开发支援装置、开发支援方法以及计算机程序与流程

1.本发明涉及安装于计算机的开发支援装置、开发支援方法以及计算机程序。


背景技术：

2.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)。
3.在先技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开平11
‑
14507号公报


技术实现要素：

6.发明要解决的课题
7.关于作为开发要素之一的电池可进行劣化预测这一点，从电池壳体的强度设计、生命周期设计、冷却装置设计以及维持管理等方面考虑，对于购买电池并进行组装的汽车制造商、蓄电系统制造商等企业来说是很重要的。然而，除了专家以外难以掌握电池的劣化行为。
8.电池的电极中使用的元素的产量少，可认为今后会推进再利用。然而，根据劣化状态，也有时难以再利用，为了掌握回收率而进行适当的再利用，掌握基于劣化机理的劣化行为较为重要。
9.本发明的目的在于，提供一种能够将考虑了劣化机理的蓄电器件的劣化模拟的结果或者模拟程序经由网络提供给用户的开发支援装置、开发支援方法以及计算机程序。
10.用于解决课题的手段
11.本发明的一个方面涉及的开发支援装置具备：接收部，在终端装置的用户认证后，从所述终端装置接收与蓄电器件的劣化机理有关的选择信息；模拟执行部，基于接收到的选择信息，利用所选择的劣化机理来模拟所述蓄电器件的劣化；和发送部，将由该模拟执行部模拟的模拟结果或者在模拟所述蓄电器件的劣化时执行的模拟程序发送给所述终端装置。
12.本发明的另一个方面涉及的开发支援方法，利用连接为能够与终端装置通信的开发支援装置，提示与蓄电器件的劣化机理有关的多个选择项，并从所述终端装置接收与所选择的劣化机理有关的选择信息，基于接收到的选择信息，利用所选择的劣化机理来模拟所述蓄电器件的劣化，将模拟结果或者在模拟所述蓄电器件的劣化时执行的模拟程序发送给所述终端装置。
13.本发明的另一个方面涉及的计算机程序使计算机执行如下处理：提示与蓄电器件的劣化机理有关的多个选择项，基于所提示的选择项，受理与所述蓄电器件的劣化机理有关的选择，利用所选择的劣化机理来模拟所述蓄电器件的劣化，输出模拟结果或者在模拟所述蓄电器件的劣化时执行的模拟程序。
14.发明效果
15.根据上述结构，能够将考虑了劣化机理的蓄电器件的劣化模拟的结果经由网络提供给用户。
附图说明
16.图1是说明实施方式涉及的模拟系统的整体结构的框图。
17.图2是说明服务器装置的内部结构的框图。
18.图3是示出电池表格的一例的概念图。
19.图4是说明客户端装置的内部结构的框图。
20.图5是示出界面画面的一例的示意图。
21.图6是示出典型的正极材料中的固相中的电荷载体浓度和开路电位(ocp)的关系的曲线图。
22.图7是示出具有高能量密度的电极材料的无量纲电荷载体浓度θ和开路电位ocp的关系的曲线图。
23.图8是说明集电箔和电极之间的剥离的说明图。
24.图9是说明导电助剂的传导路径中断的说明图。
25.图10是说明电阻体被膜形成的说明图。
26.图11是示出电解液中的锂离子浓度和离子导电率的关系的曲线图。
27.图12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。
28.图13是示出膨胀率的随时间变化的曲线图。
具体实施方式
29.开发支援装置具备：接收部，在终端装置的用户认证后，从所述终端装置接收与蓄电器件的劣化机理有关的选择信息；模拟执行部，基于接收到的选择信息，利用所选择的劣化机理来模拟所述蓄电器件的劣化；和发送部，将由该模拟执行部模拟的模拟结果或者在模拟所述蓄电器件的劣化时执行的模拟程序发送给所述终端装置。
30.因此，即便在用户不精通蓄电器件的劣化机理的情况下，开发支援装置只是受理与劣化机理有关的选择信息，也能够将蓄电器件的劣化模拟的结果提供给用户。用户基于所提供的劣化模拟的结果，能够掌握产品的生命周期预测、更换时期预测、再利用目的的回收率预测、发热量等。开发支援装置也可以提供在模拟蓄电器件的劣化时执行的模拟程序。用户在终端装置中执行模拟程序，从而能够获取蓄电器件的劣化模拟的结果。
31.所述模拟执行部也可以利用表示所述蓄电器件的物理模型来执行模拟。根据该结构，利用蓄电器件的物理模型来执行模拟，因此能够获得准确地反映了蓄电器件内部的物理现象的模拟结果。
32.所述劣化机理也可以包含构成所述蓄电器件的各要素中的电阻的增加、活性物质粒子的孤立化(孤立化的意思将在后面叙述)、电解液中的导电性的下降、以及参与充放电的电荷载体的减少之中的至少一者。根据该结构，能够将各要素中的电阻的增加、活性物质粒子的孤立化、电解液中的导电性的下降、电荷载体的减少作为劣化机理来模拟蓄电器件的劣化。在本说明书中，活性物质粒子是指一次粒子凝集而成的二次粒子、仅由一次粒子构
成的粒子等。活性物质是进行电子的授受的物质，锂离子电池的代表性的活性物质为锂金属复合氧化物、碳材料。在本说明书中，所谓电荷载体是指存在于固相内或者液相内的电荷的载流子，例如，若是锂离子电池，则是指锂离子li

。
33.所述电阻的增加也可以包含集电箔和多孔体电极的粘接部处的电阻的增加、活性物质粒子中的导电路径的减少所伴随的电阻的增加、或者粒子表面的电阻体被膜的增加所伴随的电阻的增加。根据该结构，能够考虑集电箔和多孔体电极的粘接部处的电阻的增加、活性物质粒子中的导电路径的减少所伴随的电阻的增加、或者粒子表面的电阻体被膜的增加所伴随的电阻的增加来模拟蓄电器件的劣化。
34.所述电阻的增加、所述活性物质粒子的孤立化、以及所述导电性的下降也可以由放电时的soc的上限以及下限的函数表示。根据该结构，能够考虑搭载了蓄电器件的设备的使用状况来模拟蓄电器件的劣化。soc是充电状态(state ofcharge)的简称，将充满电状态表示为100％，将完全放电状态表示为0％。
35.所述电阻的增加、所述活性物质粒子的孤立化、所述导电性的下降、以及所述电荷载体的减少也可以由经过时间、周期数、以及温度之中的至少一者的函数表示。根据该结构，能够将蓄电器件的劣化作为经过时间、周期数、或者温度的函数来提示。在本说明书中，所谓周期数表示进行了充放电的次数。
36.所述电荷载体的减少也可以由充电时的负极表面中的电荷移动过程的计量系数表示。根据该结构，能够由计量系数表示电荷载体的减少。
37.所述模拟结果也可以包含构成所述蓄电器件的各要素中的电阻的值、活性物质粒子的孤立化区域的体积比例、电解液的扩散系数或者离子导电率、电荷载体量、以及蓄电器件的膨胀率之中任一者的时间变化或者周期变化。根据该结构，能够将电阻的值、活性物质粒子的孤立化区域的体积比例、电解液的扩散系数或者离子导电率、电荷载体量、以及蓄电器件的膨胀率作为经过时间或者周期数的函数来提示。
38.开发支援装置具备：受理部，受理与蓄电器件的劣化机理有关的选择信息；模拟执行部，基于受理到的选择信息，利用所选择的劣化机理来模拟所述蓄电器件的劣化；和输出部，输出由该模拟执行部模拟的模拟结果或者在模拟所述蓄电器件的劣化时执行的模拟程序。根据该结构，即便在用户不精通蓄电器件的劣化机理的情况下，开发支援装置只是受理与劣化机理有关的选择信息，也能够将蓄电器件的劣化模拟的结果提供给用户。根据上述结构，开发支援装置能够将模拟程序提供给用户，因此用户利用终端装置执行模拟程序，从而能够获取蓄电器件的劣化模拟的结果。
