(57)【要約】【課題】太陽電池等の電子デバイス等において、ＣＶ特性等の特性測定における予備測定を不要とし、より簡便かつ正確に特性測定を行うことにある。【解決手段】被測定物の複素インピーダンスの周波数特性を測定する工程と、前記周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を演算し、算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を演算し、これらの演算処理の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記演算処理を所定回数だけ繰り返すことにより、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定物の複素インピーダンスの周波数特性を測定する工程と、
前記周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を演算する第１の工程と、
算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を演算する第２の工程と、
前記第１の工程及び／又は第２の工程の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の工程及び／又は第２の工程の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する工程と、
前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する工程と、
を含むことを特徴とする、等価回路素子定数推定方法。
【請求項２】
前記第１の工程及び／又は前記第２の工程を所定回数だけ繰り返したか否かを判定する工程と、
前記第１の工程及び／又は前記第２の工程を所定回数だけ繰り返した際に、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する工程、又は前記第１の工程及び／又は前記第２の工程が所定の回数だけ繰り返す前に、前記極小値が所定値を下回った場合に、素子定数の組み合わせを抽出する工程と、
を含むことを特徴とする、請求項１に記載の等価回路素子定数推定方法。
【請求項３】
素子定数を用いて被測定物の特性を測定する特性測定方法であって、
前記被測定物の複素インピーダンスの周波数特性を測定する工程と、
前記周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を算出する第１の工程と、
算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を算出する第２の工程と、
前記第１の工程及び／又は第２の工程の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の工程及び／又は第２の工程の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する工程と、
前記被測定物に対するパラメタを所定の範囲で変化させながら、素子定数を出力する工程を繰り返す工程と、
を含み、前記素子定数を用いて前記被測定物の特性を測定することを特徴とする、特性測定方法。
【請求項４】
前記被測定物の等価回路がインダクタンス、容量、抵抗又はコンスタントフェーズエレメントの任意の組み合わせであり、前記素子定数がこれらのいずれか１種以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の等価回路素子定数推定方法又は請求項３に記載の特性測定方法。
【請求項５】
前記パラメタが、電圧、電流又は温度のいずれか１以上であることを特徴とする、請求項３に記載の特性測定方法。
【請求項６】
前記被測定物が、太陽電池、電気二重層コンデンサ、燃料電池、一次電池又は二次電池のいずれかであることを特徴とする、請求項１又は２に記載の等価回路素子定数推定方法又は請求項３に記載の特性測定方法。
【請求項７】
求める等価回路の素子定数が容量、前記パラメタが電圧、前記被測定物が太陽電池又は電気二重層コンデンサであることを特徴とする、請求項３に記載の特性測定方法。
【請求項８】
被測定物の複素インピーダンスの周波数特性を測定する測定手段と、
前記周波数特性の測定値をモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を演算する第１の演算手段と、
算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を演算する第２の演算手段と、
前記第１の演算手段及び／又は第２の演算手段による演算の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の演算手段及び／又は第２の演算手段の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する出力手段と、
前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する手段と、
を備えることを特徴とする、等価回路素子定数推定装置。
【請求項９】
前記第１の演算手段及び／又は前記第２の演算手段を前記繰り返し回数だけ繰り返したか否かを判定する判定手段と、
前記第１の演算手段及び／又は前記第２の演算手段を前記繰り返し回数だけ繰り返した際に、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する手段、及び前記第１の演算手段及び／又は前記第２の演算手段が前記繰り返し回数だけ繰り返す前に、前記極小値が所定値を下回った場合に、素子定数の組み合わせを抽出する手段と、
を含むことを特徴とする、請求項８に記載の等価回路素子定数推定装置。
【請求項１０】
素子定数を用いて被測定物の特性を測定する特性測定装置であって、
前記被測定物の複素インピーダンスの周波数特性を測定する測定手段と、
前記周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を演算する第１の演算手段と、
算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を演算する第２の演算手段と、
前記第１の演算手段及び／又は第２の演算手段による演算の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の演算手段及び／又は前記第２の演算手段の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する出力手段と、
前記被測定物にパラメタを所定の範囲で変化させながら、素子定数を出力することを繰り返すパラメタ設定手段と、
を含み、前記素子定数を用いて前記被測定物の特性を測定することを特徴とする、特性測定装置。
【請求項１１】
