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ECM パラメータ化 ツールは、実験的なバッテリーサイクリングデータに等価回路モデル (ECM) を直接ブラウザ内でフィットします。すでにプロジェクトにアップロードされた測定をフィットしたり、独自のファイルをアップロードしたり、組み込みの例データセットの 1 つを使用したりして、充電状態 (SOC) の関数として OCV、R0、RC ペアパラメータを抽出できます。 ツールを起動する方法は 2 つあります:
  • プロジェクト内 — プロジェクトサイドバーから ECM Fitting ページを開きます。プロジェクトのセルのいずれかにすでに添付されている測定を選択でき、結果はプロジェクトに保存されます。
  • スタンドアロンデモ — studio.ionworks.com/ecm-demo に直接アクセスします。ログインは不要で、何も保存せずに例データセットを試したり、一時的なファイルをアップロードしたりできます。

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仕組み

このツールは、開回路電圧 (OCV) ソース、直列抵抗 (R0)、1 つ以上の RC ペアからなる回路を時系列の電圧・電流データにフィットします。フィッティングプロセスは、SOC の滑らかな関数としてパラメータを抽出します。 回路構造は次のようになります: 
  ┌───[ R0 ]───┬───[ R_rc1 ]───┬───[ R_rc2 ]───┐
  │             │               │               │
 OCV         [ C_rc1 ]       [ C_rc2 ]         V_terminal
  │             │               │               │
  └─────────────┴───────────────┴───────────────┘
各 RC ペアは動的分極挙動の異なる時間スケールを捉えます。RC ペアが多いほど精度の高いフィットが得られますが、モデルの複雑さも増します。

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プロジェクト内で測定をフィットする

特定のプロジェクトとセルにフィットを関連付け、すでにアップロード済みの測定を使用したい場合、このワークフローを使用します。
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プロジェクトから ECM Fitting を開く

プロジェクトを開き、サイドバーで ECM Fitting をクリックします。ページには、プロジェクト内のセルと各セルに添付された測定が一覧表示されます。
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1 つ以上の測定を選択する

フィットしたいセル測定を選択します。フィットを実行する前に正しいデータかどうかを確認できるように、電圧と電流トレースのプレビュープロットが表示されます（複数選択時は各測定のプロット）。電圧、電流、時間データを持つ time_series 測定のみフィットできます。プロパティおよびファイル型の測定はピッカーに表示されません。複数の測定を選択して、1 つの ECM として一括フィットすることもできます。各測定が動作範囲の異なる部分をカバーする場合（例えば、異なる SOC でのパルス列や異なるセルインスタンスからのデータ）に有用です。フィッターは各測定を 1 つのセグメントとして扱い、すべての測定にわたって SOC 依存パラメータの単一セットを共有します。
3

フィットを設定して実行する

ツールの使用に記載の通り、RC ペアの数 (0–5) を設定し、Fit OCV を切り替えます。2 つ以上の測定を選択した場合、設定カードで測定ごとに初期 SOC (0–1) を入力する必要があります。これにより、各セグメントが SOC 軸上のどこから始まるかをフィッターに伝え、セグメントを連結できるようにします。容量は、選択したすべての測定で共有される単一の値のままです（データから推定する場合は空欄のままにします）。単一の測定の場合、初期 SOC フィールドはオプションのままで、空欄の場合は自動的に推定されます。Parameterize ECM をクリックして開始します。
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結果をプロジェクトに保存する

フィットが完了したら、結果を確認して Save をクリックし、フィットされたパラメータセットをプロジェクトのセルに添付します。保存されたフィットはセルの測定履歴に表示され、パラメータ化モデルの作成時の出発点として使用できます。

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ツールの使用

studio.ionworks.com/ecm-demo のスタンドアロンデモと、プロジェクト内のフィット設定ステップは同じコントロールを共有します。
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データを選択する

組み込みの例データセットから選択するか、独自のサイクリングデータファイルをアップロードします。（プロジェクト内では、上記のように代わりにプロジェクトのセルの 1 つに添付された測定を選択します。）組み込みの例 には、公開された文献のセル（Chen 2020、Ecker 2015、Prada 2013 など）やドライブサイクルプロファイル（UDDS、mixed current）が含まれます。各例は推奨される RC ペア数を示します。アップロードしたファイル は自動的に検出され解析されます。このツールは、CSV、Excel、BaSyTec、Maccor、Biologic などの一般的なサイクラー形式をサポートします。ファイルには時間、電圧、電流の列が含まれている必要があります。Open-circuit voltage [V] 列が存在する場合は、OCV をフィットする代わりに直接使用できます。
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フィットを設定する

RC ペア の数 (0–5) を設定します。RC ペアが多いほど速いダイナミクスを捉えられますが、複雑さも増します。推奨値はデータに依存します — 例データセットには推奨数が表示されています。Fit OCV をオン/オフに切り替えます。データに測定済み OCV 列が含まれている場合、OCV フィッティングを無効にして提供された値を直接使用し、R0 と RC パラメータのみをフィットできます。
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結果を表示する

フィット後、次が表示されます:
  • Model vs. data 電圧比較プロットと RMSE
  • OCV(SOC) と R0(SOC) パラメータカーブ
  • 各 RC ペアの R_rc(SOC)、C_rc(SOC)、τ_rc(SOC) カーブ
完全な RC ペアパラメータには、組織で ECM 結果アクセスが有効になっている必要があります。アクセスのリクエストは [email protected] までお問い合わせください。

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CSV として結果をダウンロード

フィットが完了したら、結果ヘッダーの Download CSV ボタンをクリックして、フィットされたパラメータをエクスポートします。 CSV には次の列を持つ 200 個の補間 SOC 点が含まれます:
列説明
SOC充電状態 (0 から 1)
OCV [V]開回路電圧
R0 [mOhm]直列抵抗（ミリオーム）
R_rc_N [mOhm]RC ペア N の抵抗
C_rc_N [F]RC ペア N の容量
tau_N [s]RC ペア N の時定数
フィットされた各 RC ペアの列はこのパターンに従います（例: R_rc_1、R_rc_2、…）。
RC ペア列は、組織で ECM 結果アクセスが有効になっている場合にのみ含まれます。それ以外の場合、CSV には SOC、OCV、R0 のみが含まれます。アクセスのリクエストは [email protected] までお問い合わせください。

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データ要件

サイクリングデータには次が含まれている必要があります:
  • Time [s] — 秒単位の時間
  • Voltage [V] — 端子電圧
  • Current [A] — 印加電流
任意で Open-circuit voltage [V] を含めると、OCV フィッティングをスキップして測定された OCV を直接使用できます。
このツールは形式検出に ionworksdata を使用するため、一般的なサイクラーからエクスポートされたデータは通常自動的に認識されます。

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次のステップ