度以及热量的产生速度中的至少一个。所述气体的产生速度可以被计算为与所述材料分解反应的反应速度成比例。根据该结构，能够基于材料分解反应的反应速度来计算气体的产生速度以及热量的产生速度中的至少一个。
模拟装置具备：接受部，接受与蓄电器件有关的模拟条件；模拟执行部，基于接受的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述蓄电器件向外部的热现象；以及输出部，输出基于所述模拟执行部的模拟结果或者基于所述模拟条件的模拟程序。
根据该结构，能够基于接受到的模拟条件来模拟从蓄电器件向外部的热现象。从蓄电器件向外部的热现象例如包括伴随内部短路或外部短路的材料分解反应而产生的发热现象、从外部对蓄电器件进行加热的情况下的材料分解反应引起的发热现象、以及伴随蓄电器件的发热的气体的产生。本模拟装置基于模拟条件计算蓄电器件的发热速度、气体的产生速度等。
计算机程序使计算机执行如下处理：提示接受与蓄电器件有关的模拟条件的用户界面，基于接受到的模拟条件，执行计算短路电流来模拟从所述蓄电器件向外部的热现象。
根据该结构，能够基于接受到的模拟条件来模拟从蓄电器件向外部的热现象。从蓄电器件向外部的热现象例如包括因伴随内部短路或外部短路的材料分解反应而产生的发热现象、从外部对蓄电器件进行加热的情况下的材料分解反应引起的发热现象、以及伴随蓄电器件的发热的气体的产生。本计算机程序基于模拟条件计算蓄电器件的发热速度、气体的产生速度等。
以下，基于表示该实施方式的附图对本发明进行具体说明。
(实施方式1)
图1是说明实施方式所涉及的模拟系统的整体结构的示意图。本实施方式所涉及的模拟系统具备经由通信网N能够相互通信地连接的服务器装置100和客户端装置200。服务器装置100根据来自客户端装置200的请求，模拟从蓄电器件向外部出现的热现象，并将模拟结果提供给客户端装置200。在此，模拟对象的蓄电器件包括铅蓄电池、锂离子电池等二次电池、或者电容器等能够再充电的蓄电元件(单元)。此外，作为模拟对象的蓄电器件也可以包括将多个单元串联连接而成的模块、将多个模块串联连接而成的群(串联连接电池组)，将多个群并联连接而成的域(并联连接电池组)等。
客户端装置200是由用户使用的个人计算机、智能手机、平板终端等终端装置。在客户端装置200中安装有用于访问服务器装置100的软件(应用程序)。服务器装置100在接受了来自客户端装置200的访问时，例如进行基于用户ID以及密码的用户认证，在用户认证成功的情况下，对客户端装置200提供适当的服务。
本实施方式所涉及的服务器装置100在用户认证之后，向客户端装置200发送用于接受客户端装置200的用户进行的各种输入的接口画面。在该接口画面中，例如包括用于接受模拟条件的接受画面。服务器装置100将基于接受到的条件而执行的模拟结果向客户端装置200发送。
服务器装置100对客户端装置200发送的模拟结果包括作为模拟的执行结果而得到的数值数据、图表等的数据。服务器装置100对客户端装置200发送的模拟结果也可以包括作为模拟的执行结果而得到的数理模型、或者基于模拟条件的模拟程序。
在本实施方式中，在客户端装置200中接受模拟条件，将接受到的模拟条件等向服务器装置100发送来执行模拟。取而代之，也可以在服务器装置100中接受模拟条件，基于接受到的模拟条件等执行模拟，在服务器装置100中显示模拟结果。
图2是说明服务器装置100的内部结构的框图。服务器装置100具备控制部101、存储部102、通信部103、操作部104以及显示部105。
控制部101由CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(Read OnlyMemory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等构成。控制部101所具备的CPU通过在RAM上展开并执行存储于ROM或者存储部102的各种计算机程序，从而使装置整体作为本申请的模拟装置发挥功能。服务器装置100仅为模拟装置的一个实施方式，只要是能够与客户端装置200通信地连接的任意的信息处理装置即可。
控制部101并不限定于上述的结构，可以是具备多个CPU、多核CPU、GPU(GraphicsProcessing Unit，图形处理单元)、微型计算机、易失性或者非易失性存储器等的任意的处理电路或者运算电路。控制部101也可以具备计测从给出计测开始指示起到给出计测结束指示为止的经过时间的计时器、对数量进行计数的计数器、输出日期时间信息的时钟等的功能。
存储部102具备使用HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)等的存储装置。在存储部102中存储由控制部101执行的各种计算机程序、以及计算机程序的执行所需的数据等。存储于存储部102的计算机程序包括模拟从蓄电器件出现于外部的热现象的模拟程序。模拟程序例如是执行二进制文件。成为模拟程序的基础的理论式由表示从蓄电器件出现于外部的热现象的代数方程式或者微分方程式记述。模拟程序可以是单一的计算机程序，也可以是由多个计算机程序构成的程序组。模拟程序可以通过MATLAB(注册商标)、Amesim(注册商标)、Twin Bui1der(注册商标)、MATLAB&Simulink(注册商标)、Simplorer(注册商标)、ANSYS(注册商标)、Abaqus(注册商标)、Modelica(注册商标)、VHDL-AMS(注册商标)、C言语、C++、Java(注册商标)等市售的数值解析软件或者编程语言来记述。数值解析软件也可以是被称为1D-CAE的电路模拟器、或者基于3D形状的有限元法、有限体积法等的模拟。也可以使用基于这些的缩减模型(ROM：Reduced-Order Model)。