求める等価回路素子定数が、インダクタンス、容量、抵抗又はコンスタントフェーズエレメントのいずれか１種以上であることを特徴とする、請求項８又は９に記載の等価回路素子定数推定装置又は請求項１０に記載の特性測定装置。
【請求項１２】
前記パラメタが、電圧、電流、温度のいずれか１以上であることを特徴とする、請求項１０に記載の特性測定装置。
【請求項１３】
前記被測定物が、太陽電池、電気二重層コンデンサ、燃料電池、一次電池又は二次電池のいずれかであることを特徴とする、請求項８又は９に記載の等価回路素子定数推定装置又は請求項１０に記載の特性測定装置。
【請求項１４】
求める前記等価回路素子が容量、前記パラメタが電圧、前記被測定物が太陽電池又は電気二重層コンデンサであることを特徴とする、請求項１０に記載の特性測定装置。
【請求項１５】
前記パラメタ設定手段に設定される前記パラメタの入力値又は素子定数設定範囲の入力値を入力する入力部と、
測定開始を指示する指示入力部と、
測定された特性を表示する表示部と、
を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の特性測定装置。
【請求項１６】
コンピュータによって実行される等価回路素子定数推定プログラムであって、
被測定物の複素インピーダンスの周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を演算する第１の機能部と、
算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を演算する第２の機能部と、
前記第１の機能部及び／又は第２の機能部の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の機能部及び／又は第２の機能部の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する第３の機能部と、
前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する第４の機能部と、
をコンピュータによって実現することを特徴とする、等価回路素子定数推定プログラム。
【請求項１７】
前記第１の機能部及び／又は前記第２の機能部を所定の回数だけ繰り返したか否かを判定する機能部と、
前記第１の機能部及び／又は前記第２の機能部を所定の回数だけ繰り返した際に、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する抽出部、及び前記各工程が所定の回数だけ繰り返す前に、前記極小値が所定値を下回った場合に、素子定数の組み合わせを抽出する抽出部と、
をコンピュータによって実現することを特徴とする、請求項１６に記載の等価回路素子定数推定プログラム。
【請求項１８】
素子定数を用いて被測定物の特性測定をコンピュータによって実行される特性測定プログラムであって、
前記被測定物の複素インピーダンスの周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を算出する第１の機能部と、
算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を算出する第２の機能部と、
前記第１の機能部及び／又は前記第２の機能部の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の機能部及び／又は第２の機能部の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する出力機能部と、
前記被測定物に対して設定されたパラメタを所定の範囲で変化させながら、出力機能部を繰り返し動作させる動作制御部と、
をコンピュータによって実現し、前記被測定物の特性を測定することを特徴とする、特性測定プログラム。
【請求項１９】
ＣＶ特性を得るための演算処理に用いる初期値、終値、変化量、値の範囲の１つ又は複数を含む初期設定値を入力するための入力画面と、前記初期設定値を用いた演算処理結果であるＣＶ特性をグラフ又は表等の形式で出力するための結果表示画面を、コンピュータのディスプレイ装置に表示するための表示部を備えることを特徴とする、請求項１８に記載の特性測定プログラム。
【請求項２０】
前記入力画面と前記結果表示画面と測定開始ボタンとを、コンピュータのディスプレイ装置に同時に前記表示部に表示させ、前記測定開始ボタンが押されたときに入力画面により入力された初期設定値を使ってＣＶ特性を得るための演算処理を実行し、演算処理結果を結果表示画面に表示することを特徴とする、請求項１９に記載の特性測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス等の等価回路素子定数の推定技術や特性測定技術に関し、例えば、太陽電池の等価回路素子定数の推定に用いられる等価回路素子定数推定方法、その装置、及びそのプログラム、並びにＣＶ特性等の特性測定に用いられる特性測定方法、その装置及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体のＰＮ接合の空乏層容量の測定や不純物濃度等の算出にはＣ（容量）とＶ（ＤＣバイアス電圧）の関係を示すＣＶ特性が用いられる（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
半導体の容量の測定には、通常、ＬＣＲメータが用いられる。このＬＣＲメータでは、空乏層容量に対して直列に抵抗成分を加えた直列等価回路１００（図１１）、又は空乏層容量に対して並列に抵抗成分を加えた並列等価回路２００（図１２）のいずれかを適用し、単一周波数における測定値から複素インピーダンスを解析的に解き、容量Ｃを算出する。図１１は、ＬＣＲメータによって得られる直列等価回路１００を示し、図１２は、ＬＣＲメータによって得られる並列等価回路２００を示している。このような方法により得られる解は、抵抗成分Ｒと容量成分Ｃの２種類に限定される。
【０００４】
ＬＣＲメータにおける容量の計算方法は次の通りである。ここで、測定周波数における、被測定物両端の電圧をＶ、被測定物に流れる電流をＩとする。Ｚ、Ｖ及びＩは複素ベクトル値であり、その他の物理量はスカラー値である。ここで、Ｚ、Ｖ及びＩについて、
Ｚ＝Ｖ／Ｉ                                  ・・・(1) 
θ＝ａｒｇ（Ｚ）                            ・・・(2) 
Ｘ＝｜Ｚ・ｓｉｎθ｜                        ・・・(3) 
Ｙ＝｜Ｚ・ｃｏｓθ｜                        ・・・(4) 
である。直列等価回路（図１１）における容量Ｃと直列抵抗Ｒは、
Ｃ＝−１／（２πｆ・Ｘ）                    ・・・(5) 
Ｒ＝Ｙ                                      ・・・(6) 
により求めることができる。
【０００５】
また、並列等価回路（図１２）における容量Ｃと並列抵抗Ｒは、
