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プロトコルビルダーは、Ionworks Studio で Universal Cycler Protocol (UCP) ファイルを作成するためのビジュアルエディタです。ステップの追加と設定、グローバルパラメータと安全制限の設定、生成された YAML のリアルタイムプレビューが可能です。YAML を手書きする必要はありません。

はじめに

Studio の Protocol Builder ページからプロトコルビルダーを開きます。エディタには2つのパネルがあります:
  • 左パネル — グローバル設定とステップリストを含むステップエディタ
  • 右パネル — 変更に応じて更新されるライブ YAML プレビュー

グローバル設定

エディタ上部の折りたたみ可能な Global Settings セクションで、プロトコル全体のデフォルトを設定できます:
  • Initial state — SOC パーセンテージ(0〜100%)または電圧としてセルの初期状態を設定
  • Initial temperature — 周囲温度(°C)
  • Resolution — シミュレーション出力の時間、電圧、電流の分解能

安全制限

任意のステップで超過した場合にステップを終了するグローバル安全制限を定義できます:
制限説明
Voltage min / max電圧の下限および上限(V)
Temperature min / max温度の下限および上限(°C)
Charge current max最大充電電流(A)
Discharge current max最大放電電流(A)
これらは UCP 形式safety_limits セクションに対応します。

ステップの追加

Add Step をクリックして、利用可能なステップタイプの分類メニューを開きます: 一般的なステップ:
  • Charge — 定電流、定電圧、定電力、または C-rate 充電
  • Discharge — 定電流、定電圧、定電力、または C-rate 放電
  • Rest — 開回路休止期間
  • Drive — CSV ファイルからのドライブサイクル
高度なステップ:
  • EIS — 電気化学インピーダンス分光法スイープ
  • Waveform — カスタム波形ステップ
  • Ambient temperature — プロトコル途中での周囲温度の変更
  • Step block — ステップを名前付きの繰り返し可能なブロックにグループ化
制御フロー:
  • Control — 変数の設定またはプログラマティックロジックの追加
  • Subroutine — 再利用可能なステップシーケンスの呼び出し
  • Increment cycle number — サイクルカウンターの進行
  • End / Pause — プロトコルの終了
各ステップはスライドアウトエディタで開き、パラメータ、制御モード、終了条件を設定します。

ステップの編集

任意のステップカードをクリックしてエディタを開きます。ステップタイプに応じて、以下を設定できます:
  • Mode — 制御モード(C-rate、Current、Power、または Voltage)
  • Value — セットポイント。固定値または input["..."] 構文を使用したパラメータ化された式
  • Duration — 最大ステップ持続時間(秒)
  • End conditions — 1つ以上の終了条件(電圧、電流、C-rate、容量、温度、または持続時間の閾値)。微分ベースの終了条件(d/dt)にも対応
  • Variables — ステップ完了後に値を計算する set_variable エントリの定義
  • Notes — 自由テキストの注釈
ステップの値と終了条件で FixedInput を切り替えることで、 パラメータ化されたプロトコルを作成できます。Input 式は UCP リファレンス に記載されている input["name"] 構文を使用します。

ドライブサイクルステップ

Drive ステップでは、時間-電流または時間-電力プロファイルを含む CSV ファイルをアップロードできます。ビルダーはアップロードされた波形のチャートプレビューを表示し、ファイル名からステップ名を自動設定します。

終了条件

各終了条件は、変数、演算子(< または >)、および閾値を指定します。以下の設定も可能です:
  • 微分終了条件 — 変数の変化率(d/dt)に基づいて終了
  • Goto — 条件が満たされたときに名前付きステップブロックにジャンプ

ステップの整理

プロトコルビルダーは、ステップの順序と構造を管理するためのツールを提供します:
  • 上下に移動 — リスト内でステップの順序を変更
  • 複製 — ステップ(またはネストされたすべてのステップを含むブロック全体)のコピーを作成
  • ブロックにラップ — 複数のステップを選択してオプションの repeat 回数を持つ新しいステップブロックにグループ化
  • ブロックに移動 — 選択したステップを既存の名前付きブロックに移動
  • ブロックから取り出す — ブロック内のステップを親レベルに昇格
ステップブロックは任意のネストをサポートしているため、ブロックを他のブロック内に配置して複雑なループ構造を作成できます。

YAML プレビューとインポート/エクスポート

右パネルには生成された YAML がリアルタイムで表示されます。このパネルから以下の操作が可能です:
  • クリップボードにコピー — 完全な YAML をクリップボードにコピー
  • ダウンロード — プロトコルを .yaml ファイルとして保存
  • アップロード — 既存の .yaml または .yml ファイルをインポートしてエディタに読み込み
  • 手動編集 — テキストエディタに切り替えて YAML を直接編集し、変更をビジュアルエディタに反映
アップロードされた YAML および手動で編集された YAML は、適用前にバリデーションされます。 YAML にエラーが含まれている場合、バリデーションメッセージが表示され、 エラーが解決されるまで変更は適用されません。

バリデーション

プロトコルビルダーは2つのレベルでプロトコルをバリデーションします:
  1. フロントエンドバリデーション — 編集中に構造、必須フィールド、一般的なミス(重複するブロック名や不足している終了条件など)をチェック
  2. バックエンドバリデーション — シミュレーションエンジンとの互換性を含む、より詳細なチェックのためにプロトコルをサーバーに送信
バリデーションエラーは、グローバル設定とステップリストの間にアラートとして表示されます。シミュレーションでプロトコルを使用する前に、報告された問題を修正してください。

次のステップ

UCP リファレンス

Universal Cycler Protocol YAML 形式の完全なリファレンス。

実験テンプレート

一般的なバッテリーテストプロトコル用の組み込みテンプレートを使用。