存储在存储部102中的程序可以由以能够读取的方式记录了该程序的非易失性记录介质M提供。记录介质M例如是CD-ROM、USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)存储器、SD(Secure Digital，安全数字)卡、微型SD卡、紧凑型闪存(注册商标)等便携式存储器。在这种情况下，控制部101使用未图示的读取装置从记录介质M读取程序，并将读取的程序安装在存储部102中。存储在存储单元102中的程序可以通过经由通信单元103的通信来提供。在这种情况下，控制单元101通过通信单元103取得程序，并且将所取得的程序安装在存储部102中。
在存储部102中，也可以存储作为模拟的结果而得到的数理模型。数理模型例如是通过编程语言或者数值解析软件执行的执行代码。数理模型也可以是由编程语言或者数值解析软件参照的定义信息或者库文件。
存储部102也可以具有将蓄电器件(例如，二次电池)的信息与用户ID相关联地存储的电池表。图3是表示电池表的一例的概念图。电池表例如将识别电池的电池ID、识别用户的用户ID以及电池信息相关联地进行存储。在电池表中登记的电池信息例如包括正极以及负极的信息、电解液的信息、集电体的信息等。正极以及负极的信息是指正极以及负极的活性物质名、厚度、宽度、进深、开路电位等信息。电解液以及集电体的信息是指离子种类、迁移数、扩散系数、导电率等信息。在电池表中，也可以包括参照蓄电器件的物理性质、动作状态、电路结构等信息的链接。存储在电池表中的信息可以由服务器装置100的管理者登记，也可以经由客户端装置200由用户登记。存储在电池表中的信息在模拟蓄电器件的热现象时被用作模拟条件的一部分。
通信部103具备用于通过通信网N与客户端装置200进行通信的接口。通信部103在从控制部101输入了应向客户端装置200发送的信息的情况下，将所输入的信息向客户端装置200发送，并且将通过通信网N接收到的来自客户端装置200的信息向控制部101输出。
操作部104具备键盘、鼠标等输入接口，接受用户的操作。显示部105具备液晶显示器装置等，显示应向用户通知的信息。在本实施方式中，设为服务器装置100具备操作部104以及显示部105的结构，但操作部104以及显示部105不是必须的，也可以是通过与服务器装置100的外部连接的计算机接受操作，并将应该通知的信息向外部的计算机输出的结构。
图4是说明客户端装置200的内部结构的框图。客户端装置200是个人计算机、智能手机、平板终端等，具备控制部201、存储部202、通信部203、操作部204以及显示部205。
控制部201由CPU、ROM、RAM等构成。控制部201所具备的CPU通过在RAM上展开并执行存储于ROM或者存储部202的各种计算机程序来执行装置整体的控制。
控制部201并不限定于上述的结构，也可以是包括多个CPU、多核CPU、微型计算机等的任意的处理电路或者运算电路。控制部201也可以具备计测从给出计测开始指示起到给出计测结束指示为止的经过时间的计时器、对数量进行计数的计数器、输出日期时间信息的时钟等的功能。
存储部202由EEPROM(Electronically Erasable Programmable ReadOnlyMemory)等非易失性存储器构成，存储各种计算机程序以及数据。存储在存储部202中的计算机程序包括用于与服务器装置100进行信息的收发的通用或者专用的应用程序。通用的应用程序的一例是网页浏览器。在使用网页浏览器访问服务器装置100的情况下，优选进行使用了用户ID以及认证代码的用户认证，仅在用户认证成功的情况下，许可服务器装置100与客户端装置200之间的通信即可。
通信部203具备用于通过通信网N与服务器装置100进行通信的接口。通信部203在从控制部201输入了应向服务器装置100发送的信息的情况下，将所输入的信息向服务器装置100发送，并且将通过通信网N接收到的来自服务器装置100的信息向控制部201输出。
操作部204具备键盘、鼠标、触摸面板等输入接口，接受用户的操作。显示部205具备液晶显示器装置等，显示应向用户通知的信息。在本实施方式中，设为客户端装置200具备操作部204的结构，但也可以是在客户端装置200连接键盘、鼠标等输入接口的结构。
以下，对在服务器装置100中模拟伴随蓄电器件的内部短路的热现象的结构进行说明。
服务器装置100在模拟伴随蓄电器件的内部短路的热现象的情况下，作为模拟条件，接受与内部短路的发生部位以及短路部的电阻值关联的信息。此时，服务器装置100也可以使客户端装置200的显示部205显示用于接受模拟条件的接受画面，通过所显示的接受画面接受模拟条件。