Ｃ＝−Ｘ／（２πｆ・｜Ｚ｜2 ）              ・・・(7) 
Ｒ＝｜Ｚ｜2 ／Ｙ                            ・・・(8) 
により求めることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】宇佐美晶著、「半導体デバイス工程評価技術」リアライズ社、平成２年９月１１日発行、ｐ．３８−５２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、太陽電池はダイオード等の半導体デバイスと比較すると、その面積が格段に大きい。そのため、太陽電池では、直列インダクタンス成分Ｌや直列抵抗成分Ｒが大きく、また、空乏層容量Ｃに対して並列に接続される並列抵抗成分Ｒ2 が小さい。このため、空乏層容量Ｃを正確に算出するには、例えば、図１３に示すように、空乏層容量Ｃに対して直列にインダクタンス成分Ｌと抵抗成分Ｒ1 、及び空乏層容量Ｃに並列に抵抗成分Ｒ2 が付加された直並列等価回路３００を用いる必要がある。
【０００８】
ところが、ＬＣＲメータでは、容量Ｃに対して直列抵抗Ｒが加えられた直列等価回路１００（図１１）、又は、容量Ｃに対して並列抵抗Ｒが加えられた並列等価回路２００（図１２）のいずれかの容量Ｃしか得ることができない。このため、直列等価回路１００（図１１）を用いて空乏層容量Ｃを算出すると、図１３に示すインダクタンス成分Ｌと並列抵抗成分Ｒ2 が誤差要因となり、並列等価回路２００（図１２）を用いて空乏層容量Ｃを算出する場合には、図１３に示すインダクタンス成分Ｌと直列抵抗成分Ｒ1 が誤差要因となり、空乏層容量Ｃを正確に算出できないという問題がある。
【０００９】
ＬＣＲメータによる測定では、例えば直列等価回路において被測定物のインダクタンス成分Ｌと並列抵抗成分Ｒ2 の影響を少なくするために、予め被測定物のインピーダンス周波数特性及び位相周波数特性を測定し（例えば、図１４、図１５）、これら周波数特性からインダクタンス成分Ｌと並列抵抗成分Ｒ2 の影響が少ない周波数ｆを選定し、その周波数ｆで容量測定をする必要がある。
【００１０】
ＣＶ特性を描く場合、ＤＣバイアス電圧を変えると、周波数特性も変化してしまうため、並列抵抗成分Ｒ2 やインダクタンス成分Ｌの影響が少ない周波数ｆを再度選定する必要があるため、ＤＣバイアスの点数分周波数特性の測定が必要であることから、無駄な手間がかかるという問題がある。
【００１１】
そこで、図１３に示す太陽電池の等価回路３００について、図１４は、太陽電池のインピーダンス周波数特性の測定結果の一例を示す図であり、図１５は、その位相周波数特性の測定結果の一例を示す図である。各測定例では、定数がＲ1 ＝３〔Ω〕、Ｒ2 ＝２００〔Ω〕、Ｃ＝１〔μＦ〕、Ｌ＝０．０５〔μＨ〕である。
【００１２】
また、この等価回路をＬＣＲメータで測定した場合に測定される容量Ｃを図１６及び図１７に示す。図１６は、その全体図であり、図１７は、その部分拡大図である。図１６では、測定周波数を直列等価回路１００（図１１）で周波数ｆ＝３０〔ｋＨｚ〕近傍の周波数を用いるか、並列等価回路２００（図１２）で周波数ｆ＝１０〔ｋＨｚ〕未満の周波数を用いれば、比較的良好な容量値Ｃの算出が期待できる。
【００１３】
ここで、ＬＣＲメータを用いて図１６や図１７のような特性を得るためには、広範囲にわたって周波数を一つ一つ変化させながら、直列等価回路と並列等価回路におけるＣの値を各々求める必要があり、多大な手間がかかる作業であった。
【００１４】
しかし、いずれの等価回路を用いて容量値Ｃを算出したとしても、その算出値には図１７に示すように、誤差が含まれる。例えば、直列等価回路１００（図１１）を用いて比較的良好な容量値が算出できそうな周波数ｆとして例えば、ｆ＝３０〔ｋＨｚ〕の周波数で抵抗Ｒと容量Ｃを算出すると、
Ｒ＝３．１４〔Ω〕、Ｃ＝１．００２４９〔μＦ〕
となる。また、並列等価回路２００（図１２）を用いて比較的良好な容量値が算出できそうな周波数として例えば、ｆ＝１〔ｋＨｚ〕の周波数で抵抗Ｒと容量Ｃを算出すると、
Ｒ＝１９８．４４〔Ω〕、Ｃ＝０．９７０３２８〔μＦ〕
となる。直列インダクタンスＬや直列抵抗Ｒ1 が大きく、並列抵抗Ｒ2 が小さくなりがちな太陽電池では、このような誤差が特に大きくなるという問題がある。
【００１５】
さらに、ＬＣＲメータによる測定は、予め選択した単一の周波数のみで行われるため、測定周波数近辺のノイズが多い環境下で測定を行うと、ノイズの影響によって測定値がばらつき、正確な測定ができないという問題もある。
【００１６】
そこで、本発明の第１の目的は、このような問題点に鑑み、太陽電池等の電子デバイス等において、ＣＶ特性等の特性測定における予備測定を不要とし、より簡便かつ正確に特性測定を行うことにある。
【００１７】
また、本発明の第２の目的は、このような問題点に鑑み、太陽電池等の電子デバイス等の等価回路素子定数推定や特性測定の精度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明の構成は以下の通りである。
【００１９】
本発明の第１の側面は、等価回路素子定数推定方法であって、被測定物の複素インピーダンスの周波数特性を測定する工程と、前記周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を演算する第１の工程と、算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を演算する第２の工程と、前記第１の工程及び／又は第２の工程の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の工程及び／又は第２の工程の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する工程と、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する工程とを含むことである。
【００２０】
上記等価回路素子定数推定方法において、前記第１の工程及び／又は前記第２の工程を所定回数だけ繰り返したか否かを判定する工程と、前記第１の工程及び／又は前記第２の工程を所定回数だけ繰り返した際に、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する工程、又は前記第１の工程及び／又は前記第２の工程が所定の回数だけ繰り返す前に、前記極小値が所定値を下回った場合に、素子定数の組み合わせを抽出する工程とを含むことを特徴とする。
【００２１】
