JP7480541B2 - 開発支援装置、及び開発支援方法 - Google Patents
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Description
したがって、ユーザが蓄電デバイスの劣化メカニズムに精通していない場合であっても、開発支援装置は、劣化メカニズムに関する選択情報を受付けるだけで、蓄電デバイスの劣化シミュレーションの結果をユーザに提供できる。ユーザは提供される劣化シミュレーションの結果に基づき、製品のライフサイクル予測、取り替え時期予測、リユース目的の回収率予測、発熱量等を把握できる。開発支援装置は、蓄電デバイスの劣化をシミュレートする際に実行されるシミュレーションプログラムを提供してもよい。ユーザは端末装置においてシミュレーションプログラムを実行することによって、蓄電デバイスの劣化シミュレーションの結果を取得できる。
図1は実施の形態に係るシミュレーションシステムの全体構成を説明するブロック図である。実施の形態に係るシミュレーションシステムは、通信網Nを介して互いに通信可能に接続されるサーバ装置10とクライアント装置20,20,…,20とを備える。サーバ装置10は、クライアント装置20からの要求に応じて、蓄電デバイスの劣化をシミュレートし、シミュレーション結果をクライアント装置20へ提供する。ここで、蓄電デバイスの劣化とは、例えば蓄電デバイスを繰り返し使用していると充放電容量が低下するようになり、長持ちしなくなる事象を表す。劣化は、時間が経過するだけで生じる経年劣化と、使用回数(充放電を行った回数)に応じて生じるサイクル劣化とに区別される。
劣化のシミュレーションに用いる物理モデルは、Newmanモデルに代表される物理モデルである。Newmanモデルは、正極及び負極の各電極において、均質かつ単一径の球が近接して並んでいることを想定する。Newmanモデルは、以下において説明するNernst-Planck式、電荷保存式、拡散方程式、Butler-Volmer式、及びNernst式により記述される。
第1の劣化メカニズムとして、蓄電デバイスを構成する各要素における電気抵抗の増加について説明する。電気抵抗の増加による劣化メカニズムとは、電解液や電子伝導部材の抵抗率が増加することで電池の内部抵抗が大きくなり、電池の容量が低下する現象である。
図12はサーバ装置10及びクライアント装置20が実行する処理の手順を説明するフローチャートである。クライアント装置20の制御部21は、ユーザ認証の後にサーバ装置10から送信される表示画面用のデータを受信し、インタフェース画面100を表示部25に表示する(ステップS101)。制御部21は、表示部25に表示したインタフェース画面100を通じて、シミュレーション条件を受付ける(ステップS102)。インタフェース画面100では、例えば、サイクル劣化又は経時劣化の選択、劣化メカニズムの選択、及び電池情報の入力を受付ける。
(発熱量)=(電流)×(オーム過電圧+活性化過電圧)
=(電流)×(端子間開回路電圧-端子間電圧)
11 制御部
12 記憶部
13 通信部
14 操作部
15 表示部
20 クライアント装置
21 制御部
22 記憶部
23 通信部
24 操作部
25 表示部
N 通信網
Claims (11)
- 端末装置のユーザ認証後に、前記端末装置から、蓄電デバイスの劣化メカニズムに関する選択情報を受信する受信部と、
受信した選択情報に基づき、選択された劣化メカニズムを用いて前記蓄電デバイスの劣化をシミュレートするシミュレーション実行部と、
該シミュレーション実行部によるシミュレーション結果、または、前記蓄電デバイスの劣化をシミュレートする際に実行されるシミュレーションプログラムを前記端末装置へ送信する送信部と
を備える開発支援装置。 - 前記シミュレーション実行部は、前記蓄電デバイスを表す物理モデルを用いて、シミュレーションを実行する
請求項1に記載の開発支援装置。 - 前記劣化メカニズムは、前記蓄電デバイスを構成する各要素における電気抵抗の増加、活物質粒子の孤立化、電解液における導電性の低下、及び充放電に関与する電荷担体の減少の少なくとも1つを含む
請求項1又は請求項2に記載の開発支援装置。 - 前記電気抵抗の増加は、集電箔と多孔体電極との接着部における電気抵抗の増加、活物質粒子中の導電経路の減少に伴う電気抵抗の増加、または、粒子表面の抵抗体被膜の増加に伴う電気抵抗の増加を含む
請求項3に記載の開発支援装置。 - 前記電気抵抗の増加、前記活物質粒子の孤立化、及び前記導電性の低下は、放電時のSOCの上限及び下限の関数により表される
請求項3に記載の開発支援装置。 - 前記電気抵抗の増加、前記活物質粒子の孤立化、前記導電性の低下、及び前記電荷担体の減少は、経過時間、サイクル数、及び温度の少なくとも1つの関数により表される
請求項3に記載の開発支援装置。 - 前記電荷担体の減少は、充電時における負極表面での電荷移動過程の量論係数により表される
請求項3に記載の開発支援装置。 - 前記シミュレーション結果は、前記蓄電デバイスを構成する各要素における電気抵抗の値、活物質粒子の孤立化領域の体積割合、電解液の拡散係数又はイオン導電率、電荷担体量、及び蓄電デバイスの膨張率のうち、何れか1つの時間変化又はサイクル変化を含む
請求項1から請求項7の何れか1つに記載の開発支援装置。 - 蓄電デバイスの劣化メカニズムに関する選択情報を受付ける受付部と、
受付けた選択情報に基づき、選択された劣化メカニズムを用いて前記蓄電デバイスの劣化をシミュレーションするシミュレーション実行部と、
該シミュレーション実行部によるシミュレーション結果、または、前記蓄電デバイスの劣化をシミュレートする際に実行されるシミュレーションプログラムを出力する出力部と
を備える開発支援装置。 - 端末装置と通信可能に接続される開発支援装置を用いて、
蓄電デバイスの劣化メカニズムに関する複数の選択肢を提示し、選択された劣化メカニズムに関する選択情報を前記端末装置から受信し、
受信した選択情報に基づき、選択された劣化メカニズムを用いて前記蓄電デバイスの劣化をシミュレートし、
シミュレーション結果、または、前記蓄電デバイスの劣化をシミュレートする際に実行されるシミュレーションプログラムを前記端末装置へ送信する
開発支援方法。 - コンピュータを用いて、
蓄電デバイスの劣化メカニズムに関する複数の選択肢を提示し、
提示した選択肢に基づき、前記蓄電デバイスの劣化メカニズムに関する選択を受付け、
選択された劣化メカニズムを用いて、前記蓄電デバイスの劣化をシミュレートし、
シミュレーション結果、または、前記蓄電デバイスの劣化をシミュレートする際に実行されるシミュレーションプログラムを出力する
開発支援方法。
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