图5是表示接受模拟条件的接受画面的一例的示意图。图5所示的接受画面210具备：选择栏211，选择模拟对象的电池；输入栏212，输入与短路部的电阻值关联的信息；和指定栏213，指定内部短路的发生部位。在选择栏211中配置有下拉菜单211a，通过下拉菜单211a接受模拟对象的电池的种类。在输入栏212中配置有输入框212a，例如通过使用了操作部204的数值输入来接受电阻值的输入。在指定栏213中，为了接受内部短路的发生部位，显示蓄电器件(单元)的立体示意图和表示内部短路的发生部位的图标213a。取而代之，也可以显示模块、群或者域的立体示意图，在显示的示意图中接受短路部位。接受画面210通过使用了操作部204的图标213a的移动操作(拖拽操作)，接受内部短路的发生部位。
在接受画面210中，在操作了发送按钮214的情况下，从客户端装置200向服务器装置100发送所输入的模拟条件(与电池有关的信息、与短路部的电阻值关联的信息、内部短路的发生部位)。服务器装置100基于从客户端装置200发送的模拟条件来进行蓄电器件的模拟。
以下，对蓄电器件的模拟方法进行说明。
图6是说明模拟方法的概略的说明图。本实施方式所涉及的服务器装置100基于焦耳发热和由材料分解引起的发热反应来模拟蓄电器件的动作。除此以外，发热也可以包括伴随电化学反应的焓反应热(可逆反应热)、电化学反应热(不可逆反应热)。
关于电化学反应，服务器装置100例如能够使用Newman模型。Newman模型是设想在正极以及负极的电极中均质且单一直径的球靠近排列的电化学模型。Newman模型由以下说明的Nernst-Planck式、电荷保存式、扩散方程式、Butler-Volmer式以及Nernst式记述。
Nernst-Planck式是用于求解电解质、多孔电极中的离子电泳和离子扩散的方程式，由下式表示。关于以下的数学式1至数学式4所示的各种参数，作为构成材料的气孔率的函数，块体中的值和多孔体中的值可以适当换算。
[数学式1]
Figure BDA0003241467610000101
Figure BDA0003241467610000102
在此，il为液相电流密度(A/m2)，σl，eff为液相传导率(S/m)，
Figure BDA0003241467610000103
为液相电位(V)，R为气体常数(J/(K·mol))，T为温度(K)，F为法拉第常数(C/mol)，f为活度系数，Cl为电解质的离子浓度(mol/m3)，t+为阳离子迁移数，itot为单位体积的反应电流密度(A/m3)。
电荷保存式是表示活性物质、集电箔中的电子传导的式子，由下式表示。
[数学式2]
Figure BDA0003241467610000104
Figure BDA0003241467610000105
在此，
Figure BDA0003241467610000111
为固相电位(V)，σs为固相传导率(S/m)，is为固相电流密度(A/m2)，itot为单位体积的反应电流密度(A/m3)。
扩散方程式是表示活性物质在活性粒子中的扩散的方程式，由下式表示。
[数学式3]
Figure BDA0003241467610000112
在此，Cs为固相中的活性物质浓度(mol/m3)，t为时刻(s)，Ds为固相中的扩散系数(m2/s)。
Butler-Volmer式是表示在固相与液相的界面发生的电荷转移反应中的活性化过电压的式子，Nernst式是开路电位的定义式，分别由下式表示。
[数学式4]
Figure BDA0003241467610000113
η＝φs-φl-Eeq
Figure BDA0003241467610000114
在此，iioc为反应电流密度(A/m2)，i0为交换电流密度(A/m2)，αa、αc为转移系数，η为活性化过电压(V)，Eeq为平衡电位(V)，E0为标准平衡电位(V)，aox为氧化剂浓度(mol/m3)，ared为还原剂浓度(mol/m3)。交换电流密度i0例如也可以定义为电解液的离子浓度、活性物质的浓度的函数。也可以不使用数学式4所记载的理论式，而使用基于实验结果的数值。例如，在锂离子二次电池的开路电位中，也可以代替Nernst式而使用充电状态(SOC)和开路电位(OCP或者OCV)的实测数据。
数学式5表示活性粒子的表面的固相中的活性物质浓度与电荷移动反应所涉及的活性物质通量的关系式。r0表示活性粒子的半径(m)，Js为活性物质的通量(mol/m2s)。换言之，Js是通过电荷转移反应而消失生成的单位面积单位时间的活性物质的量。
[数学式5]
Figure BDA0003241467610000121
数学式6是对活性物质的通量Js与反应电流密度iloc的关系进行叙述的式子。
[数学式6]
iloc＝zFJs
数学式7是对反应电流密度iloc和单位体积的反应电流密度itot的关系进行叙述的式子。
[数学式7]
itot＝Sviloc
在本实施方式中，作为表示蓄电器件的电化学现象的模型的一例，示出了Newman模型。取而代之，也可以使用以单一的活性粒子来表现电极的单粒子模型、将以NTGK模型为代表的开路电位以及内部电阻作为温度以及充电状态(SOC)的函数来表示的多项式模型，也可以使用等效电路模型。关于单粒子模型，在非专利文献『Cycle Life Modeling ofLithium-Ion Batteries，Gang Ning and Branko N.Popov，Journal of TheElectrochemical Society，151(10)A1584-A1591(2004)』中有详细记载。