39.开发支援方法利用连接为能够与终端装置通信的开发支援装置，提示与蓄电器件的劣化机理有关的多个选择项，并从所述终端装置接收与所选择的劣化机理有关的选择信息，基于接收到的选择信息，利用所选择的劣化机理来模拟所述蓄电器件的劣化，将模拟结果或者在模拟所述蓄电器件的劣化时执行的模拟程序发送给所述终端装置。根据该结构，即便在用户不精通蓄电器件的劣化机理的情况下，开发支援装置只是受理与劣化机理有关的选择信息，也能够将蓄电器件的劣化模拟的结果提供给用户。根据上述结构，开发支援装置能够将模拟程序提供给用户，因此用户利用终端装置执行模拟程序，从而能够获取蓄电器件的劣化模拟的结果。
40.开发支援方法利用计算机，提示与蓄电器件的劣化机理有关的多个选择项，基于
所提示的选择项，受理与所述蓄电器件的劣化机理有关的选择，利用所选择的劣化机理来模拟所述蓄电器件的劣化，输出模拟结果或者在模拟所述蓄电器件的劣化时执行的模拟程序。根据该结构，即便在用户不精通蓄电器件的劣化机理的情况下，开发支援装置只是受理与劣化机理有关的选择信息，也能够将蓄电器件的劣化模拟的结果提供给用户。根据上述结构，开发支援装置能够将模拟程序提供给用户，因此用户利用终端装置执行模拟程序，从而能够获取蓄电器件的劣化模拟的结果。
41.计算机程序使计算机执行如下处理：提示与蓄电器件的劣化机理有关的多个选择项，并从终端装置接收与所选择的劣化机理有关的选择信息，基于接收到的选择信息，利用所选择的劣化机理来模拟所述蓄电器件的劣化，将模拟结果或者在模拟所述蓄电器件的劣化时执行的模拟程序发送给所述终端装置。根据该结构，即便在用户不精通蓄电器件的劣化机理的情况下，开发支援装置只是受理与劣化机理有关的选择信息，也能够将蓄电器件的劣化模拟的结果提供给用户。根据上述结构，开发支援装置能够将模拟程序提供给用户，因此用户利用终端装置执行模拟程序，从而能够获取蓄电器件的劣化模拟的结果。
42.计算机程序使计算机执行如下处理：提示与蓄电器件的劣化机理有关的多个选择项，基于所提示的选择项，受理与所述蓄电器件的劣化机理有关的选择，利用所选择的劣化机理来模拟所述蓄电器件的劣化，输出模拟结果或者在模拟所述蓄电器件的劣化时执行的模拟程序。根据该结构，即便在用户不精通蓄电器件的劣化机理的情况下，开发支援装置只是受理与劣化机理有关的选择信息，也能够将蓄电器件的劣化模拟的结果提供给用户。根据上述结构，开发支援装置能够将模拟程序提供给用户，因此用户利用终端装置执行模拟程序，从而能够获取蓄电器件的劣化模拟的结果。
43.计算机程序使计算机执行如下处理：提示与蓄电器件的劣化机理有关的多个选择项，基于所提示的选择项，受理与所述蓄电器件的劣化机理有关的选择，为了使服务器装置利用所选择的劣化机理模拟所述蓄电器件的劣化，将所述劣化机理的选择信息发送给所述服务器装置。根据该结构，针对基于劣化机理模拟蓄电器件的劣化的服务器装置，发送劣化机理的选择信息，因此可获得基于所选择的劣化机理的模拟结果。
44.提供给用户的模拟程序不仅包含计算劣化的计算程序，还可以包含后述的基于电化学模型的计算程序。
45.以下，对于本发明，基于表示其实施方式的附图来具体地说明。
46.图1是说明实施方式涉及的模拟系统的整体结构的框图。实施方式涉及的模拟系统具备经由通信网n连接为能够相互通信的服务器装置10和客户端装置20。服务器装置10根据来自客户端装置20的要求对蓄电器件的劣化进行模拟，并将模拟结果提供给客户端装置20。在此，所谓蓄电器件的劣化，表示例如若反复使用蓄电器件则充放电容量会下降，放电不会长久的现象。劣化区分为只要经过时间就会发生的随时间劣化、和根据使用次数(进行了充放电的次数)而发生的周期劣化。
47.在实施方式中，模拟对象的蓄电器件是电解质为液体的卷绕式锂离子电池。代替地，模拟对象的蓄电器件也可以为层压型的锂离子电池、电解质为离子液体的锂离子电池、电解质为凝胶状的锂离子电池、全固体锂离子电池、双极型锂离子电池(电极被电串联连接的电池)、锌空气电池、钠离子电池、铅电池等任意的电池。蓄电器件也可以包含将多个单体串联连接而成的模块、将多个模块串联连接而成的群、将多个群并联连接而成的域等。在以
下的说明中，将蓄电器件也仅称为电池。
48.客户端装置20是被用户利用的个人计算机、智能手机、平板终端等终端装置。在客户端装置20安装有用于访问服务器装置10的软件(应用程序)。服务器装置10在受理来自客户端装置20的访问时进行例如基于用户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20提供适当的服务。用户既可以是进行蓄电器件的产品设计的制造商的技术人员，也可以是使用搭载了蓄电器件的产品的终端用户。
49.实施方式涉及的服务器装置10在用户认证后，将用于受理由客户端装置20的用户进行的各种输入的界面画面100(参照图5)发送给客户端装置20。界面画面100构成为受理为了模拟蓄电器件的劣化所需的条件。关于界面画面100的详情将在后面详述。服务器装置10基于通过界面画面100受理到的条件来执行模拟，并将作为执行结果的模拟结果发送给客户端装置20。服务器装置10对客户端装置20发送的模拟结果包含作为模拟的执行结果而获得的数值数据、曲线图等数据。服务器装置10对客户端装置20发送的模拟结果也可以包含作为模拟的执行结果而获得的数理模型，还可以包含模拟模型。服务器装置10所提供的数理模型或者模拟模型也可以是以用户能够编辑的状态来提供。在该情况下，用户能够变更数理模型或者模拟模型中的参数(例如，后述的电解液的离子导电率、劣化速度有关的系数等)，并利用变更后的数理模型或者模拟模型来执行模拟。代替地，关于数理模型或者模拟模型，根据提供者的意思，既可以是以不能编辑的状态来提供，也可以是以一部分参数能够编辑的状态来提供。
50.代替地，客户端装置20也可以具有用于显示如图5所示的界面画面100的应用程序。客户端装置20通过执行所述应用程序从而显示的界面画面100受理为了模拟蓄电器件的劣化所需的条件，并将受理到的条件发送给服务器装置10即可。
51.图2是说明服务器装置10的内部结构的框图。服务器装置10具备控制部11、存储部12、通信部13、操作部14以及显示部15。
52.控制部11包含cpu(central processing unit，中央处理单元)、rom(read only memory，只读存储器)、ram(random access memory，随机存取存储器)等。控制部11所具备的cpu通过将rom或者存储部12中存储的各种计算机程序在ram上展开并执行，由此使整个装置作为本技术的开发支援装置发挥功能。服务器装置10只不过为开发支援装置的一实施方式，只要是连接为能够与客户端装置20通信的任意的信息处理装置即可。
53.控制部11并不限定于上述的结构，也可以是具备多个cpu、多核cpu、gpu(graphics processing unit，图形处理单元)、微型计算机、易失性或者非易失性的存储器等的任意的处理电路或者运算电路。控制部11也可以具备计测从赋予计测开始指示到赋予计测结束指示的经过时间的定时器、对数量进行计数的计数器、输出日期时间信息的时钟等功能。