本発明の第２の側面は、素子定数を用いて被測定物の特性を測定する特性測定方法であって、前記被測定物の複素インピーダンスの周波数特性を測定する工程と、前記周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を算出する第１の工程と、算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を算出する第２の工程と、前記第１の工程及び／又は第２の工程の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の工程及び／又は第２の工程の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する工程と、前記被測定物に対するパラメタを所定の範囲で変化させながら、素子定数を出力する工程を繰り返す工程とを含み、前記素子定数を用いて前記被測定物の特性を測定することである。
【００２２】
上記等価回路素子定数推定方法又は上記特性測定方法において、前記被測定物の等価回路がインダクタンス、容量、抵抗又はコンスタントフェーズエレメントの任意の組み合わせであり、前記素子定数がこれらのいずれか１種以上であることを特徴とする。
【００２３】
上記特性測定方法において、前記パラメタが、電圧、電流又は温度のいずれか１以上であることを特徴とする。
【００２４】
上記等価回路素子定数推定方法又は上記特性測定方法において、前記被測定物が、太陽電池、電気二重層コンデンサ、燃料電池、一次電池又は二次電池のいずれかであることを特徴とする。
【００２５】
上記特性測定方法において、求める等価回路の素子定数が容量、前記パラメタが電圧、前記被測定物が太陽電池又は電気二重層コンデンサであることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第３の側面は、等価回路素子定数推定装置であって、被測定物の複素インピーダンスの周波数特性を測定する測定手段と、前記周波数特性の測定値をモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を演算する第１の演算手段と、算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を演算する第２の演算手段と、前記第１の演算手段及び／又は第２の演算手段による演算の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の演算手段及び／又は第２の演算手段の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する出力手段と、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する手段とを備えることである。
【００２７】
上記等価回路素子定数推定装置において、前記第１の演算手段及び／又は前記第２の演算手段を前記繰り返し回数だけ繰り返したか否かを判定する判定手段と、前記第１の演算手段及び／又は前記第２の演算手段を前記繰り返し回数だけ繰り返した際に、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する手段、及び前記第１の演算手段及び／又は前記第２の演算手段が前記繰り返し回数だけ繰り返す前に、前記極小値が所定値を下回った場合に、素子定数の組み合わせを抽出する手段とを備えることである。
【００２８】
本発明の第４の側面は、素子定数を用いて被測定物の特性を測定する特性測定装置であって、前記被測定物の複素インピーダンスの周波数特性を測定する測定手段と、前記周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を演算する第１の演算手段と、算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を演算する第２の演算手段と、前記第１の演算手段及び／又は第２の演算手段による演算の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の演算手段及び／又は前記第２の演算手段の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する出力手段と、前記被測定物にパラメタを所定の範囲で変化させながら、素子定数を出力することを繰り返すパラメタ設定手段とを含み、前記素子定数を用いて前記被測定物の特性を測定することである。
【００２９】
上記等価回路素子定数推定装置又は上記特性測定装置において、求める等価回路素子定数が、インダクタンス、容量、抵抗又はコンスタントフェーズエレメントのいずれか１種以上であることを特徴とする。
【００３０】
上記特性測定装置において、前記パラメタが、電圧、電流、温度のいずれか１以上であることを特徴とする。
【００３１】
上記等価回路素子定数推定装置又は上記特性測定装置において、前記被測定物が、太陽電池、電気二重層コンデンサ、燃料電池、一次電池又は二次電池のいずれかであることを特徴とする。
【００３２】
上記特性測定装置において、求める前記等価回路素子が容量、前記パラメタが電圧、前記被測定物が太陽電池又は電気二重層コンデンサであることを特徴とする。
【００３３】
上記特性測定装置において、前記パラメタ設定手段に設定される前記パラメタの入力値又は素子定数設定範囲の入力値を入力する入力部と、測定開始を指示する指示入力部と、測定された特性を表示する表示部とを備えることを特徴とする。
【００３４】
本発明の第５の側面は、コンピュータによって実行される等価回路素子定数推定プログラムであって、被測定物の複素インピーダンスの周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を演算する第１の機能部と、算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を演算する第２の機能部と、前記第１の機能部及び／又は第２の機能部の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の機能部及び／又は第２の機能部の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する第３の機能部と、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する第４の機能部とをコンピュータによって実現することである。
【００３５】
上記等価回路素子定数推定プログラムにおいて、前記第１の機能部及び／又は前記第２の機能部を所定の回数だけ繰り返したか否かを判定する機能部と、前記第１の機能部及び／又は前記第２の機能部を所定の回数だけ繰り返した際に、前記極小値の中で最も小さい値を取る素子定数の組み合わせを抽出する抽出部、及び前記各工程が所定の回数だけ繰り返す前に、前記極小値が所定値を下回った場合に、素子定数の組み合わせを抽出する抽出部とをコンピュータによって実現することを特徴とする。
【００３６】