接着，对通过材料分解而产生的发热反应进行说明。已知构成蓄电器件的物质由于升温而开始材料分解等反应。例如，锂离子电池的正极、负极材料典型的是在达到200～300℃左右时，材料分解开始，与发热一起产生气体。为了表示具有这样的温度依赖性的反应速度，能够用以下的阿伦尼乌斯反应式来表现该反应。
[数学式8]
Figure BDA0003241467610000131
Q＝ρHpr
在此，r为反应速度(1/s)，k0为反应速度常数(1/s)，Ea为活性化能量(J/mol)，R为气体常数(J/(K·mol))，T为温度(K)，xf为反应率，p、q、C0为常数。Q是(W/m3)，ρ是密度(kg/m3)，Hp是反应热(J/kg)。
在蓄电器件中，在产生了内部短路的情况下，电流从蓄电器件整体向短路部流入。由于伴随该内部短路的电流而产生焦耳热。根据焦耳热的产生，进行所述材料分解等发热反应。在通过该发热反应而升温的情况下，电阻产生变化，因此流入短路部的电流的大小也变化。如上所述，焦耳发热和材料分解发热反应不是独立的物理现象，而是经由传热之类的物理现象相互关联地进行。
因此，本实施方式所涉及的服务器装置100使伴随材料分解的发热反应与焦耳发热联合地进行解析，例如考虑由升温引起的电阻的变化来模拟从蓄电器件向外部的热现象。
以下，对服务器装置100以及客户端装置200的动作进行说明。
图7是说明服务器装置100以及客户端装置200所执行的处理的过程的流程图。客户端装置200的控制部201接收在用户认证之后从服务器装置100发送的显示画面用的数据，并将用于接受模拟条件的接受画面210显示于显示部205(步骤S101)。控制部201通过显示于显示部205的接受画面210，接受模拟条件(步骤S102)。具体而言，控制部201接受电池的种类的选择、与内部短路下的短路部的电阻值关联的信息以及内部短路的发生部位。
接着，控制部201判断是否接受了模拟条件的发送指示(步骤S103)。在图5所示的接受画面210中发送按钮214被操作的情况下，控制部201判断为接受了发送指示。在没有接受到发送指示的情况下(S103：否)，控制部201待机直到接受到发送指示为止。
在判断为接受了发送指示的情况下(S103：是)，控制部201将在步骤S102中接受的模拟条件从通信部203向服务器装置100发送(步骤S104)。
服务器装置100通过通信部103接收从客户端装置200发送的模拟条件(步骤S105)。服务器装置100的控制部101基于通过通信部103接收到的条件来执行模拟(步骤S106)。此时，控制部101通过执行与模拟对象的动作对应的模拟程序来模拟蓄电器件的热现象。在执行模拟程序时应用由用户输入的模拟条件。
在蓄电器件中发生了内部短路的情况下，电流从蓄电器件整体向短路部流入。由于伴随该内部短路的电流而产生焦耳热。根据焦耳热的产生，进行材料分解等发热反应。控制部101使焦耳热反应与材料分解的发热反应联合，通过例如Newman模型计算蓄电器件中的电动势以及内部电阻等，通过数学式5所示的阿伦尼乌斯型反应式计算发热反应中的反应速度。根据以上，控制部101能够考虑由升温引起的电阻的变化来执行电流计算，能够与因升温引起的通电的停止、由于发热反应的进行而材料发生分解反应而发热的现象关联地模拟蓄电器件中的热现象。例如，也可以假定材料分解反应进行了一定程度的部位丧失导电性，通电停止。
在模拟完成的情况下，控制部101通过通信部103向客户端装置200发送模拟结果(步骤S107)。在步骤S107中发送的模拟结果既可以是数值数据，也可以是根据数值数据生成的图表、等高线图以及运动图像等。在步骤S107中发送的模拟结果也可以是作为模拟的结果而得到的数理模型。数理模型不是单纯的理论模型，而是对所选择的蓄电器件执行模拟，表示调整了各种参数后的模型。数理模型例如通过MATLAB(注册商标)、Amesim(注册商标)、Twin Builder(注册商标)、MATLAB&Simulink(注册商标)、Simplorer(注册商标)、ANSYS(注册商标)、Abaqus(注册商标)、Modelica(注册商标)、VHDL-AMS(注册商标)、C言语、C++、Java(注册商标)等市售的数值解析软件或者编程语言所使用的库、模块等的格式来提供。
客户端装置200通过通信部203接收从服务器装置100发送的模拟结果(步骤S108)。客户端装置200的控制部201使显示部205显示接收到的模拟结果(步骤S109)。
如上所述，在本实施方式中，服务器装置100能够考虑由蓄电器件的材料分解引起的发热反应和焦耳发热，模拟从蓄电器件向外部出现的热现象。用户即使不熟悉蓄电器件中的物理现象，也能够通过从客户端装置200输入蓄电器件的种类、内部短路的发生部位以及与短路部的电阻值关联的信息，从而在无需复杂的模拟的设定的情况下取得与蓄电器件的热现象有关的模拟结果。
