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公開番号2025099022
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023215347
出願日2023-12-21
発明の名称表示装置、インピーダンス測定装置および表示方法
出願人日置電機株式会社
代理人個人
主分類G01R 27/02 20060101AFI20250626BHJP(測定;試験)
要約【課題】電流-電圧特性グラフなどを利用して測定対象の動作状態や性能評価を正確に把握可能な表示装置を提供する。
【解決手段】端子T1,T2を介して測定対象DUT1を入出力する直流電流の電流値に対する端子の間の直流電圧の電圧値の特性を示す電流-電圧特性グラフ、入出力する直流電流の電流値に対する端子を介して入出力する電力の電力値の特性を示す電流-電力特性グラフ、および入出力する直流電流の電流値に対する測定対象DUT1のインピーダンスの特性を示す電流-インピーダンス特性グラフのうちの少なくとも1つの特性グラフを表示画面に表示させる処理部4を備えている表示装置であって、処理部4は、表示画面上に表示されている1つの特性グラフ上の複数の測定点のうちの1つの測定点が選択されたときに、選択された測定点に対応する電流値の直流電流が流れているときの測定対象DUT1のコールコールプロットを表示画面上に表示する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
一対の端子を介して測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子の間の直流電圧の電圧値の特性を示す電流－電圧特性グラフ、前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子を介して入出力する電力の電力値の特性を示す電流－電力特性グラフ、および前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該測定対象のインピーダンスの特性を示す電流－インピーダンス特性グラフのうちの少なくとも１つの特性グラフを表示画面に表示させる処理部を備えている表示装置であって、
前記処理部は、前記表示画面上に表示されている前記１つの特性グラフ上の複数の測定点のうちの１つの測定点が選択されたときに、当該選択された前記測定点に対応する電流値の前記直流電流が流れているときの前記測定対象のコールコールプロットを前記表示画面上に表示する表示装置。
続きを表示（約 1,500 文字）【請求項２】
一対の端子を介して測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子の間の直流電圧の電圧値の特性を示す電流－電圧特性グラフ、前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子を介して入出力する電力の電力値の特性を示す電流－電力特性グラフ、および前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該測定対象のインピーダンスの特性を示す電流－インピーダンス特性グラフのうちの少なくとも１つの特性グラフを表示画面に表示させる処理部を備えている表示装置であって、
前記処理部は、前記１つの特性グラフ上の複数の測定点にそれぞれ対応する電流値の前記直流電流が流れているときの前記測定対象のコールコールプロットを前記表示画面上に複数表示させ、前記表示画面上に表示されている前記１つの特性グラフ上の前記複数の測定点のうちの１つの前記測定点が選択されたときに、当該選択された前記測定点に対応する前記コールコールプロットを強調表示する表示装置。
【請求項３】
前記１つのグラフは電流－電圧特性グラフである請求項１記載の表示装置。
【請求項４】
前記１つのグラフは電流－電力特性グラフである請求項１記載の表示装置。
【請求項５】
前記１つのグラフは電流－インピーダンス特性グラフである請求項１記載の表示装置。
【請求項６】
前記１つのグラフは電流－電圧特性グラフである請求項２記載の表示装置。
【請求項７】
前記１つのグラフは電流－電力特性グラフである請求項２記載の表示装置。
【請求項８】
前記１つのグラフは電流－インピーダンス特性グラフである請求項２記載の表示装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の表示装置、交流電圧測定部および交流電流測定部を備え、
前記交流電圧測定部は、前記測定用交流電流が前記測定対象に流れることに起因して前記一対の端子の両端間に生じている交流電圧の電圧値を測定し、
前記交流電流測定部は、前記測定対象に流れる前記測定用交流電流の電流値を測定し、
前記処理部は、前記直流電流の電流値が変化した各前記測定点において、前記測定用交流電流の周波数と、前記交流電圧測定部によって測定された前記交流電圧の電圧値と、前記交流電流測定部によって測定された前記測定用交流電流の電流値とに基づいて、前記表示画面上に前記コールコールプロットを表示させるための前記測定対象の複素インピーダンスの周波数特性を取得するインピーダンス測定装置。