54.存储部12具备利用了hdd(hard disk drive，硬盘驱动器)、ssd(solid state drive，固态驱动器)等的存储装置。在存储部12中存储有由控制部11执行的各种计算机程序以及执行计算机程序所需的数据等。存储于存储部12的计算机程序包含模拟蓄电器件的行为的模拟程序。模拟程序例如为执行二进制。成为模拟程序的基础的理论式由表示蓄电器件的劣化机理的代数方程式或者微分方程式记述。模拟程序既可以按每个劣化机理来准备，也可以作为一个计算机程序来准备。模拟程序也可以由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语言、c 、java(注册商标)等市售的数值分析软件或者编程语言记述。数值分析软件既可以是被称为1d
‑
cae的电路模拟器，也可以是按3d形状进行的有限要素法、有限体积法等的模拟器。代替地，也可以利用基于它们的退化模型(rom：reduced
‑
order model，降阶模型)。
55.存储于存储部12的程序也可以由以可读取的方式记录了该程序的非易失性的记录介质m1来提供。记录介质m1例如为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。在该情况下，控制部11利用未图示的读取装置从记录介质m1读取程序，并将所读取的程序安装于存储部12。存储于存储部12的程序也可以通过经由通信部13的通信来提供。在该情况下，控制部11通过通信部13获取程序，并将所获取的程序安装于存储部12。
56.在存储部12中，也可以存储作为模拟的结果而获得的数理模型。数理模型例如是由编程语言或者数值分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分析软件参照的定义信息或库文件。
57.存储部12也可以具有将蓄电器件(也仅称为电池)的信息与用户id建立关联来存储的电池表格。图3是示出电池表格的一例的概念图。电池表格例如将识别电池的电池id、识别用户的用户id、以及电池信息建立关联来存储。登记到电池表格的电池信息例如包含正极以及负极的信息、电解液的信息、标签的信息等。正极以及负极的信息是正极以及负极的材料名称、厚度、宽度、深度、开路电位等的信息。电解液以及标签的信息是离子种类、迁移率、扩散系数、导电率等的信息。在电池表格中，也可以包含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。存储于电池表格的信息既可以由服务器装置10的管理者登记，也可以经由客户端装置20由用户登记。存储于电池表格的信息在模拟蓄电器件的劣化时作为模拟条件的一部分来利用。
58.通信部13具备用于通过通信网n而与客户端装置20进行通信的接口。通信部13在从控制部11输入了要发送给客户端装置20的信息的情况下，将所输入的信息发送给客户端装置20，并且通过通信网n将接收到的来自客户端装置20的信息输出给控制部11。
59.操作部14具备键盘、鼠标等的输入接口，受理由用户进行的操作。显示部15具备液晶显示器装置等，显示要通知给用户的信息。在实施方式中，虽然设为服务器装置10具备操作部14以及显示部15的结构，但操作部14以及显示部15不是必需的，也可以是如下结构，即，通过与服务器装置10的外部连接的计算机来受理操作，并将要通知的信息输出给外部的计算机。
60.图4是说明客户端装置20的内部结构的框图。客户端装置20是个人计算机、智能手机、平板终端等，具备控制部21、存储部22、通信部23、操作部24以及显示部25。
61.控制部21包含cpu、rom、ram等。控制部21所具备的cpu通过将rom或者存储部22中存储的各种计算机程序在ram上展开并执行，从而使整个装置作为本技术的终端装置发挥功能。
62.控制部21并不限于上述的结构，也可以是包含多个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21也可以具备计测从赋予计测开始指示到赋予计测结束指示的经过时间的定时器、对数量进行计数的计数器、输出日期时间信息的时钟等功能。
63.存储部22由eeprom(electronically erasable programmable read only memory，电子可擦除可编程只读存储器)等非易失性存储器构成，存储各种计算机程序以及数据。存储于存储部22的计算机程序包含为了与服务器装置10进行信息的授受而使用的专用或者通用的应用。专用的应用程序的一例是用于使客户端装置20执行如下处理的计算机程序，即，将与蓄电器件的劣化机理有关的多个选择项提示给用户，受理与蓄电器件的劣化机理有关的选择，为了使服务器装置10利用所选择的劣化机理模拟蓄电器件的劣化，将劣化机理的选择信息发送给服务器装置10。通用的应用程序的一例为网页浏览器。在利用网页浏览器访问服务器装置10的情况下，优选进行利用了用户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10与客户端装置20之间的通信即可。
64.存储于存储部22的程序也可以由以可读取的方式记录了该程序的非易失性的记录介质m2来提供。记录介质m2例如为cd
‑
rom、usb存储器、sd卡、微型sd卡、紧凑型闪存(注册商标)等便携式存储器。在该情况下，控制部21利用未图示的读取装置从记录介质m2读取程序，并将所读取的程序安装于存储部22。存储于存储部22的程序也可以通过经由通信部23的通信来提供。在该情况下，控制部21通过通信部23获取各种程序，并将所获取的各种程序安装于存储部22。
65.通信部23具备用于通过通信网n而与服务器装置10进行通信的接口。通信部23在从控制部21输入了要发送给服务器装置10的信息的情况下，将所输入的信息发送给服务器装置10，并且通过通信网n将接收到的来自服务器装置10的信息输出给控制部21。
66.操作部24具备键盘、鼠标、触摸面板等输入接口，受理由用户进行的操作。显示部25具备液晶显示器装置等，显示要通知给用户的信息。在实施方式中，虽然设为客户端装置20具备操作部24的结构，但也可以是在客户端装置20连接键盘、鼠标等输入接口的结构。
67.以下，边参照客户端装置20的显示部25所显示的界面画面100边对实施方式涉及的模拟系统的动作进行说明。
68.图5是示出界面画面100的一例的示意图。图5所示的界面画面100示出了从客户端装置20访问服务器装置10并认证了是合法的用户之后在客户端装置20的显示部25所显示的画面的一例。客户端装置20与服务器装置10进行通信，从服务器装置10获取显示画面用的数据，从而能够使显示部25显示如图5所示的界面画面100。
69.界面画面100是具备作为ui(user interface，用户界面)的组件而配置的各种显示栏以及操作按钮的画面，构成为通过操作部24受理由用户进行的操作。
70.在图5中作为一例示出的界面画面100具备：受理周期劣化或者随时间劣化的选择的选择栏110、受理劣化机理的选择的选择栏120、显示模拟中的计算过程的显示栏130、以及受理电池信息的输入的输入栏140。