本発明の第６の側面は、素子定数を用いて被測定物の特性測定をコンピュータによって実行される特性測定プログラムであって、前記被測定物の複素インピーダンスの周波数特性の測定値からモンテカルロ法により、評価関数が最小になる素子定数を算出する第１の機能部と、算出した素子定数を局所探索法の開始値として評価関数が極小値になる素子定数を算出する第２の機能部と、前記第１の機能部及び／又は前記第２の機能部の繰返し回数を予め設定し、この繰返し回数だけ前記第１の機能部及び／又は第２の機能部の繰返し回数を繰り返すことにより、素子定数を出力する出力機能部と、前記被測定物に対して設定されたパラメタを所定の範囲で変化させながら出力機能部を繰り返し動作させる動作制御部とをコンピュータによって実現し、前記被測定物の特性を測定することである。
【００３７】
上記特性測定プログラムにおいて、ＣＶ特性を得るための演算処理に用いる初期値、終値、変化量、値の範囲の１つ又は複数を含む初期設定値を入力するための入力画面と、前記初期設定値を用いた演算処理結果であるＣＶ特性をグラフ又は表等の形式で出力するための結果表示画面を、コンピュータのディスプレイ装置に表示するための表示部を備えることを特徴とする。
【００３８】
上記特性測定プログラムにおいて、前記入力画面と前記結果表示画面と測定開始ボタンとを、コンピュータのディスプレイ装置に同時に前記表示部に表示させ、前記測定開始ボタンが押されたときに入力画面により入力された初期設定値を使ってＣＶ特性を得るための演算処理を実行し、演算処理結果を結果表示画面に表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、次のような効果が得られる。
【００４０】
(1) 電子デバイス等の等価回路の特定成分と、他の等価回路成分を分離することができ、測定周波数を定めるための予備測定を繰り返す必要がなく測定を行うことができ、測定システムを使用する利用者の手間を大幅に低減でき、利便性が向上する。
【００４１】
(2) モンテカルロ法を用いて最小二乗誤差の極小値付近の値を求め、該値を開始値として局所探索法を用いて極小値を求め、この操作を繰り返し行って、極小値中の最も小さい値を取る定数の組み合わせからなる推定結果を用いて特性測定を行うので、その測定結果は、ノイズの影響が少なく、二乗誤差に複数の部分的な極小値を持つ等価回路形式等の影響も少なく、精度の高い測定結果が得られる。
【００４２】
(3) 電子デバイスの等価回路の特定成分と、その誤差原因となる他の等価回路成分を分離して得ることができ、該特定成分を正確に知ることができ、正確な等価回路素子定数を得ることができる。
【００４３】
(4) 複数の周波数でのインピーダンス測定結果に基づいて等価回路素子定数を推定するため、特定の測定周波数におけるノイズ成分の影響を回避できる。
【００４４】
(5) どのような等価回路についても等価回路素子定数を推定することができ、またコンスタントフェーズエレメントのような特殊な等価回路素子を含むあらゆる等価回路素子について、その定数を推定することができる。
【００４５】
(6) 太陽電池の空乏層容量の他、電気二重層コンデンサ、一次電池、二次電池、燃料電池のみならず、オペアンプ等の増幅回路、スイッチング電源等、等価回路で表現できるあらゆる対象の等価回路素子定数の推定、特性測定に広く適用できる。
【００４６】
(7) 電圧、電流、温度のような、等価回路素子定数に影響を与え得るあらゆる種類の他のパラメタと、等価回路素子定数との関係を示す特性測定に、広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】第１の実施の形態に係る等価回路素子定数推定の処理手順を示すフローチャートである。
【図２】処理手順（図１のステップＳ２）における演算結果を示す図である。
【図３】処理手順（図１のステップＳ３）における演算結果を示す図である。
【図４】処理手順（図１のステップＳ５）における演算結果を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る等価回路素子定数推定装置を示す図である。
【図６】第２の実施の形態に係るＣＶ特性測定の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】第２の実施の形態により得られた太陽電池のＣＶ特性を示す図である。
【図８】第３の実施の形態に係るＣＶ特性測定システムを示す図である。
【図９】制御部の構成例を示す図である。
【図１０】表示部の表示内容を示す図である。
【図１１】ＬＣＲメータによって得られる直列等価回路を示す図である。
【図１２】ＬＣＲメータによって得られる並列等価回路を示す図である。
【図１３】太陽電池の等価回路を示す図である。
【図１４】太陽電池のインピーダンス周波数特性を示す図である。
【図１５】太陽電池の位相周波数特性を示す図である。
【図１６】太陽電池をＬＣＲメータで測定した容量値の周波数特性例を示す図である。
【図１７】太陽電池をＬＣＲメータで測定した容量値の周波数特性例を拡大して示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
〔第１の実施の形態〕
【００４９】
本発明の第１の実施の形態は、本発明の等価回路素子定数推定方法、その装置又は等価回路素子定数推定プログラムの一例である。
【００５０】
この第１の実施の形態について、図１、図２、図３、図４及び図５を参照する。図１は等価回路素子定数を推定する処理手順を示すフローチャート、図２、図３及び図４は処理手順の各処理結果を示す図、図５は等価回路素子定数推定装置を示す図である。図１〜図５に示すものは一例であって、斯かる構成例や特性例に本発明が限定されるものではない。
【００５１】
この処理手順は等価回路素子定数推定方法又は等価回路素子定数推定プログラムの一例であって、この処理手順には図１に示すように、複素インピーダンス周波数特性の測定処理Ｆ１と演算処理Ｆ２とが含まれる。複素インピーダンス周波数特性の測定処理Ｆ１は被測定物の複素インピーダンス周波数特性を測定し、演算処理Ｆ２はその測定データを用いて等価回路素子定数を演算によって求める処理即ち、工程又は機能部である。被測定物は、例えば、太陽電池、電気二重層コンデンサ、燃料電池、一次電池又は二次電池のいずれかの電子デバイス又は他の電子デバイスである。
【００５２】
この処理手順の初期設定（ステップＳ０）では、被測定物の等価回路の形式を設定し、その等価回路において、素子定数の取り得る範囲を設定する。被測定物の等価回路の形式は、既述の図１３に示すように、素子定数として抵抗成分Ｒ1 、Ｒ2 、容量成分Ｃ、インダクタンス成分Ｌ（以下、「素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌ」と称する。）を決定し、これら素子定数の取り得る定数範囲を設定する。また、このステップＳ０では、ステップＳ２とステップＳ３を繰り返す最大回数Ｎｍや、繰り返しを抜けるための評価関数値Ｎｆ、ステップＳ２におけるモンテカルロ法の繰り返し回数Ｎｎを設定する。
【００５３】
ここで言うモンテカルロ法とは、コンピュータによるシミュレーション手法の一例であって、乱数を用いたシミュレーションを繰り返し行うことにより近似値を求める計算手法を示す。
【００５４】