在本实施方式中，说明了对在蓄电器件中产生了内部短路的情况下的热现象进行模拟的结构，但也能够模拟产生了外部短路的情况下的热现象。在这种情况下，服务器装置100通过客户端装置200接受与外部短路中的电阻值关联的信息(例如，直接表示外部短路中的电阻值的数值。取而代之为间接表示外部短路中的电阻值的信息(具体而言，使得产生外部短路的原因(由扳手等工具引起的正极端子与负极端子的外部短路、由布线的绝缘(覆盖)破坏引起的电池外部的短路、由碰撞引起的电池外部的短路、由开关故障引起的外部短路等)))的输入，基于与接受到的外部短路的电阻值关联的信息来模拟热现象。具体而言，服务器装置100的控制部101通过外部短路来计算从电池的正极端子流向负极端子的电流。而且，控制部101通过将伴随电流的焦耳热和根据焦耳热的产生而材料分解等的发热反应进行联合解析，从而能够模拟蓄电器件以及从蓄电器件向外部出现的热现象。
(实施方式2)
在实施方式2中，对从外部对蓄电器件进行加热的情况下的热现象进行模拟。蓄电器件有时因周围环境的异常而被加热(搭载有蓄电器件的移动体的碰撞时、蓄电器件设备中的冷却装置发生故障时等)。存在想要事先模拟在这样的状况下蓄电器件表现出怎样的动作，向外部显现怎样的热现象的需求。
在蓄电器件为长方体形状(棱柱状单元)的情况下，根据蓄电器件的侧面被加热或上表面被加热而有时动作不同。在蓄电器件为袋装单元的情况或为圆柱单元的情况下也是同样的。在包括多个蓄电器件的系统(电池组)中，位于内侧的蓄电器件和位于外侧的蓄电器件有时因距热源的距离的差异、热量蓄积的影响而动作不同。因此，在模拟时，接受热源对蓄电器件加热的加热部位。
服务器装置100通过客户端装置200，接受包括从外部对蓄电器件进行加热时的加热部位、热量以及环境温度的模拟条件。加热部位也可以经由包括与图5类似的图形显示的用户界面来接受。服务器装置100基于接受到的模拟条件来模拟热现象。具体而言，服务器装置100的控制部101通过使用阿伦尼乌斯型反应的式子来解析根据从外部提供的热进行的材料分解反应，能够模拟从蓄电器件向外部出现的热现象。
(实施方式3)
在实施方式3中，对针对卷绕单元(将卷绕电极体收容于容器的单元)的内部短路执行模拟的结构进行说明。
图8是说明实施方式3所涉及的蓄电器件1的结构部件的说明图。实施方式3所涉及的蓄电器件1具备卷绕电极体10v、正极端子11、正极集电体11a、负极端子12以及负极集电体12a，例如将它们收纳于中空长方体状的容器20。电极体10v例如在带状的负极和在负极的宽度方向上错开配置的带状的正极之间配置由多孔性的树脂膜构成的间隔件，通过将它们卷绕而构成卷绕电极体10v，带状的负极在由铜箔构成的负极集电箔上设置有负极活性物质，带状的正极在由铝箔构成的正极集电箔上设置有正极活性物质。
正极集电体11a将正极端子11与电极体10v的正极(活性物质非形成部、正极集电箔)电连接。负极集电体12a将负极端子12与电极体10v的负极(活性物质非形成部、负极集电箔)电连接。正极集电体11a在至少1点处与电极体10v的正极电连接，负极集电体12a在至少1点处与电极体10v的负极电连接。正极集电体11a以及负极集电体12a的位置在电极体10v的正极以及负极的电连接不变的范围内可以考虑各种方式。在图8的例子中，电极体10v的卷绕中心的朝向在纸面上朝向X轴方向。取而代之，电极体10v的卷绕中心的朝向也可以朝向纸面的Y轴方向或Z轴方向。
图9表示卷绕单元的具有电极接片的类型的电极体。负极在带状的负极集电箔的沿长度方向延伸的一边隔开间隔设置有多个负极接片12b(活性物质非形成部)。正极在带状的正极集电箔的沿长度方向延伸的一边隔开间隔设置有多个正极接片11b(活性物质非形成部)。在负极与正极之间配置间隔件，通过将它们卷绕而构成卷绕电极体。多个负极接片12b、多个正极接片11b分别被捆扎，与未图示的负极集电体、正极集电体电连接。
虽然未图示，但在层叠单元(将层叠有片状的多个集电箔的层叠电极体收容于容器的单元)中，在短路时仅从短路层以外的电极经由接片短路。与此相对，在卷绕单元中，存在从短路层经由接片(正极接片11b或者负极接片12b)流动的电流、从位于与相邻电极的中间的弯曲部流入的电流这两种。因此，在卷绕单元中，无法沿用层叠单元中使用的计算方法。
因此，在本实施方式中，使卷绕电极体成为假想地展开扩展的状态来进行短路电流的计算。作为在内部短路的模拟中实施的典型例，有以钉刺试验为代表的贯通短路和以镍片混入试验为代表的部分短路。以下分别对详细内容进行说明。
在本实施方式中，详细叙述以展开卷绕电极体的形状进行贯通短路以及部分短路双方中的短路电流的计算的情况。
图10是说明图9所示的卷绕电极体中的贯通短路下的短路部的出现部位的说明图。在图10中，为了说明，使卷绕电极体10、正极接片11b以及负极接片12b(用虚线描绘)的形状以及大小变形来记载。图10的例子表示在绕3圈即全部6层的卷绕单元中，钉子等导电体贯通卷绕电极体的状态。展开的模型是从纸面近前朝向里侧配置有正极集电箔、正极活性物质、间隔件、负极活性物质以及负极集电箔的三维模型。正极接片11b存在于与正极集电箔相同的面内(在进深方向上相同的位置)，在6个部位与展开的电极体10的带状的正极集电箔电连接。同样地，负极接片12b存在于与负极集电箔相同的面内(在进深方向上相同的位置)，在6个部位与展开的电极体10的带状的负极集电箔电连接。正极接片11b和负极接片12b没有直接电连接。将多个正极接片11b(多个负极接片12b)在纸面横向上连接的部分是表示如图9所示的基于接片的捆扎的多个接片的电连接的假想的导电路径。如图10所示，在贯通短路的情况下，当展开卷绕电极体时，在单元的长度方向上出现多个短路部。在本实施方式中，通过计算从接片(正极接片11b或者负极接片12b)或者相邻电极向各短路部流入的电流，能够适当地表现在卷绕单元的内部发生的短路现象，能够准确地模拟从卷绕单元向外部出现的热现象。卷绕电极体中存在图10所示的被称为弯曲部10a的电极弯曲的部分，但在该部位也可以赋予与平坦部10b不同的物性值(例如导电率、气孔率、液相传导率等)。关于表示基于接片的捆扎的电连接的假想的导电路径，也可以考虑计算的收敛容易度来赋予适当的物性值(例如电子传导率为1.0×1010S/m等)。