71.选择栏110具备在对周期劣化赋予模拟的执行指示时选择的单选按钮111、和在对随时间劣化赋予模拟的执行指示时选择的单选按钮112。在图5的例子中，示出指示周期劣化的模拟的单选按钮111被选择了的状态。代替地，既可以选择单选按钮112，也可以选择单选按钮111、112两者。
72.选择栏120具备在指定电阻的增加、活性物质粒子的孤立化、电解液的导电性的下降、以及电荷载体的减少作为蓄电器件的劣化机理时选择的单选按钮121～124。在图5的例子中，示出了指定电荷载体的减少作为劣化机理的单选按钮124被选择了的状态。代替地，
既可以选择单选按钮121～123中的任一个，也可以选择单选按钮121～124中的两个以上。在选择栏120中，与各单选按钮121～124对应地配置有编辑按钮121a～124a。在编辑按钮121a～124a被操作了的情况下，构成为关于对应的劣化机理而显示用于受理各种参数的设定变更的设定画面。
73.在显示栏130中，显示模拟中的计算过程。在图5的例子中，通过曲线图示出了对电荷载体的减少模拟了周期劣化以及随时间劣化的情况下的计算过程。代替地，也可以显示表示计算过程的数值数据。在显示栏130中配置有下载按钮131，构成为能够下载模拟结果。模拟结果既可以是曲线图，也可以是数值数据。代替地，模拟结果也可以通过数理模型来提供。在此，所谓数理模型，表示利用代数方程式、微分方程式以及特性参数以数学的方式记述了蓄电器件的劣化过程的模型，是通过执行模拟而获得的模型。数理模型例如由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语言、c 、java(注册商标)等市售的数值分析软件或者编程语言中使用的库、模块等的格式来提供。
74.在输入栏140中，配置有用于编辑蓄电器件的信息(电池信息)的编辑按钮141。在利用操作部24操作了编辑按钮141的情况下，客户端装置20使显示部25显示用于受理电池信息的受理画面。在电池信息的受理完成了的情况下，客户端装置20将所受理的电池信息发送给服务器装置10。服务器装置10将从客户端装置20接收到的电池信息登记到存储部12的电池表格。
75.在图5的例子中，设为通过输入栏140受理电池信息的结构。代替地，也可以按蓄电器件的每个类别、型号预先准备电池信息，通过受理针对蓄电器件的类别、型号的选择从而自动地设定电池信息。
76.在通过客户端装置20的显示部25所显示的界面画面而设定了各种条件的情况下，在服务器装置10中开始蓄电器件的劣化的模拟。实施方式涉及的服务器装置10利用电池的物理模型来执行劣化的模拟。物理模型表示第一原理模型，是遵循既定的自然现象(物理定律或者化学定律)并通过数学式等表现了蓄电器件内部的现象的模型。物理模型也称为白盒。在本领域技术人员之间认为难以通过物理模型来表现蓄电器件的劣化机理，因此至今为止也未进行利用了物理模型的劣化模拟。
77.以下，对物理模型的一例进行说明。
78.用于劣化的模拟的物理模型是以newman模型为代表的物理模型。newman模型假定在正极以及负极的各电极中均质且单一直径的球靠近排列。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。
79.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。
80.[数学式1]
[0081][0082]
在此，i1为液相电流密度(a/m2)，σ
l，eff
为液相有效传导率(s/m)，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，c1为电解质的离子浓度(mol/m3)，t

为阳离子迁移率，i
tot
为单位体积的反应电流密度(a/m3)。液相有效传导率σ
l，eff
为多孔体中的表观的传导率，大多情形是用液相体积的传导率和固相体积比率ε
s
的函数表示。
[0083]
电荷保存式是表示活性物质粒子、集电箔中的电子传导的式子，由下式表示。
[0084]
[数学式2]
[0085][0086][0087]
在此，i
s
为固相电流密度(a/m2)，为固相电位(v)，σ
s
为固相传导率(s/m)，i
tot
为单位体积的反应电流密度(a/m3)。
[0088]
扩散方程式是表示活性物质粒子中的活性物质的扩散的方程式，由下式表示。
[0089]
[数学式3]
[0090][0091]
在此，c
s
为固相中的电荷载体浓度(mol/m3)，t为时间(s)，d
s
为固相中的扩散系数(m2/s)。
[0092]
butler
‑
volmer式是表示在固相和液相的界面引起的电荷移动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。
[0093]
[数学式4]
[0094][0095]
η＝φ
s
‑
φ
l
‑
e
eq
[0096][0097]
在此，i
loc
为反应电流密度(a/m2)，i
o
为交换电流密度(a/m2)，α
a
、α
c
为氧化反应、还原反应各自的过渡系数，η为活性化过电压(v)，e
eq
为平衡电位(v)，e0为标准平衡电位(v)，z为价数，a
0x
为氧化剂浓度(mol/m3)，a
red
为还原剂浓度(mol/m3)。butler
‑
volmer式以及nernst式代替地往往使用基于实验值改变的式子。例如，也可以将交换电流密度设为电荷载体浓度、离子浓度的函数，或者作为开路电位而使用soc以及开路电位的实测数据等，适当地进行改变。特别是，在锂离子二次电池中大多情形使用soc以及开路电位的实测数据，
因此之后加以说明。也可以将上述的数学式1～数学式4的式子中的各参数设为其他物理值的函数。
[0098]
在数学式5中，示出活性物质粒子的表面的固相中的电荷载体浓度和与电荷移动反应有关的电荷载体通量的关系式。r0表示活性物质粒子的半径(m)，j
s
为电荷载体的通量(mol/m2s)。换言之，j
s
是由于电荷移动反应而消灭生成的每单位面积单位时间的电荷载体的量。
[0099]
[数学式5]
[0100][0101]
数学式6是表示电荷载体的通量j
s
和反应电流密度i
loc
的关系的式子。
[0102]
[数学式6]
[0103]
i
loc
＝zfj
s
[0104]
数学式7是表示反应电流密度i
loc
和单位体积的反应电流密度i
tot
的关系的式子。s
v
表示每单位体积的表面积即比表面积(m2/m3)。s
v
也可以由活性物质粒子的半径r0的函数表示。
[0105]
[数学式7]
[0106]
i
tot
＝s
v
i
loc
[0107]
图6是示出典型的正极材料的固相中的电荷载体浓度和开路电位(ocp)的关系的曲线图。曲线图的横轴是由数学式8定义的无量纲电荷载体浓度θ，是电荷载体浓度c
s
的函数。曲线图的纵轴是开路电位(ocp)。
[0108]
[数学式8]
[0109][0110]
在此，c
smax
为电池完全没有劣化的0周期时间点(例如电池制造时)的放电末期(＝下限电压时)的固相中的电荷载体浓度(mol/m3)。另一方面，c
smin
为电池完全没有劣化的0周期时间点(例如电池制造时)的放电初始(＝上限电压时或充满电时)的固相中的电荷载体(mol/m3)。充满电时为c
s
＝c
smin
，因此θ＝0.0，放电末期为c
s