この初期設定の後又は前に、被測定物の複素インピーダンス周波数特性を測定する（ステップＳ１）。この複素インピーダンス周波数特性の測定は、周波数特性分析器とポテンショスタット等を用いて行えばよい。既述の図１４、図１５は、この複素インピーダンス周波数特性を、インピーダンス及び位相の周波数特性として例示したものである。
【００５５】
次に、被測定物として例えば、太陽電池の複素インピーダンス周波数特性測定データＺｍ（ｆ）と、予め定めた等価回路の複素インピーダンス周波数特性計算値Ｚｃ（ｆ）との二乗誤差を評価関数Ｊ（Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌ）とする。この評価関数Ｊ（Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌ）は、
Ｊ（Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌ）＝Σ｜Ｚｍ（ｆ）−Ｚｃ（ｆ）｜2       ・・・(9) 
とする。予め設定した各等価回路の素子定数範囲内において、モンテカルロ法を素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌについて所定の回数Ｎｎに達するまで繰り返す。そして、評価関数Ｊが最も小さい値を取る素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを、数値解析的に算出する（ステップＳ２）。
【００５６】
ステップＳ２で求めた素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを開始値として、局所探索法を用いて、開始値付近の極小値を取る素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを、数値解析的に算出する（ステップＳ３）。
【００５７】
ここで言う局所探索法とは、例えば、現在の解の近傍の内で最も成績の良い解を近傍値として選び、現在の解より近傍値が成績が良い場合に近傍値と現在の解を入れ替える手法を示す。
【００５８】
初期設定（ステップＳ０）で設定した回数Ｎｍまで、ステップＳ２とステップＳ３を繰り返し行い（ステップＳ４）、極小値を取る素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせの中で最小のものを最小値とし、この最小値を取るときの素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを抽出し（ステップＳ５）、その組み合わせを出力する（ステップＳ８）。
【００５９】
又は、評価関数ＪがステップＳ０で設定した値Ｎｆを下回るまで繰り返し行い（ステップＳ６）、所定値を下回ったときの素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを抽出し（ステップＳ７）、その組み合わせを出力する（ステップＳ８）。ステップＳ６とステップＳ７を省略して、必ず設定した回数まで、ステップＳ２とステップＳ３を繰り返すようにすることも可能である。
【００６０】
以上の処理手順を実行すれば、等価回路の素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌを得ることができる。
【００６１】
この処理手順において、図２、図３及び図４は、等価回路の素子定数のいずれか又はその素子定数の組み合わせを（一次元の）「パラメタ」として横軸とし、二乗誤差による評価関数値を縦軸に取って示している。図２、図３及び図４に示す二乗誤差による評価関数値は、実際には、等価回路の素子がＮ個含まれている場合にはＮ次元のパラメタとなり、図示が困難なので、一次元のパラメタとして例示している。この場合、図２、図３及び図４並びに以降の説明は理解を容易にするための仮想的な図や仮想的な説明であって、具体的な等価回路を元にしたものではなく、本発明を限定するものではない。
【００６２】
この処理手順において、ステップＳ２では、モンテカルロ法によって評価関数を算出したポイントが、図２中の黒丸及び白丸で示すポイントであるとすると、白丸のポイントの評価関数値が最小なので、これがステップＳ２の演算結果となる。
【００６３】
ステップＳ２の演算結果（図２に示す白丸）は、図３に示す黒丸、即ち、ステップＳ３の開始点となる。ステップＳ３では、この開始点から、局所探索法によって、さらに評価関数の極小値を探し出し（図３に示す白丸）、この演算結果がステップＳ３の結果である。
【００６４】
そこで、ステップＳ４及びステップＳ６によって、ステップＳ２とステップＳ３を繰り返した後の、ステップＳ３の各結果の一例が、図３に示す黒丸及び白丸で示したポイントである。この図３に示す例では、白丸のポイントが評価関数の最小値であるから、これをステップＳ８の結果、即ち、最終的な等価回路素子定数の推定結果とする。この結果、この実施の形態によれば、図３に示すように、評価関数の最小ポイントが求められる。
【００６５】
次に、このような処理手順を実行するための等価回路素子定数推定装置２は、図５に示すように、複素インピーダンス測定部４と、素子定数推定部６とを備える。
【００６６】
複素インピーダンス測定部４は、例示された既述の測定処理Ｆ１、ステップＳ１を実行する手段であって、周波数特性分析器等で構成され、被測定物８の複素インピーダンス周波数特性を測定する。被測定物８は既述の電子デバイス等のいずれかである。
【００６７】
素子定数推定部６は、測定処理Ｆ１で測定された測定データを用いた演算処理Ｆ２を実行する手段であって、例えば、コンピュータによって実現される。この素子定数推定部６には、図５に示すように、演算部１０と、演算制御部１２と、出力処理部１４と備える。演算部１０は、既述のステップＳ２、Ｓ３、Ｓ５及びＳ７の実行手段であり、演算制御部１２はステップＳ０、Ｓ４、Ｓ６、Ｓ５、Ｓ７の実行手段であり、出力処理部１４はステップＳ８の実行手段である。
【００６８】
演算部１０は、第１の素子定数演算部１６と、第２の素子定数演算部１８と、素子定数組合せ抽出部２０とを備えており、素子定数演算部１６は、ステップＳ２の実現手段であって、演算制御部１２で設定された各等価回路の素子定数範囲内において、モンテカルロ法を素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌについて所定の回数に達するまで繰り返し、Ｊが最小値を取る素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを、数値解析的に算出する。
【００６９】
素子定数演算部１８は、ステップＳ３の実現手段であって、ステップＳ２で求めた素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを開始値として、局所探索法を用いて、開始値付近の極小値を取る素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを、数値解析的に算出する。
【００７０】