图10中记载的贯通短路的例子表示在卷绕电极体的中央发生短路的情况，但如果是该模拟方法，则短路位置并不限定于卷绕电极体的中央，例如即使在接片的附近或弯曲部10a附近也能够以相同的建模方法进行计算。
图11是说明卷绕电极体中的部分短路下的短路部的出现部位的说明图。在图11中，为了说明，使卷绕电极体10、正极接片11b以及负极接片12b(用虚线描绘)的形状以及大小变形来记载。图11的例子表示镍片等导电体将卷绕电极体的一部分短路的状态。展开的模型是从纸面近前朝向里侧配置有正极集电箔、正极活性物质、间隔件、负极活性物质以及负极集电箔的三维模型。在这种情况下，当展开卷绕电极体时，在单元的长度方向上出现1处短路部。在本实施方式中，通过计算从接片(正极接片11b或者负极接片12b)或者相邻电极向各短路部流入的电流，能够适当地表现在卷绕单元的内部发生的短路现象，能够准确地模拟从卷绕单元向外部出现的热现象。卷绕电极体中存在图11所示的被称为弯曲部10a的电极弯曲的部分，但在该部位也可以赋予与平坦部10b不同的物性值(例如导电率、气孔率、液相传导率等)。关于表示基于接片的捆扎的电连接的假想的导电路径，也可以考虑计算的收敛容易度来赋予适当的物性值(例如电子传导率为1.0×1010S/m等)。
图11中记载的部分短路的例子表示在卷绕电极体的中央的最外周层发生短路的情况，但如果是该模拟方法，则短路位置不限定于卷绕电极体的中央，也不需要是最外周层。进而，短路位置也可以有多个。例如，在卷绕层2层短路的情况下，即使在多个部位混入了镍片的情况下等，通过以对应的展开形状实施模拟，也能够通过相同的建模方法进行计算。
以上是关于短路电流的计算方法的说明，但关于传热、发热反应，可以按照实物的形状实施。即，不需要如上述那样假想地展开为平面。
如在本实施方式中叙述的那样，卷绕单元的安全性模拟通过将卷绕电极体展开的形状下的短路电流的模拟和按照实物的形状进行的传热与发热反应的模拟联合来实施，能够实施更准确地表现实物的计算。
(实施方式4)
在实施方式4中，计算蓄电器件的材料分解反应中的发热速度。
在实施方式4所涉及的服务器装置100中，作为记述材料分解反应的发热反应的式子，使用作为Dahn模型而已知的前述的数学式5的阿伦尼乌斯型反应式。服务器装置100的控制部101使用数学式5的阿伦尼乌斯型反应式计算反应率xf。
在利用数学式5的阿伦尼乌斯型反应式计算反应率xf、发热密度Q时，需要反应速度常数k0、活性化能量Ea、常数p、q、C0的值。在日本特开2006-10648号公报中公开的方法中，将通过示差热分析得到的温度-发热量的关系的图表换算成时刻-发热量的关系后进行拟合，取得上述各参数。与此相对，在本实施方式中，公开了直接利用通过示差热分析得到的温度-发热量的关系的图表来取得各参数的方法。
控制部101首先通过洛伦兹函数或者高斯函数等对通过示差热分析得到的温度-发热量的数据进行拟合，取得温度-发热量的关系式。使用适当的优化工具来实施基于洛伦兹函数或者高斯函数的拟合。
接着，控制部101使用下式所示的微分连锁律的式子，将作为温度的函数而得到的发热密度Q(T)变换为作为时间的函数表示的发热密度Q(t)。在以下的数学式6中，由温度T的时间偏微分表示的因数在计算的过程中计算出。
[数学式9]
Figure BDA0003241467610000191
如上所述，在本实施方式中，直接使用温度-发热量的关系的图表，计算作为时间的函数表示的发热密度Q(t)，因此能够节省将温度-发热量的关系换算成时间-发热量的关系的工夫。
(实施方式5)
在实施方式5中，对模拟气体产生的方法进行说明。
在蓄电器件中发生内部短路等事件，安全机构没有良好地发挥功能的情况下，存在材料分解反应进行而气体从蓄电器件的内部喷出的可能性。例如，在液体系锂离子电池的情况下，通过升温而从正极活性物质中脱离的氧与电解液反应而产生气体。通常，在蓄电器件的框体设置有在压力下工作的破裂阀等安全机构，通过框体内部的气体产生而内压上升，从而破裂阀打开，气体向外部喷出。
由于该气体为高温，因此成为引起向相邻单元的延烧、构造构件的烧损的原因。此外，从蓄电器件喷出的气体中有时也包括一氧化碳等有害气体，因此，在考虑了温度、流速、气体浓度的基础上预测周围的温度，在蓄电器件以及包括蓄电器件的产品整体的安全性设计方面是重要的。
因此，实施方式5所涉及的服务器装置100基于材料分解反应的发热反应来模拟气体产生。通过计算气体的产生所涉及的各种量，例如，通过用作热流体模拟的边界条件，能够应用于电动汽车、发电设备等的热设计以及安全性设计。
