JP2005285353A - 数値解析システム - Google Patents
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Abstract
【課題】 膨大な作業工数を要することなく接触抵抗をモデル化できる数値解析システムを提案する。
【解決手段】 本発明の数値解析システム(10)は、解析対象を構成する各構成部材をモデル化したメッシュモデル(51)の間に接触抵抗値が定義された微小メッシュ(52)を介挿して解析対象の解析モデル(60)を生成する解析モデル生成手段(21)と、解析モデル(60)に基づいて解析対象の電気特性を数値解析する数値解析手段(22)を備える。各構成部材をモデル化したメッシュモデル(51)の間に接触抵抗が定義された微小メッシュ(52)を介挿することで、接触界面における接触抵抗の定義を省略することが可能となり、膨大な作業工数を要することなく接触抵抗をモデル化できる。
【選択図】 図1
【解決手段】 本発明の数値解析システム(10)は、解析対象を構成する各構成部材をモデル化したメッシュモデル(51)の間に接触抵抗値が定義された微小メッシュ(52)を介挿して解析対象の解析モデル(60)を生成する解析モデル生成手段(21)と、解析モデル(60)に基づいて解析対象の電気特性を数値解析する数値解析手段(22)を備える。各構成部材をモデル化したメッシュモデル(51)の間に接触抵抗が定義された微小メッシュ(52)を介挿することで、接触界面における接触抵抗の定義を省略することが可能となり、膨大な作業工数を要することなく接触抵抗をモデル化できる。
【選択図】 図1
Description
本発明は解析対象の電気特性を数値解析する数値解析システムに関し、特に、解析対象を構成する各構成部材の接触抵抗をモデル化するための改良技術に関する。
燃料電池の発電特性を数値解析する上で、例えば、特開平2000−90950号公報に開示されているような有限要素法による数値解析技術が利用されている。有限要素法による数値解析では、燃料電池セルを構成する膜電極接合体、拡散層、セパレータ等の各構成部材をモデル化したメッシュモデルについて、その形状、物性値、接触抵抗等を定義する必要がある。
特開平2000−90950号公報
しかし、燃料電池セルを構成する各構成部材の接触抵抗を定義するには、手入力で接触界面を指定しなければならず、作業工数が膨大になる。
そこで、本発明は膨大な作業工数を要することなく接触抵抗をモデル化できる数値解析システムを提案することを課題とする。
上記の課題を解決するため、本発明の数値解析システムは、解析対象を構成する各構成部材をモデル化したメッシュモデルの間に接触抵抗値が定義された微小メッシュを介挿して解析対象の解析モデルを生成する解析モデル生成手段と、解析モデルに基づいて解析対象の電気特性を数値解析する数値解析手段を備える。各構成部材をモデル化したメッシュモデルの間に接触抵抗が定義された微小メッシュを介挿することで、接触界面における接触抵抗の定義を省略することが可能となり、膨大な作業工数を要することなく接触抵抗をモデル化できる。微小メッシュの物性値は当該微小メッシュに接する何れかの構成部材の物性値と略同一に設定するのがよい。これにより微小メッシュ挿入に伴う数値解析誤差を低減できる。解析対象としては、例えば、燃料電池セルなどが好適である。
本発明によれば、各構成部材をモデル化したメッシュモデルの間に接触抵抗が定義された微小メッシュを介挿することで、接触界面における接触抵抗の定義を省略することが可能となり、膨大な作業工数を要することなく接触抵抗をモデル化できる。
本実施形態の数値解析システムは、解析対象を構成する各構成部材をモデル化したメッシュモデルの間に接触抵抗値が定義された微小メッシュを介挿して解析対象の解析モデルを生成する解析モデル生成手段と、解析モデルに基づいて解析対象の電気特性を数値解析する数値解析手段を備える。解析対象を構成する各構成部材とは、物理特性が同一の各部材をいう。燃料電池セルを解析対象として発電解析を行う場合、燃料電池セルの各構成部材は膜電極接合体、触媒層、拡散層、セパレータ等である。微小メッシュとは各構成部材の接触抵抗をモデル化するために各構成部材のメッシュモデルの間に介挿される有限要素をいう。微小メッシュには構成部材相互間の接触面における電気抵抗値(接触抵抗値)が付与されている。各構成部材をモデル化したメッシュモデル同士の接触面への微小メッシュ挿入に伴う数値解析誤差を低減するためには、微小メッシュの物性値として、微小メッシュに接する何れかの構成部材の物性値と略同一になるように定義するのが望ましい。また、微小メッシュの膜厚としては薄い方が望ましく、特に、1メッシュ分のサイズが好適である。
本実施例では燃料電池セルを構成する各構成部材の接触抵抗を微小メッシュによってモデル化し、その発電特性を数値解析する手順を説明する。
図2は本実施例の燃料電池セルの解析モデルを示している。解析モデル60は、膜電極接合体をモデル化したメッシュモデル61、触媒層をモデル化したメッシュモデル62、拡散層をモデル化したメッシュモデル63、セパレータをモデル化したメッシュモデル64を含んで構成される。更に、触媒層と拡散層の接触抵抗をモデル化する微小メッシュ65がメッシュモデル62,63の間に介挿され、拡散層とセパレータの接触抵抗をモデル化する微小メッシュ66がメッシュモデル63,64の間に介挿されている。微小メッシュ65の電気抵抗値は触媒層と拡散層の接触抵抗と略等しくなるように定義されており、その電気抵抗値はメッシュモデル62,63の電気抵抗値よりも大きい。微小メッシュ65の物性値は触媒層又は拡散層の何れか一方の物性値と略等しくなるように定義するのが望ましい。同様にして、微小メッシュ66の電気抵抗値は拡散層とセパレータの接触抵抗と等しくなるように定義されており、その電気抵抗値はメッシュモデル63,64の電気抵抗値よりも大きい。微小メッシュ66の物性値は拡散層又はセパレータの何れか一方の物性値と略等しくなるように定義するのが望ましい。微小メッシュ65,66の膜厚は1メッシュ分に設定するのがよい。