素子定数組合せ抽出部２０は、ステップＳ５、Ｓ７の実現手段であって、極小値を取る素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせの中で最小のものを最小値とし、この処理結果からこの最小値を取るときの素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを抽出し（ステップＳ５）、又は評価関数ＪがステップＳ０で設定した値を下回るまで繰り返し（ステップＳ６）を行った結果として、所定値を下回ったときの素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌの組み合わせを抽出する（ステップＳ７）。
【００７１】
また、演算制御部１２は、ステップＳ０、ステップＳ４、ステップＳ６等を実行する制御手段であって、被測定物の等価回路の形式を設定し、その等価回路において、素子定数の取り得る範囲を設定し、また、演算制御では、予め設定した各等価回路の素子定数範囲内において、モンテカルロ法と局所探索法を素子定数Ｒ1 、Ｒ2 、Ｃ、Ｌについて所定の回数に達するまで繰り返す処理を演算部１０に実行させる。
【００７２】
そして、出力処理部１４は、演算出力、表示出力を取り出す出力手段であって、既述のステップＳ０の初期設定値の表示出力、既述のステップＳ８の出力を取り出す。即ち、ステップＳ５で得られた素子定数の組み合わせや、ステップＳ７で得られた素子定数の組み合わせを出力する。
【００７３】
なお、この実施の形態において、ステップＳ６、ステップＳ７を省略し、ステップＳ４によって必ず所定回数を繰り返してもよく、また、ステップＳ２のモンテカルロ法の繰り返し回数を十分に大きく取ることにより、ステップＳ２とステップＳ３の繰り返しを省略してもよく、同様の効果が得られる。
【００７４】
〔第２の実施の形態〕
【００７５】
次に、第２の実施の形態について、図６を参照する。図６は、ＣＶ特性測定の処理手順を示すフローチャートである。図６に示すものは一例であって、斯かる構成例や特性例に本発明が限定されるものではない。
【００７６】
このＣＶ特性測定の処理手順は、本発明の特性測定方法又は特性測定プログラムの一例であって、先ず、初期設定（ステップＳ１０）を実行する。この初期設定では、被測定物に対し、予め、ＤＣバイアス電圧を設定する。このＤＣバイアス電圧の設定では、電圧Ｖの初期値、終値、及び初期値から終値まで変化する際の毎回の変化量を設定する。また、既述のステップＳ０を実行する。そこで、この初期設定の後、電圧Ｖを初期値に設定する（ステップＳ１１）。そして、ステップＳ１２では、既述のステップＳ１〜ステップＳ８（図１）を実行し、容量Ｃの推定値を得る（ステップＳ１２）。
【００７７】
次に、現在電圧Ｖを、予め定めた変化量だけ変化させる（ステップＳ１３）。この変化後の電圧Ｖが予め定めた終値に到達したか否かを判定する（ステップＳ１４）。変化後の電圧Ｖが予め定めた終値に到達していなければ（ステップＳ１４のＮＯ）、ステップＳ１２に戻り、既述の処理を繰り返し（ステップＳ１２〜Ｓ１４）、また、変化後の電圧Ｖが予め定めた終値に到達していれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）、その測定値からＣＶ特性を得る（ステップＳ１５）。
【００７８】
以上の方法により、各ＤＣバイアス電圧：Ｖにおける容量：Ｃを得られ、この結果からＣＶ特性を得ることができる。図７は、上記処理手順で得られた太陽電池のＣＶ特性の一例を示している。
【００７９】
〔第３の実施の形態〕
【００８０】
次に、ＣＶ特性システムについて、図８、図９及び図１０を参照する。図８はＣＶ特性測定システムを示す図、図９は制御部の構成を示す図、図１０は表示部の表示内容を示す図である。図８、図９及び図１０に示す構成は一例であって、斯かる構成例に本発明が限定されるものではない。図８において、図５と同一部分には同一符号を付してある。
【００８１】
このＣＶ特性測定システム２２は、等価回路素子定数推定方法、その装置及び等価回路素子定数推定プログラム、並びに特性測定方法、その装置及び特性測定プログラムの一例であって、既述の処理手順（図６）を実現するための手段として図８に示すように、既述の等価回路素子定数推定装置２を包含し、被測定物８を測定するための手段として、複素インピーダンス測定部４と、処理部２６と、ＤＣバイアス電源２８とを備える。
【００８２】
複素インピーダンス測定部４は、被測定物８の複素インピーダンス周波数特性を測定する手段であって、周波数特性分析器等で構成される。ＤＣバイアス電源２８はＤＣバイアス電圧の設定手段であって、被測定物８として例えば、太陽電池にバイアス電圧を設定する。
【００８３】
処理部２６は、入力部３０と、制御部３２と、表示部３４とを備える。入力部３０は、ステップＳ１０（図６）やステップＳ０（図１）において、初期値等を設定するための手段であって、キーボードやマウス等のユーザインターフェイスである。この入力部３０はバスライン３６を介して制御部３２に接続されている。表示部２２は、入力表示部を使用する構成にすることもできるし、別の入力装置を用いる構成も可能である。
【００８４】
制御部３２は、コンピュータで構成される演算手段や制御手段の一例であって、図９に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）３８、入出力部（Ｉ／Ｏ）４０、ＲＯＭ（Read-Only Memory）４２、ＲＡＭ（Random-Access Memory）４４等で構成される。ＲＯＭ４２は、プログラム記憶手段の一例であって、ハードディスク装置等で構成すればよい。ＲＡＭ４４は、既述の素子定数推定プログラムや特性測定プログラム等のプログラムの実行により、ＣＰＵ３８とともに既述の素子定数推定部６（図５）や、特性測定手段等を実現し、そのワークエリアを構成する。
【００８５】
この場合、制御部３２は、ＤＣバイアス電源２８を制御し、既述のステップＳ１２やステップＳ１３でＤＣバイアス電圧を設定する。また、周波数特性分析器等の複素インピーダンス測定部４を制御し、ステップＳ１（図１）の周波数特性測定を実行する。さらに制御部３２は、ステップＳ１２｛図６（図１のステップＳ１〜Ｓ８）｝や、ステップＳ１４、ステップＳ１５（図６）の演算処理等を行う。
【００８６】
表示部３４は、バスライン３６を介して制御部３２に接続されて制御され、入力部３０からの入力情報や、ステップＳ１５で得られた測定結果等を表示する手段である。
【００８７】
そして、この場合、表示部３４の表示画面４６には入力部３０が設定されており、図１０に示すように、ステップＳ１０の初期設定を入力する入力画面としてのＤＣバイアス電圧設定入力部４８、ステップＳ０の初期設定を入力する入力画面としての素子定数設定範囲入力部５０、ステップＳ１５のＣＶ特性の結果表示画面としてのＣＶ特性描画部５２、測定開始ボタン５４が表示される。
【００８８】
表示画面４６に表示された測定開始ボタン５４は、例えば、測定開始ボタン５４が押されたときに入力画面により入力された初期設定値を使ってＣＶ特性を得るための演算処理の実行を開始させる手段である。