作为参与气体的产生的反应，已知有例如由从正极活性物质中脱离的氧和电解液的气体生成、电极中所含的有机助剂的热分解产生的气体生成。为了方便起见，对这些反应赋予编号1、2、…、i、…。在实用上，难以对与电池的气体产生关联的基本反应过程进行详细分析考察。因此，有时也采用对照示差热分析(DSC)图表、气体量计测的结果等来分离反应的方法。
控制部101通过Vtot＝∑vixfi计算总正气体体积Vtot。在此，vi是反应i完全进行的情况下产生的气体的标准体积，xfi是反应i的反应率。
控制部101计算蓄电器件框体内部的压力。假定框体内部的气体是理想气体。控制部101将单元的内压Pin计算为Pin＝P0×(Vtot/Vgap)×(T/T0)。在此，P0为初期的蓄电器件框体内部压力(Pa)，通常为1(atm)。Vgap为蓄电器件框体内部的气体存在区域的体积(m3)，T为气体温度(K)，T0为基准温度(K)。
蓄电器件的破裂阀构成为在满足Pth＜Pin的条件的情况下打开。在此，Pth是破裂阀打开的内压的阈值。在破裂阀打开后，通过反应而产生的气体从打开的破裂阀排出到外部。
控制部101通过qnorm，tot＝∑viri来计算正气体的产生体积速度qnorm，tot。在此，qnorm，tot为正气体的产生体积速度(m3/s)，vi为通过第i个反应而产生的正气体的体积(m3)，ri为第i个反应的反应速度(1/s)，ri＝(d/dt)xfi，即，反应i中的反应率的时间微分。
在将破裂阀的开口部的面积设为S(m2)时，从破裂阀的开口部喷出的喷出气体速度在也考虑热膨胀的情况下通过vvent＝qnorm，tot/S×(T/T0)来计算。在此，vvent是从破裂阀的开口部喷出的气体的喷出气体速度(m/s)。也可以将该值直接作为从破裂阀的开口部喷出气体的速度边界条件，也可以赋予抛物线状的速度分布。在使用k-ε模型、k-ω模型等紊流模型作为流体的计算模型的情况下，也可以对紊流能量、紊流消失率等紊流模型特有的项提供考虑了收敛性的值。
控制部101与气体的喷出速度一起还计算基于发热反应的发热速度。该发热速度的计算方法可以与实施方式1所记载的方法相同。
通过发热反应而产生的热量被适当地按比例分配给喷出气体和蓄电器件。作为此时的按比例分配比率，作为一个例子，可以采用假定气体和蓄电器件瞬时达到热平衡而按各自的热容量之比按比例分配的方法。取而代之，也可以是以与实验结果匹配的方式赋予向喷出气体和蓄电器件的热量的按比例分配比率。
所公开的实施方式在所有方面都是例示，并不是限制性的。本发明的范围由请求的范围示出，包括与请求的范围等同的意思以及范围内的全部变更。
例如，在实施方式1至5中，以单一的蓄电器件为例进行了说明，但对于由多个蓄电器件构成的系统(电池组等)也能够执行模拟。图12是表示包括多个蓄电器件的系统(电池组)的示意图，图13是使在图12的系统中多个蓄电器件连锁地排出气体的情形可视化的图形显示(运动图像显示)。例如，也能够模拟如下的气体喷出的连锁事件：蓄电器件A因内部短路等主要原因而升温，从蓄电器件A排出的气体使蓄电器件B升温，蓄电器件B连锁地排出气体(参照图13)。
简言之，该模拟方法如下：
1)接受与第一蓄电器件有关的模拟条件，基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述第一蓄电器件向外部的热现象，
2)模拟伴随第二蓄电器件的加热的从所述第二蓄电器件向外部的热现象，所述第二蓄电器件的加热是由从所述第一蓄电器件向外部的热现象导致的。
作为其他实施方式，还考虑如下模拟方法：
1)接受与第一蓄电器件有关的模拟条件，所述模拟条件包括从外部对所述第一蓄电器件进行加热时的加热部位，基于接受到的模拟条件，模拟伴随所述第一蓄电器件的加热的从所述第一蓄电器件向外部的热现象，
2)模拟伴随第二蓄电器件的加热的从所述第二蓄电器件向外部的热现象，所述第二蓄电器件的加热是由从所述第一蓄电器件向外部的热现象导致的。
这些模拟方法也可以作为模拟装置、计算机程序来实现。
通过这些模拟方法，对于包括多个蓄电器件的系统，能够使延烧的情形可视化。能够掌握在时间序列上哪个蓄电器件表现出怎样的热现象、哪个蓄电器件与哪个蓄电器件联动而表现出热现象等。
在本说明书中，模拟的对象主要着眼于蓄电器件对外部造成的热影响而进行了记载，但也可以着眼于蓄电器件的内部。例如，从蓄电器件喷出的气体具有抑制该蓄电器件的升温的效果。因此，也能够以完全相同的想法计算蓄电器件内部的状态。
在本说明书所记载的安全性模拟中可以考虑各种有效利用方法。例如，在将蓄电器件暴露于期望的热条件的情况下，根据由材料分解引起的气体产生和内压上升，能够有效利用本申请的模拟方法来判定破裂阀是否会打开。假设破裂阀打开而产生了气体的喷出，在研究是否引起向周边的蓄电器件的延烧的研究中也能够有效利用本申请的模拟方法。进而，例如，能够通过计算来确认用于防止延烧的隔热材料、耐火材料等的效果，成为强力地推进基于模型的开发的理念的产品设计的单元。
在实施方式1中，例示了通过服务器与客户端之间的通信来实施模拟的方式，但也可以是服务器管理者通过DVD-ROM等存储介质的方法将模拟程序提供给客户端利用者，在客户端终端本地实施模拟的方式。作为提供方法，可以是经由通信的下载形式。
符号说明
100 服务器装置；
101 控制部；
102 存储部；
103 通信部；
104 操作部；
105 显示部；
200 客户端装置；
201 控制部；
202 存储部；