＝c
smax
，因此θ＝1.0。伴随着电池的放电，θ平均地从0.0变化为1.0。这样，正极的开路电位ocp作为正极中的无量纲电荷载体浓度θ的函数来表示。同样地，负极的开路电位ocp作为负极中的无量纲电荷载体浓度θ的函数来表示。在负极中，c
smax
为电池完全没有劣化的0周期时间点(例如电池制造时)的放电初始(＝上限电压时或者充满电时)的固相中的电荷载体浓度(mol/m3)。另一方面，c
smin
为电池完全没有劣化的0周期时间点(例如电池制造时)的放电末期(＝下限电压时)的固相中的电荷载体浓度(mol/m3)。服务器装置10的控制部11单独地计算正极的ocp和负极的ocp，从而能够精细地模拟后述的孤立化所引起的劣化。
[0111]
代替地，控制部11也可以在放电时和充电时利用不同的开路电位ocp的值。例如，在具有高能量密度的电极材料中，确认出开路电位ocp相对于无量纲电荷载体浓度θ具有滞后。图7是示出具有高能量密度的电极材料的无量纲电荷载体浓度θ和开路电位ocp的关系
的曲线图。曲线图的横轴是无量纲电荷载体浓度θ，纵轴是开路电位ocp。如图7的曲线图所示，即使是相同的无量纲电荷载体浓度θ，在充电时和放电时，开路电位ocp的值也不同。这样的特性被称为ocp滞后或者ocp历史现象，往往在具有高能量密度的电极材料中被确认出。控制部11在对这样的电极材料进行计算的情况下，在放电时和充电时利用不同的开路电位ocp的值，从而能够实现精细的模拟。
[0112]
在实施方式中，作为锂离子电池的物理模型的一例而示出了newman模型。代替地，可利用由单个活性物质粒子表现电极的单粒子模型。关于单粒子模型，例如，参照非专利文献“single
‑
particle model for a lithium
‑
ion cell：thermal behavior，meng guo，godfrey sikha，and ralph e.white，journal of the electrochemical society，158(2)122
‑
132(2011)”公开的模型即可。只要表示充放电特性即可，代替地，也可以利用等效电路模型、多项式模型等物理模型以外的模型。即，也可以利用根据实测的输入输出数据来估计模型的系统鉴别。系统鉴别既可以是仅根据输入输出数据来估计模型的黑盒建模，也可以是在系统构造的一部分已知的情况下使其反映已知的系统构造，基于输入输出数据来估计模型的灰盒建模。关于多项式模型，例如，参照非专利文献“modeling the dependence of the discharge behavior of a lithium
‑
ion battery on the environmental temperature，ui seong kim，a jaeshin yi，a chee burm shin，taeyoung han，band seongyong park，journal of the electrochemical society，158(5)611
‑
618(2011)”公开的模型即可。
[0113]
以下，对蓄电器件的劣化机理进行说明。
[0114]
作为第1劣化机理，对构成蓄电器件的各要素中的电阻的增加进行说明。所谓基于电阻的增加的劣化机理，是电解液、电子传导构件的电阻率增加从而电池的内部电阻变大，电池的容量下降的现象。
[0115]
实施方式涉及的服务器装置10执行作为电阻增大的主要原因而包含(正极、负极)
×
(集电箔和电极之间的剥离、导电助剂的传导路径中断、电阻体被膜形成)的6个种类的模拟。
[0116]
图8是说明集电箔和电极之间的剥离的说明图。在刚刚开始使用的蓄电器件中，集电箔和电极(正极或者负极)处于相互密接的状态，集电箔和电极间的电阻比较小。然而，集电箔和电极并非结合性良好，因此由于伴随着充放电的粒子(构成电极的活性物质粒子)的膨胀收缩而在中间出现了龟裂，密接性下降，发生剥离。其结果是，流动电流的路径减少，电阻增加。
[0117]
图9是说明导电助剂的传导路径中断的说明图。蓄电器件中的电极材料在大多情况下电子传导性较差，因此通过少量添加乙炔黑等的导电性的导电助剂从而确保导电性。然而，由于伴随着充放电的粒子(构成电极的活性物质粒子)的膨胀收缩，有时导电助剂本身会被切断，或者变得不能确保导电助剂和其他导电助剂、活性物质粒子等的接触。或者，还有时导电助剂由于化学反应而消失。其结果是，流动电流的路径减少，电阻增大。
[0118]
图10是说明电阻体被膜形成的说明图。伴随着充放电，在活性物质粒子的表面形成电阻体的被膜。例如，在锂离子电池的情况下，会形成基于电解液中的有机物和锂离子构成的化合物的被膜。这种被膜由于导电性较差，因此电阻增大。
[0119]
服务器装置10的控制部11例如根据以下的数学式9或者数学式10的式子来计算电
阻增大的速度、即电导率减少的速度。
[0120]
[数学式9]
[0121][0122]
在此，r
cycle，res
表示根据周期数而电导率减少的速度(s/m/周期数)。典型地是r
cycle，res
＜0。k
0，res
为反应速度常数，例如为周期数的函数。e
a0，res
表示周期劣化的活性化能量(j/mol)，是表示温度的影响的系数。i为电流密度(a/m2)，||表示绝对值。电流密度i的大小与电极的膨胀收缩速度关联，是表示如蠕变的依赖应变速度的破坏现象的系数。α
res
为常数。k
0，res
、e
a0，res
、α
res
的值既可以由用户输入，也可以在服务器装置10中预先设定。大多情形是温度越下降则电导率的减少越快，因此优选e
a0，res
＜0.0。在活性物质粒子的膨胀收缩极少的情况、活性物质粒子仅由一次粒子构成的情况、基于粘合剂的密接强度非常高的情况、或者电阻体被膜的比电阻小到能够忽略的程度的情况等无需考虑电导率的减少的情况下，也可以通过设为k
0，res
＝0.0等，适当地无效化。
[0123]
[数学式10]
[0124][0125]
在此，r
t，res
表示由于时间经过而电导率减少的速度(s/m/s)。典型地是r
t，res
＜0。k
l，res
为反应速度常数，例如为时间的函数。代替地，k
l，res
也可以由基于实验数据的任意的函数来定义。e
a1，res
表示随时间劣化的活性化能量(j/mol)，是表示温度的影响的系数。δt为经过时间(s)。k
1，res
、e
a1，res
的值既可以由用户输入，也可以在服务器装置10中预先设定。
[0126]
若将n周期时间点的传导率设为σ
s
(n)，则σ
s
(n 1)由在σ
s
(n)上加上周期劣化速度和1个周期的随时间劣化速度的数学式11的式子表示。若注意到r
cycle，res
＜0以及r
t，res
＜0，则典型地是σ
s
(n 1)<σ
s
(n)，伴随着周期数增加、时间的经过而传导率下降。
[0127]
[数学式11]
[0128]
σ
s
(n 1)＝σ
s
(n) r
cycle，res
r
t，res
[0129]
在实施方式中，对通过数学式9以及数学式10的式子计算电导率减少的速度的结构进行了说明，但运算式只不过为例示，也可以基于实验结果、文献数据等自由地改变。
[0130]