【００８９】
斯かるＣＶ特性測定システム２２によれば、既述の等価回路素子定数推定方法、等価回路素子定数推定プログラム、特性測定方法又は特性測定プログラムを実行することができ、その測定結果をＣＶ特性描画部５２に描画することができる。
【００９０】
この実施の形態では、太陽電池のＣＶ特性測定を例示したが、電気二重層コンデンサの二重層容量−充電電圧特性も同様の方法によって測定可能である。ここで、電気二重層コンデンサは、より複雑なはしご型等価回路で表現される場合があるが、はしご型等価回路は局所的な極小値を多く有するため、最小値を得ることができる本願発明が特に有効である。
【００９１】
さらに、この実施の形態では、太陽電池、電気二重層コンデンサのみならず、一次電池、二次電池、燃料電池や、オペアンプ等の増幅回路、スイッチング電源等、等価回路で表現できるあらゆる対象に対して、広く適用可能である。
【００９２】
また、この実施の形態では、等価回路素子定数と他のパラメタの関係による特性の一例としてＣＶ特性を示した。等価回路素子定数がＣであり、他のパラメタがＤＣバイアス電圧：Ｖである。ここでは、等価回路素子定数が一つの例を示したが、本願の方法によれば、全ての等価回路素子定数が求められるので、２つの等価回路素子定数について３次元グラフに表現することもできるし、より多数の等価回路素子定数について適用することも可能である。
【００９３】
他のパラメタは、電圧に限定するものではなく、制御可能なあらゆるパラメタについて、広く適用可能である。例えば、他のパラメタの例として出力電流や温度を考えると、上記に例示した太陽電池、電気二重層コンデンサ、一次電池、二次電池、燃料電池、オペアンプ等の増幅回路、スイッチング電源の全てについて有効である。また、太陽電池については「照度」、燃料電池については「燃料供給率」、一次電池や二次電池については「残容量」等のパラメタについても有効である。さらに、他のパラメタ２つについて適用して３次元グラフに表現することもできるし、より多数の他のパラメタについて適用することも可能である。
【００９４】
〔特徴事項及び変形例等〕
【００９５】
以上説明した実施の形態から抽出される特徴事項や利点の他、変形例に言及し、以下に列挙する。
【００９６】
(1) 上記実施の形態では、電子デバイス等として例えば、太陽電池の空乏層容量とその他の等価回路成分を分離することができるので、ＬＣＲメータで測定を行う場合のように、予め測定周波数を定めるための予備測定等をＤＣバイアス点数分繰り返す必要がなく、より手軽に測定を行うことができる。また、測定周波数を定めるための予備測定の必要がなくなったため、ＣＶ測定装置を使用する利用者の手間を大幅に低減でき、利便性が向上する。
【００９７】
(2) 上記実施の形態を含む本発明によれば、容量測定をＬＣＲメータと比較した場合、空乏層容量の誤差の原因となるような他の等価回路成分を分離して得ることができ、空乏層容量をより正確に知ることができる。
【００９８】
(3) 上記実施の形態において、図１３に示す等価回路では、
Ｒ1 ＝３〔Ω〕、Ｒ2 ＝２００〔Ω〕、Ｃ＝１〔μＦ〕、Ｌ＝０．０５〔μＨ〕
とした場合、従来のＬＣＲメータでは前述のように、
直列型等価回路（３０〔ｋＨｚ〕）
Ｃ＝１．００２４９〔μＦ〕、直列抵抗＝３．１４〔Ω〕
並列型等価回路（１〔ｋＨｚ〕）
Ｃ＝０．９７０３２８〔μＦ〕、並列抵抗＝１９８．４４〔Ω〕
のように、誤差を生じてしまうのに対し、インピーダンス周波数特性と位相周波数特性を測定値として、上記第１の実施の形態での算出結果は、
Ｒ1 ＝３. ００〔Ω〕、Ｒ2 ＝２００. ００〔Ω〕、
Ｃ＝１. ００００２〔μＦ〕、Ｌ＝０．０５０００〔μＨ〕
である。このことから、従来のＬＣＲメータと比較して、非常に正確な等価回路素子定数値が得られることが確認された。
【００９９】
(4) 上記実施の形態に例示されるように、本発明によれば、複数の周波数でインピーダンスを推定及び測定するので、特定の測定周波数におけるノイズ成分の影響を受けるＬＣＲメータのような欠点はない。
【０１００】
(5) 上記実施の形態では、モンテカルロ法を用いて最小二乗誤差の極小値付近を求め、その値を開始値として局所探索法を用いて極小値を求め、この処理を繰り返し行い、極小値の中の最も小さい値を取る定数の組み合わせを推定結果としているので、ノイズの影響や等価回路形式によって二乗誤差が部分的な極小値を複数持つような場合でも、推定結果に与える影響が少ない。そのため、ＣＶ特性を描いたときに、特異な点を持つことが少ないという、顕著な効果が得られる（図７）。
【０１０１】
(6) 上記実施の形態では、比較的単純な等価回路を例示（図１３）したが、最小二乗誤差を求めることができる限り、どのような等価回路形式についても同様に、第１の実施の形態を適用することができる。
【０１０２】
(7) 第１の実施の形態では、等価回路に含まれる素子として、Ｌ、Ｃ、Ｒを示したが、本発明は、例えば、電圧源、電流源や、コンスタントフェーズエレメントのような様々な等価回路素子についても本発明は有効であり、実施の形態で示した素子に限定されるものではない。
【０１０３】
(8) 上記実施の形態では、太陽電池の空乏層容量を例示したが、一次電池、二次電池、燃料電池のみならず、オペアンプ等の増幅回路、スイッチング電源等、等価回路で表現できるあらゆる対象の全ての等価回路素子に対して本発明を適用可能である。
【０１０４】
(9) 上記実施の形態では、等価回路素子定数と他のパラメタの関係による特性の一例としてＣＶ特性を示したが、他のパラメタは電圧に限定するものではなく、電流や周囲温度等、制御可能なあらゆるパラメタについて、広く適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、太陽電池、燃料電池、電気二重層コンデンサ等、単純なＣＲ直並列等価回路では表現できないような被測定物について、正確な等価回路の定数値を得るために利用することができる。また、ＣＶ特性のように、等価回路素子定数と他のパラメタの組み合わせによる特性を測定するために、広く利用することができる。
【符号の説明】
【０１０６】
２  等価回路素子定数推定装置
４  複素インピーダンス測定部
６  素子定数推定部
８  被測定物
１０  演算部
１２  演算制御部
１４  出力処理部
１６  第１の素子定数演算部
１８  第２の素子定数演算部
２０  素子定数組合せ抽出部
２２  特性測定装置
２８  ＤＣバイアス電源
３０  入力部
３２  制御部
３４  表示部
３８  ＣＰＵ
４６  表示画面
４８  ＤＣバイアス電圧設定入力部
５０  測定範囲入力部
５２  ＣＶ特性描画部
５４  測定開始ボタン
【図１】
2010249749.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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