203 通信部；
204 操作部；
205 显示部；
N 通信网。

Claims (15)

1.一种模拟方法，其特征在于，
接受与蓄电器件有关的模拟条件，
基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述蓄电器件向外部的热现象。
2.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，
所述模拟条件包括所述蓄电器件中的内部短路的发生部位，
模拟伴随所述内部短路的所述热现象。
3.根据权利要求1或2所述的模拟方法，其特征在于，
所述蓄电器件包括卷绕电极体，
在将所述卷绕电极体假想地展开的状态下计算短路电流。
4.根据权利要求1所述的模拟方法，其特征在于，
所述模拟条件包括与所述蓄电器件的外部短路中的电阻值关联的信息，
模拟伴随所述外部短路的所述热现象。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的模拟方法，其特征在于，
所述模拟条件包括从外部对所述蓄电器件进行加热时的加热部位、热量以及环境温度，
模拟伴随所述蓄电器件的加热的所述热现象。
6.一种模拟方法，其特征在于，
接受与蓄电器件有关的模拟条件，
所述模拟条件包括从外部对所述蓄电器件进行加热时的加热部位，
基于接受到的模拟条件，模拟伴随所述蓄电器件的加热的从所述蓄电器件向外部的热现象。
7.根据权利要求1或6所述的模拟方法，其特征在于，
将通过所述蓄电器件的示差热分析而得到的温度与发热量的关系定式化，
基于定式化而得到的温度与发热量的关系式，计算所述蓄电器件的材料分解反应中的发热速度。
8.一种模拟方法，其特征在于，
接受与蓄电器件有关的模拟条件，
基于接受到的模拟条件，模拟伴随所述蓄电器件的材料分解反应的气体的产生。
9.根据权利要求8所述的模拟方法，其特征在于，
基于所述材料分解反应的反应速度，计算所述气体的产生速度以及热量的产生速度中的至少一个。
10.根据权利要求9所述的模拟方法，其特征在于，
所述气体的产生速度被计算为与所述材料分解反应的反应速度成比例。
11.一种模拟方法，其特征在于，
接受与第一蓄电器件有关的模拟条件，
基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述第一蓄电器件向外部的热现象，
模拟伴随第二蓄电器件的加热的从所述第二蓄电器件向外部的热现象，所述第二蓄电器件的加热是由从所述第一蓄电器件向外部的热现象导致的。
12.一种模拟方法，其特征在于，
接受与第一蓄电器件有关的模拟条件，
所述模拟条件包括从外部对所述第一蓄电器件进行加热时的加热部位，
基于接受到的模拟条件，模拟伴随所述第一蓄电器件的加热的从所述第一蓄电器件向外部的热现象，
模拟伴随第二蓄电器件的加热的从所述第二蓄电器件向外部的热现象，所述第二蓄电器件的加热是由从所述第一蓄电器件向外部的热现象导致的。
13.根据权利要求1～12中的任一项所述的模拟方法，其特征在于，
在使用了外部终端的用户认证之后接收从所述外部终端发送的模拟条件，
向所述外部终端发送基于接收到的模拟条件的模拟结果或者基于所述模拟条件的模拟程序。
14.一种模拟装置，其特征在于，具备：
接受部，接受与蓄电器件有关的模拟条件；
模拟执行部，基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述蓄电器件向外部的热现象；以及
输出部，输出基于所述模拟执行部的模拟结果或者基于所述模拟条件的模拟程序。
15.一种计算机程序，其特征在于，用于使计算机执行如下处理：
提示接受与蓄电器件有关的模拟条件的用户界面，
基于接受到的模拟条件，计算短路电流来模拟从所述蓄电器件向外部的热现象。
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JPH1114507A (ja) 1997-06-19 1999-01-22 Denso Corp 車両シミュレーション装置
JP4576903B2 (ja) * 2004-06-29 2010-11-10 三菱化学株式会社 温度分布評価方法並びにシミュレーション装置及びシミュレーションプログラム
JP2012069496A (ja) * 2010-09-27 2012-04-05 Denso Corp 電池加熱装置
JP6001823B2 (ja) * 2011-01-24 2016-10-05 株式会社豊田中央研究所 二次電池のシミュレーション装置
JP2013101884A (ja) * 2011-11-09 2013-05-23 Toyota Motor Corp 二次電池の温度推定方法および二次電池の制御方法
JP2016090399A (ja) * 2014-11-05 2016-05-23 日本電信電話株式会社 短絡検出方法、短絡検出システムおよび短絡電流値算出方法
JP2017059343A (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 三菱製紙株式会社 リチウムイオン二次電池用部材の評価方法

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