在实施方式中，对将电导率减少的速度作为周期数或者经过时间的函数来计算的结构进行了说明。代替地，控制部11也可以利用设为soc的上限以及下限的函数的数学式12来计算电阻增加的速度。在此，所谓soc的上限以及下限，表示电池的使用范围中的上限以及下限。
[0131]
[数学式12]
[0132][0133]
关于电阻的增加等的劣化发展，可以说充放电导致的膨胀收缩所引起的应力是原因。已知膨胀收缩的大小与soc的使用范围有关系，特别是已知通过使用到soc的下限从而膨胀收缩变大。因此，作为soc的上限和下限的函数赋予劣化速度为宜。在无通电的情况下，
不发生膨胀收缩，因此大多情形只要仅考虑周期劣化就足够了。控制部11通过将以soc的上限值soc
max
和下限值soc
min
为自变量的函数作为因数相乘的数学式12，能够计算根据周期数而电阻增加的速度。上限值soc
max
以及下限值soc
min
的值既可以由用户输入，也可以在服务器装置10中预先设定。在大多数的情况下，已知(soc
max
‑
soc
min
)的值越大则电阻增大的速度越快，因此优选利用随着(soc
max
‑
soc
min
)变大而反应速度变快的函数。
[0134]
在决定电阻的增大的速度式中，虽然利用了k
0，res
、e
a0，res
、α
res
、k
1，res
、e
al，res
、soc
max
、soc
min
的参数，但对于这些值，也可以关于集电箔和电极之间的剥离、导电助剂的传导路径中断、电阻体被膜形成而在正极以及负极中利用不同的值。代替地，这些值也可以根据需要将一部分或者全部设为相同的值。这些值也可以在充电过程和放电过程中为不同的值。
[0135]
作为第2劣化机理，对活性物质粒子的孤立化进行说明。所谓基于活性物质粒子的孤立化的劣化机理，是由于充放电导致的膨胀收缩的反复而活性物质粒子破裂，电荷载体无法脱离插入的区域逐渐增加，可进行活性物质粒子的电荷载体的吸留/释放的地方减少，能够贮存的电量即电池容量减少的现象。所谓吸留，是在固相内即活性物质粒子内保持电荷载体的现象。所谓释放，是电荷载体排出到活性物质粒子外的现象。
[0136]
服务器装置10的控制部11通过数学式13或者数学式14的式子来计算活性物质粒子的孤立化发展的速度。
[0137]
[数学式13]
[0138][0139]
在此，r
cycle，iso
表示根据周期数而活性物质粒子的孤立化发展的速度(1/周期数)。典型地是r
cycle，iso
＜0。k
0，iso
为反应速度常数，例如是周期数的函数。e
a0，iso
表示周期劣化的活性化能量(j/mol)，是表示温度的影响的系数。i为电流密度(a/m2)。电流密度i的大小与电极的膨胀收缩速度关联，是表示如蠕变、龟裂进展的依赖应变速度的破坏现象的系数。α
iso
为常数。k
0，iso
、e
a0，iso
、α
iso
的值既可以由用户输入，也可以在服务器装置10中预先设定。
[0140]
[数学式14]
[0141][0142]
在此，f
t，iso
表示随着时间经过而活性物质粒子的孤立化发展的速度(1/s)。典型地是r
t，iso
<0。k
1，iso
为反应速度常数，例如是时间的函数。代替地，k
1，iso
也可以由基于实验数据的任意的函数来定义。e
a1，iso
表示随时间劣化的活性化能量(j/mol)，是表示温度的影响的系数。δt为经过时间(s)。在电池内部的应力低的情况下，仅随时间而孤立化发展的情形较少，但在从外部受到强力的约束而处于高应力状态的情况下难以忽略。k
1，iso
、e
a1，iso
的值既可以由用户输入，也可以在服务器装置10中预先设定。
[0143]
若将n周期时间点的活性物质粒子的固相体积比率设为ε
s
(n)，则ε
s
(n 1)由在ε
s
(n)上加上周期劣化速度和1个周期的随时间劣化速度的数学式15的式子表示。
[0144]
[数学式15]
[0145]
ε
s
(n 1)＝ε
s
(n) r
cycle，iso
r
t，iso
[0146]
在此，对若活性物质粒子的固相体积比率ε
s
下降则蓄电器件劣化，即在蓄电器件中可进行电荷载体的吸留的地方减少，能够贮存的电量即电容量减少的理由进行说明。
[0147]
利用吸留的电荷载体的最小浓度c
smin
和最大浓度c
smax
对电容量的减少进行说明。在正极的情况下，成为最大浓度的是放电末期，成为最小浓度的是充满电时。为了计算这些电荷载体浓度所需的体积是吸留的电荷载体能够存在的相的体积。若将电极的表观体积(例如，涂敷面积
×
涂敷厚度)设为v
app
(m3)，将活性物质粒子在制造时的电极中所占的固相体积比率设为ε
s0
，则吸留的电荷载体能够存在的相的体积为v
app
ε
s0
。若将制造时的电池容量设为q0(c或者ah)，则数学式16成立。
[0148]
[数学式16]
[0149][0150]
若该电池劣化，电极的孤立化发展，则贡献于蓄电的活性物质粒子的固相体积比率ε
s
比ε
s0
下降。若将活性物质粒子的固相体积比率成为ε
s
时的电池容量设为q，则数学式17成立。
[0151]
[数学式17]
[0152]
q＝zfv
app
ε
s
(c
smax
‑
c
smin
)
[0153]
从数学式16和数学式17中除掉不必要的文字，得到数学式18。
[0154]
[数学式18]
[0155][0156]
即，示出若ε
s
小于ε
s0
则q小于q0。这是由于孤立化而电池容量下降的理由。
[0157]
在实施方式中，对通过数学式13以及数学式14的式子来计算活性物质粒子的孤立化发展的速度的结构进行了说明，但运算式只不过为例示，也可以基于实验结果、文献数据等自由地改变。
[0158]
在实施方式中，对将活性物质粒子的孤立化发展的速度作为周期数或者经过时间的函数来计算的结构进行了说明。代替地或者追加地，控制部11也可以利用与以发生通电方向的切换时的soc的上限以及下限的函数为因数的数学式12同样的式子，计算活性物质粒子的孤立化发展的速度。上限值soc
max
以及下限值soc
min
的值既可以由用户输入，也可以在服务器装置10中预先设定。在大多数的情况下，已知(soc
max
‑
soc
min
)的值越大则孤立化的发展速度越快，因此优选利用随着(soc
max
‑
soc
min
)变大而反应速度变快的函数。也可以利用总通电电量来代替周期数。
[0159]
[数学式19]
[0160][0161]
在决定孤立化的进展的速度式中，虽然利用了k
0，iso
、e
a0，iso
、α
iso
、k
1，iso
、e
a1，iso
、soc
max
、soc
min
的参数，但这些值优选在正极以及负极中利用不同的值。因而，能够将整个电池的孤立化的原因之中正极的贡献量和负极的贡献量分离来模拟。在活性物质粒子的膨胀收缩极少的情况、活性物质粒子仅由一次粒子构成的情况等无需考虑孤立化的情况下，也
可以设为k
0，iso
＝0.0等，适当地无效化。上述的值也可以在充电过程和放电过程中是不同的值。
[0162]
作为第3劣化机理，对电解液中的导电性的下降进行说明。所谓基于电解液中的导电性的下降的劣化机理，是由于电荷的载流子消失导致的导电性下降、电极体内的微小气泡产生导致的导电性的下降、溶剂化的分子构造变化、分隔件的堵塞等，电解液的电阻率增加，电池的内部电阻变大，容量下降的现象。电荷的载流子消失主要在活性物质粒子的表面形成了电阻体被膜的情况下发生。