【請求項１０】
直流電圧測定部および直流電流測定部を備え、
前記直流電圧測定部は、前記測定用交流電流が重畳されている前記直流電流が前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力するときに、当該直流電流の変化した電流値に対する当該一対の端子の両端間に生じている当該直流電圧の電圧値を測定し、
前記直流電流測定部は、前記測定用交流電流が重畳されている前記直流電流が前記測定対象を入出力するときの当該直流電流の電流値を測定し、
前記処理部は、前記直流電圧測定部によって測定された前記直流電圧の電圧値、および前記直流電流測定部によって測定された前記直流電流の電流値に基づいて、前記Ｉ－Ｖ特性グラフおよび前記Ｉ－Ｐ特性グラフのうちの少なくとも一方を前記表示画面に表示させるための表示データを取得する請求項９記載のインピーダンス測定装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池や電気分解装置（以下、「電解装置」ともいう）などの測定対象から取得した電流－電圧特性グラフ（入出力電流の電流値に対する入出力電圧の電圧値の関係を示す特性グラフ：以下、「Ｉ－Ｖ特性グラフ」ともいう）、電流－電力特性グラフ（入出力電流の電流値に対する入出力電力の電力値の関係を示す特性グラフ：以下、「Ｉ－Ｐ特性グラフ」ともいう）、および電流－インピーダンス特性グラフ（入出力電流の電流値に対する測定対象のインピーダンスの関係を示す特性グラフ：以下、「Ｉ－Ｚ特性グラフ」ともいう）のうちの少なくとも１つの特性グラフを利用して、測定対象についての動作状態や性能評価の把握に適した表示装置および表示方法、並びにその表示装置を備えたインピーダンス測定装置に関するものである。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、測定対象としての燃料電池の１つの性能を判定する方法として、下記の特許文献１に開示された燃料電池スタックの劣化判定方法が知られている。この劣化判定方法では、燃料電池から出力される直流電流の各電流値と、その各電流値で直流電流が出力されているときの燃料電池の出力電圧の電圧値とを測定し、その測定値に基づいて作成した電流値に対する電圧値の関係を示すＩ－Ｖ特性グラフを利用する。具体的には、燃料電池の製造初期時に取得したＩ－Ｖ特性グラフと、使用により経時変化した燃料電池から取得したＩ－Ｖ特性グラフとを比較して、燃料電池の平均出力電圧の低下が大きいときに燃料電池が劣化したと判定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１５５４８５号公報（第４－１５頁、第７図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記したように、Ｉ－Ｖ特性グラフを利用することにより、燃料電池の劣化特性を評価することができる。ところが、燃料電池の性能を十分に評価するためには、上記した劣化特性に限らず、他に数多くの評価要素が存在する。例えば、燃料電池の基本的な評価要素である出力効率を最も良くしたいときには、出力電流がより大きく、かつ出力電圧がより高い動作点で動作させるのが好ましいと考えるのが通常である。しかしながら、Ｉ－Ｖ特性グラフを利用するだけでは、燃料電池が最適な動作状態で動作しているか否かを把握するのは困難である。具体的には、例えば、燃料電池内の電解質膜の含水量が不足していたり、燃料電池内で使用しているプラチナ触媒に過不足が生じていたり、燃料電池に供給される酸素や水素に過不足が生じていたりすると、出力効率が十分な状態で燃料電池を動作させるのが困難となる。しかしながら、Ｉ－Ｖ特性グラフの利用だけでは、Ｉ－Ｖ特性グラフの各測定点において、燃料電池が実際にどのような状態で動作しているかを把握するのが極めて困難である。このため、燃料電池などの測定対象の動作状態や性能評価について、Ｉ－Ｖ特性グラフを利用して十分に把握することができる装置や方法の実現が望まれている。
【０００５】
また、電解装置の性能を十分に評価するためにも、数多くの評価要素が存在する。例えば、電解装置の基本的な評価要素である出力効率を最も良くしたいときには、水素や酸素がより多く出力できる動作点で動作させるのが好ましいと考えるのが通常である。しかしながら、Ｉ－Ｖ特性グラフを利用するだけでは、電解装置が最適な動作状態で動作しているか否かを把握するのは困難である。具体的には、例えば、電解装置内の電解質膜の含水量が不足していたり、電解装置内で使用しているプラチナ触媒やイリジウム触媒に過不足が生じていたり、電解装置に供給される水の量に過不足が生じていたりすると、出力効率が十分な状態で電解装置を動作させるのが困難となる。しかしながら、Ｉ－Ｖ特性グラフの利用だけでは、Ｉ－Ｖ特性グラフの各測定点において、電解装置が実際にどのような状態で動作しているかを把握するのが極めて困難である。このため、電解装置などの測定対象の動作状態や性能評価について、Ｉ－Ｖ特性グラフを利用して十分に把握することができる装置や方法の実現が望まれている。同様にして、Ｉ－Ｐ特性やＩ－Ｚ特性を利用して燃料電池や電解装置の動作状態や性能評価を十分に把握することができる装置や方法の実現が望まれている。