図1は本実施例の数値解析システムの機能ブロック図を示している。数値解析システム10は、解析モデルの生成及び数値解析を行うプロセッサ20と、解析モデル生成に必要なメッシュモデルを記憶する記憶装置30と、数値解析結果を出力する出力装置40を備えて構成されており、燃料電池セルの発電特性を数値解析する燃料電池シミュレータとして機能する。記憶装置30には燃料電池セルを構成する各構成部材をモデル化したメッシュモデル51と、各構成部材の接触抵抗をモデル化するための微小メッシュ52が格納されている。メッシュモデル51では接触界面における接触抵抗値は定義されていない。メッシュモデル51には上述したメッシュモデル61〜64が含まれ、メッシュモデル52には上述したメッシュモデル65〜66が含まれる。プロセッサ20はメッシュモデル51と微小メッシュ52から燃料電池セルの解析モデル60を生成する解析モデル生成手段21、解析モデル60を基に燃料電池セルの発電特性を数値解析する数値解析手段22、数値解析結果を出力装置40に出力するための解析結果出力手段23として機能する。出力装置40は数値解析結果を画像表示又は印刷等の手段で出力するための装置であり、ディスプレイ装置やプリンタ装置などで構成される。本実施例によれば、燃料電池セルの各構成部材をモデル化したメッシュモデルの間に接触抵抗が定義された微小メッシュを介挿することで、接触界面における接触抵抗の定義を省略することが可能となり、膨大な作業工数を要することなく接触抵抗をモデル化することができる。
10…燃料電池シミュレータ 20…プロセッサ 21…解析モデル生成手段 22…数値解析手段 23…解析結果出力手段 30…記憶装置 40…出力装置 51…メッシュモデル 52…微小メッシュ 60…解析モデル 65,66…微小メッシュ
Claims (3)
- 解析対象の電気特性を数値解析する数値解析システムであって、解析対象を構成する各構成部材をモデル化したメッシュモデルの間に接触抵抗値が定義された微小メッシュを介挿して解析対象の解析モデルを生成する解析モデル生成手段と、前記解析モデルに基づいて解析対象の電気特性を数値解析する数値解析手段を備える、数値解析システム。
- 請求項1に記載の数値解析システムであって、前記微小メッシュの物性値は前記微小メッシュに接する何れかの構成部材の物性値と略同一である、数値解析システム。
- 請求項1又は請求項2に記載の数値解析システムであって、前記解析対象は燃料電池セルである、数値解析システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004093084A JP2005285353A (ja) | 2004-03-26 | 2004-03-26 | 数値解析システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004093084A JP2005285353A (ja) | 2004-03-26 | 2004-03-26 | 数値解析システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2005285353A true JP2005285353A (ja) | 2005-10-13 |
Family
ID=35183528
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004093084A Pending JP2005285353A (ja) | 2004-03-26 | 2004-03-26 | 数値解析システム |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP2005285353A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009101955A1 (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-20 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | 燃料電池シミュレーション装置及び燃料電池 |
JP2010153354A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-07-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池シミュレーションモデル作成装置 |
US11928858B2 (en) | 2020-12-16 | 2024-03-12 | Uif (University Industry Foundation), Yonsei University | Apparatus for estimating contact distribution and method thereof |
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2004
- 2004-03-26 JP JP2004093084A patent/JP2005285353A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2009193672A (ja) * | 2008-02-12 | 2009-08-27 | Toyota Motor Corp | 燃料電池シミュレーション装置及び燃料電池 |
US8620637B2 (en) | 2008-02-12 | 2013-12-31 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fuel cell simulator and fuel cell |
JP2010153354A (ja) * | 2008-11-27 | 2010-07-08 | Toyota Motor Corp | 燃料電池シミュレーションモデル作成装置 |
US11928858B2 (en) | 2020-12-16 | 2024-03-12 | Uif (University Industry Foundation), Yonsei University | Apparatus for estimating contact distribution and method thereof |
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