[0163]
已知若反复充放电，则电解液中的锂离子会减少。电解液的导电率是锂离子浓度的函数，已知一般地在初始制造时是最大，但会随着锂离子浓度的下降而下降。图11是示出电解液中的锂离子浓度和离子导电率的关系的曲线图。图11所示的曲线图的横轴表示电解液中的锂离子浓度，纵轴表示离子导电率。电解液中的锂离子浓度和离子导电率的关系大多情形成为如图11所示的关系。服务器装置10的控制部11能够通过与数学式5以及数学式6同样的函数来计算导电性的下降速度。代替地，控制部11也可以利用与以soc的上限以及下限的函数为因数的数学式8同样的式子来计算导电性的下降速度。代替地，不仅是离子的导电率，也可以变更扩散系数。
[0164]
电解液的锂离子浓度减少的主要原因可认为是，由于极其微量的电解液在正极的氧化反应的生成物等，电解质盐作为不溶物析出。作为其结果，发生了捕获比被负极中的电解液的还原分解消耗的电子数多的锂离子的反应。随着该反应发展，电解液中的锂离子浓度逐渐下降，导致导电度的下降。
[0165]
作为第4劣化机理，对参与充放电的电荷载体的减少进行说明。所谓基于电荷载体的减少的劣化机理，是在充电时在电极的表面中电解液中的离子由于副反应而消失的现象。
[0166]
例如，在锂离子电池的情况下，在电解液中的锂离子进入石墨时(即，充电时)，除了主反应(li

e
‑
6c
→
lic6)以外，还发生lic6与有机物等反应而作为电阻体被膜附着在电极活性物质粒子表面的副反应。主反应为可逆反应，若反向施加电压，则引起li
→
li

e
‑
的反应，但副反应是不可逆的。即，一旦成为了电阻体被膜的锂离子以后变得无法参与充放电，容量下降。将该机理称为参与充放电的电荷载体的减少(或者，容量平衡偏移)。关于第4劣化机理，电解液的锂离子浓度下降是原因，并非是电极材料劣化。即，第4劣化机理有可能在解体清洗后再利用。
[0167]
关于第4劣化机理，已知在锂离子电池的情况下根据随时间经过以及周期两者而加速。在充电时，如li

e
‑
6c p
→
xlic6 (1
‑
x)li
sei
的反应式表示的那样，除了生成li的主反应(理想地是x＝1)以外，还生成li
sei
这样的副生成物。p是成为副生成物的来源的物质。在此，x：(1
‑
x)是主反应：副反应的计量比，但通常为(1
‑
x)/x＜＜1，副反应的计量系数非常小。副反应的计量系数乘以电流密度和电极的表面积并除以法拉第常数后的锂离子从电解液消失。为了表现本机理，在将液相中的li

的消失量设为j
li
(mol/m2s)时，只要将向固相流入的li的流入量j
li
(mol/m2s)设为j
li
＝xj
li
即可。
[0168]
x也可以适当设为上限值soc
max
以及下限值soc
min
、温度t、电流密度i的函数。例如，也可以设为如数学式20记载的那样的函数。h是规定为适合实验数据的任意的函数。注意的是0.0≤x≤1.0。
[0169]
[数学式20]
[0170]
x＝h(soc
max
，soc
min
，t，|i|)
[0171]
副反应除了充电时以外，即使不通电也可发生，但它们基于实测数据而将锂离子的消失速度r
li
作为时间的函数(r
li
＝g(t))来赋予为宜。作为函数g，往往使用的是与时间t的平方根成比例的函数。函数g也可以进一步包含与温度有关的因子。
[0172]
第4劣化机理中的参与充放电的电荷载体的减少与第1劣化机理中的电阻体被膜的形成、以及第3劣化机理中的电解液中的导电性的下降有关系。即，原因均在于电解液中的锂离子由于不可逆反应变得不能使用而沉积于电极表面。在本技术的模拟中，能够将以往零散地处理的这些现象建立关联来计算。
[0173]
例如，在将电阻体被膜的厚度设为δ(m)，将质量密度设为ρ
film
(kg/m3)的情况下，成为数学式21那样。m为被膜物质的分子量(kg/mol)。
[0174]
[数学式21]
[0175][0176]
数学式22所示的式子表示直到时刻t(s)为止的由于遍及电极活性物质粒子表面积s(m2)形成被膜而从电解液消失的锂离子的总量(mol)。若将该式子和在第3劣化机理中叙述的电解液中的锂离子浓度下降关联起来，则能够将电阻体被膜的生长、电解液中的导电性的下降、电荷载体的减少建立关联来计算。
[0177]
[数学式22]
[0178][0179]
由电阻体被膜产生的欧姆过电压如数学式23那样表示。在此，r
film
为电阻体被膜的电阻率(ωm2)。
[0180]
[数学式23]
[0181]
η
film
＝r
film
δi
loc
[0182]
以下，对服务器装置10以及客户端装置20的动作进行说明。
[0183]
图12是说明服务器装置10以及客户端装置20所执行的处理的过程的流程图。客户端装置20的控制部21在用户认证后接收从服务器装置10发送的显示画面用的数据，并将界面画面100显示于显示部25(步骤s101)。控制部21通过显示于显示部25的界面画面100受理模拟条件(步骤s102)。在界面画面100中，例如，受理周期劣化或者随时间劣化的选择、劣化机理的选择以及电池信息的输入。
[0184]
控制部21将通过界面画面100受理到的模拟条件通过通信部23发送给服务器装置10(步骤s103)。
[0185]
服务器装置10由通信部13接收从客户端装置20发送的模拟条件(步骤s104)。
[0186]
服务器装置10的控制部11基于通过通信部13接收到的模拟条件来执行模拟(步骤s105)。此时，控制部11选择与模拟条件对应的模拟程序，对所选择的模拟程序应用模拟条件，由此模拟蓄电器件的劣化。控制部11也可以将通过步骤s104接收到的模拟条件与在用
户认证时输入的用户id建立关联地存储于存储部12。在执行了模拟的情况下，控制部11通过通信部13将计算结果发送给客户端装置20(步骤s106)。在步骤s106中，也可以每当获得某个时间步幅或者某个周期中的计算对象的值(每个构成构件的电阻、孤立化区域的体积比例、电解液的扩散系数或者离子导电率、电池的膨胀率等)时，随时将计算结果发送给客户端装置20。
[0187]
客户端装置20由通信部23接收从服务器装置10发送的计算结果(步骤s107)。客户端装置20的控制部21将接收到的计算结果作为模拟中的计算过程而显示于界面画面100的显示栏130(步骤s108)。用户通过参照显示于显示栏130的计算过程，从而能够掌握由服务器装置10进行的模拟是否已完成。
[0188]
接下来，在界面画面100中下载按钮131被操作了的情况下，控制部21通过通信部23将模拟结果的下载请求发送给服务器装置10(步骤s109)。
[0189]
服务器装置10在从客户端装置20接收到下载请求的情况下(步骤s110)，将模拟结果发送给客户端装置20(步骤s111)。在步骤s111中服务器装置10发送的模拟结果是表示每个构成构件的电阻的值、孤立化区域的体积比例、电解液的扩散系数或者离子导电率、所减少的电荷载体量、与初始状态比较的电池的膨胀率等如何与经过时间、周期数一起变化的数据。模拟结果也可以是经过时间、周期数以及物理值的3列的数值数据。代替地，也可以是根据数值数据生成的曲线图、等高线图或者动画。代替地，也可以是符合商用模拟软件的形式的库的形式。代替地，也可以包括包含电化学的劣化模拟用的模拟程序。下载的文件形式也可以根据用户使用的数值分析软件、程序语言使得能够由用户选择希望的形式。