【０００６】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、電流－電圧特性グラフなどを利用して測定対象の動作状態や性能評価を正確に把握可能な表示装置、インピーダンス測定装置および表示方法を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成すべく、本発明に係る表示装置は、一対の端子を介して測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子の間の直流電圧の電圧値の特性を示す電流－電圧特性グラフ、前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子を介して入出力する電力の電力値の特性を示す電流－電力特性グラフ、および前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該測定対象のインピーダンスの特性を示す電流－インピーダンス特性グラフのうちの少なくとも１つの特性グラフを表示画面に表示させる処理部を備えている表示装置であって、前記処理部は、前記表示画面上に表示されている前記１つの特性グラフ上の複数の測定点のうちの１つの測定点が選択されたときに、当該選択された前記測定点に対応する電流値の前記直流電流が流れているときの前記測定対象のコールコールプロットを前記表示画面上に表示する。
【０００８】
また、上記目的を達成すべく、本発明に係る表示方法は、一対の端子を介して測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子の間の直流電圧の電圧値の特性を示す電流－電圧特性グラフ、前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子を介して入出力する電力の電力値の特性を示す電流－電力特性グラフ、および前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該測定対象のインピーダンスの特性を示す電流－インピーダンス特性グラフのうちの少なくとも１つの特性グラフを表示画面に表示する表示方法であって、前記表示画面上に表示されている前記１つの特性グラフ上の複数の測定点のうちの１つの測定点が選択されたときに、当該選択された前記測定点に対応する電流値の前記直流電流が流れているときの前記測定対象のコールコールプロットを前記表示画面上に表示する。
【０００９】
また、上記目的を達成すべく、本発明に係る表示装置は、一対の端子を介して測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子の間の直流電圧の電圧値の特性を示す電流－電圧特性グラフ、前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子を介して入出力する電力の電力値の特性を示す電流－電力特性グラフ、および前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該測定対象のインピーダンスの特性を示す電流－インピーダンス特性グラフのうちの少なくとも１つの特性グラフを表示画面に表示させる処理部を備えている表示装置であって、前記処理部は、前記１つの特性グラフ上の複数の測定点にそれぞれ対応する電流値の前記直流電流が流れているときの前記測定対象のコールコールプロットを前記表示画面上に複数表示させ、前記表示画面上に表示されている前記１つの特性グラフ上の前記複数の測定点のうちの１つの前記測定点が選択されたときに、当該選択された前記測定点に対応する前記コールコールプロットを強調表示する。
【００１０】
また、上記目的を達成すべく、本発明に係る表示方法は、一対の端子を介して測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子の間の直流電圧の電圧値の特性を示す電流－電圧特性グラフ、前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該一対の端子を介して入出力する電力の電力値の特性を示す電流－電力特性グラフ、および前記一対の端子を介して前記測定対象を入出力する直流電流の電流値に対する当該測定対象のインピーダンスの特性を示す電流－インピーダンス特性グラフのうちの少なくとも１つの特性グラフを表示画面に表示する表示方法であって、前記１つの特性グラフ上の複数の測定点にそれぞれ対応する電流値の前記直流電流が流れているときの前記測定対象のコールコールプロットを前記表示画面上に複数表示し、前記表示画面上に表示している前記１つの特性グラフ上の前記複数の測定点のうちの１つの前記測定点が選択されたときに、当該選択された前記測定点に対応する前記コールコールプロットを強調表示する。
（【００１１】以降は省略されています）

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