[0190]
客户端装置20由通信部23接收从服务器装置10发送的模拟结果(步骤s112)。客户端装置20的控制部21使显示部25显示接收到的模拟结果(步骤s113)。若已知每个构成构件的电阻的值、和电解液的扩散系数或者离子导电率，则能够计算通电时的发热量，因此客户端例如能够实施温度的模拟。因而，能够进行冷却设计、热量管理的设计。若已知孤立化区域的体积比例和所减少的电荷载体量，则可知电极材料的劣化，因此客户端例如能够进行生命周期预测、再利用率的预测。若已知与初始状态比较的情况下的电池的膨胀率，则客户端例如能够进行模块壳、电池的罐壳体等的强度设计。
[0191]
伴随劣化的电池的膨胀包含在电池内部的气体产生导致的膨胀、电极的破裂导致的体积膨胀、以及伴随充放电的电极的膨胀收缩。其中，气体产生导致的膨胀和电极的破裂导致的体积膨胀是如通过一次的充放电而变得比原始的体积大的不可逆的膨胀收缩。另一方面，伴随充放电的电极的膨胀收缩是如在进行了一次的充放电之后恢复到原始的体积的可逆的膨胀收缩。
[0192]
表示膨胀的式子例如可考虑数学式24～数学式26。
[0193]
[数学式24]
[0194]
α
gas
＝k0(t)
[0195]
在此，α
gas
为气体产生导致的相对于原始的体积的线膨胀系数。数学式24是将气体产生导致的膨胀作为温度t的函数表示的式子。即，越是高温则蒸汽压力越上升，因此容易发生电解液的蒸发、从电极的气体的脱离。
[0196]
[数学式25]
[0197]
α
crack
＝f(ε
s0
‑
ε
s
)
[0198]
在此，α
crack
为电极破裂导致的相对于原始的体积的线膨胀系数，ε
s0
为制造时的电极的有效活性物质粒子体积比例，ε
s
为任意时间点处的电极的有效活性物质粒子体积比例。所谓有效活性物质粒子体积比例，是电极的固体部分的体积之中没有孤立化的部分的体积比例。若活性物质粒子破裂而有效活性物质粒子体积比例ε
s
下降，则(ε
s0
‑
ε
s
)增加。数学式25是将电极破裂导致的膨胀作为表示电极的破裂量的(ε
s0
‑
ε
s
)的函数来表示的式子。
[0199]
[数学式26]
[0200]
α＝g(α
gas
，α
crack
)
[0201]
数学式26表示总线膨胀系数，是以气体产生导致的膨胀和电极破裂导致的膨胀为自变量的函数。
[0202]
根据电池种类、电池材料，膨胀的式子可适当变更，因此并不限定于上述的数学式24～数学式26。
[0203]
图13是示出膨胀率的随时间变化的曲线图。图13所示的曲线图的横轴表示时间(或者周期数)，纵轴表示膨胀率。电池的膨胀率如图13的曲线图所示，成为递减且单调增加的分量和伴随充放电发生膨胀收缩的分量之和。前者是不可逆的(塑性的)膨胀，后者是可逆的(弹性的)膨胀。不可逆的膨胀如作为随时间、周期数的函数而增加那样赋予，膨胀率和经过时间、周期数的关系通过实验预先获取为宜。在不直接利用实验数据而简单地进行的情况下，还能够通过以经过时间、周期数为自变量的等比数列来定义膨胀率。例如，若将1个周期中的膨胀率的增加量设为r(典型地是0＜r＜1)，则n个周期后的膨胀率以α0为常数而通过数学式27来表示。
[0204]
[数学式27]
[0205][0206]
劣化模拟模型也可以包含应力应变模型、疲劳模型。已知大多数的电极材料伴随着充放电会引起体积变化。特别是，在锂离子电池的电极材料中，电荷载体的锂的脱离插入伴随的体积变化显著。通常，电池受树脂材料、金属材料以及高强度钢等约束，因此在电极材料发生膨胀时产生较大的内部应力，在活性物质粒子可能产生微小的裂纹(龟裂)。该裂纹成为前述的活性物质粒子的孤立化的原因。因而，希望不提高活性物质粒子内的应力的设计。
[0207]
因此，在进行构造模拟时，作为活性物质粒子中的电荷载体浓度的函数，将应变施加于应力
‑
应变关系式，从而能够进行考虑了充放电的电极的膨胀收缩导致的应力应变计算。电荷载体浓度以及应变的函数形式也可以是成比例的，还可以是其他任意的函数。
[0208]
例如，也可以是，本模型的计算电化学的部分与数值分析软件的电路网连接，计算应力应变的部分与市售的数值分析软件(有限要素法的构造分析模拟软件等)连接。由此，还能够同时联动地计算电池的劣化和应力应变。
[0209]
劣化模拟模型也可以包含导热模型。在劣化发展的电池中，电阻的增加、电解液中的导电性的下降发展的电池具有发热量变大的倾向。一般地，越是高温则劣化发展越快的情形较多，温度管理也在抑制电池的劣化的方面是重要的因子。
[0210]
发热量能够由以下的式子来算出。
[0211]
(发热量)＝(电流)
×
(欧姆过电压 活性化过电压)＝(电流)
×
(端子间开路电压
‑
端子间电压)
[0212]
例如，也可以是，本模型的计算电化学的部分与数值分析软件的电路网连接，计算热的部分与市售的数值分析软件的热电路网计算部分连接。由此，还能够同时联动地计算电池的劣化和发热。
[0213]
如以上，在实施方式中，能够考虑劣化机理来模拟蓄电器件的劣化，并将模拟结果提供给用户。根据需要，能够将作为模拟了蓄电器件的劣化的结果而获得的数理模型提供给用户，因此在客户端装置20中能够利用从服务器装置10下载的数理模型在希望的条件下获取蓄电器件或包含蓄电器件的系统的模拟结果。客户端装置20也可以从服务器装置10下载在算出模拟结果时使用的模拟程序。
[0214]
在使用下载到客户端装置20的模拟程序时，也可以将与服务器装置10通信并接受用户认证作为要件。此时，输入到客户端装置20的模拟的条件也可以发送至服务器装置10。
[0215]
公开的实施方式在所有方面均为例示，并非限制性的。本发明的范围由请求的范围示出，包含与请求的范围等同的意思以及范围内的所有的变更。
[0216]
例如，在本实施方式中，列举电解质为液体的卷绕式锂离子电池作为例子。代替地，也可以是全固体锂离子电池、双极型锂离子电池(电极被电串联连接的电池)、锌空气电池、钠离子电池、铅电池等，能够不限定电池种类地应用本技术的模拟方法。
[0217]
在本说明书中，例示了通过服务器装置10和客户端装置20之间的通信来实施模拟的方式。代替地，也可以是如下方式，即，服务器管理者将模拟程序以dvd
‑
rom等存储介质的手段提供给客户端利用者，在客户端终端本地实施模拟。作为提供手段，可以是经由通信的下载形式。即，在客户端装置20的控制部21执行了所述模拟程序的情况下，客户端装置20构成为作为如下的本技术的开发支援装置发挥功能，即，受理与蓄电器件的劣化机理有关的选择信息，利用所选择的化机理来执行蓄电器件的劣化模拟，并输出模拟结果。
[0218]
符号说明
[0219]
10 服务器装置；
[0220]
11 控制部；
[0221]
12 存储部；
[0222]
13 通信部；
[0223]
14 操作部；
[0224]
15 显示部；
[0225]
20 客户端装置；
[0226]
21 控制部；
[0227]
22 存储部；
[0228]
23 通信部；
[0229]
24 操作部；
[0230]
25 显示部；
[0231]
n
ꢀꢀ
通信网。