はじめに

2025年現在、さまざまな種類の電池が私たちの日常生活の至る所で使用されています。電池市場の需要拡大は、電池の製造、試験、保守に対して大きな課題をもたらしています。これに伴い、電池試験装置の性能は継続的に向上してきました。現在の高性能な電池試験装置は、基本的な充放電試験にとどまらず、CV（Cyclic Voltammetry：サイクリックボルタンメトリー）、EIS（Electrochemical Impedance Spectroscopy：電気化学インピーダンス分光法）、GITT（Galvanostatic Intermittent Titration Technique：定電流間欠滴定法）、DCIR（Direct Current Internal Resistance：直流内部抵抗）など、複数の電気化学的評価試験を実施することが可能です。

これらすべての試験データの信頼性を確保する基盤となるのが、電池試験装置の精密度、正確度、および安定性です。

精密度

定義： 再現性とも呼ばれ、同一条件下で同一の測定対象を複数回繰り返し測定した際に得られる測定結果同士の一致の度合いを指します。これは、計測器における偶然誤差の大きさを反映する指標です。

役割：データの信頼性を確保することです。高い精密度を有する場合、試験結果の再現性が良好であることを意味します。測定値が絶対的に正しいかどうかにかかわらず、各回の測定結果は非常によく一致します。これは図1に示すとおりです。

図1： 左：高精密度・高正確度、右：高精密度・低正確度

このため、試験プロセスにおけるごくわずかな変化を識別することが可能となります。電池の研究開発においては、電池内部抵抗や容量の微細な劣化を継続的に監視することが不可欠です。高い精密度を備えた計測器でなければ、計測器自体の測定ノイズに埋もれることなく、これらの微小な変化を確実に判別することはできません。言い換えれば、精密度とは「測定結果は一貫しているか」という問いに答える指標です。

正確度

定義： 測定結果が、測定対象となる量の真の値にどれだけ近いかを示す指標です。これは、計測器における系統誤差の大きさを反映します。

役割：データの真正性を確保することです。正確度は、表示された数値が真の物理量に対応しているかどうかを判断する基準となります（図2）。例えば、電池試験装置が電池の内部抵抗を1.000 mΩと表示した場合、その正確度によって、この値が真に信頼できる1.000 mΩであるのか、あるいは偏りが生じているのか（実際の値が1.050 mΩであるなど）が決まります。

正確度は通常、絶対評価に用いられます。電池の選別や品質検査といった用途においては、電池が規格を満たしているかどうかを判断するために、内部抵抗や電圧を正確に測定することが不可欠です。言い換えれば、正確度とは「測定結果は真の値に近いか」という問いに答える指標です。

図2：左：高精度・高正確度；右：低精度・高正確度

安定性

定義：測定機器が一定期間にわたり、その精度および正確度を維持する能力を指します。時間や温度などの環境要因によって生じる機器性能のドリフトを反映します。

役割：長期的な信頼性を確保します。機器は出荷時には高い精度および正確度を有している場合があります。しかし、安定性が低い場合、数か月の使用後や周囲温度の変化により、性能が大きく低下する可能性があります。安定性の水準は、必要とされる校正頻度と直接関係します。高い安定性を備えた機器は、頻繁な工場返却や再校正を行うことなく、長期間にわたり性能を維持することができ、その結果、保守コストの削減および稼働停止リスクの低減につながります。簡単に言えば、安定性とは「機器の性能がどのくらいの期間、変化せずに維持できるか」という問いに答えるものです。

高精度かつ高い正確性（理想的）

高精度だが正確性が低い（系統誤差）

低精度だが正確性が高い（ランダム誤差）

低精度かつ正確性が低い（使用不可）

三者の関係

精度は正確度の基礎です。精度が非常に低い機器は、測定結果が大きくばらつきます。たとえ校正によって平均値を真値に近づけ（正確度を向上させ）ても、個々の測定結果は依然として信頼できません。一般的に、高い正確度を得るためには、高い精度が前提となります。

高精度は必ずしも高正確度を意味しません（図1参照）。これは最もよくある誤解点です。上の図が示すように、すべての弾丸が同じ場所に命中する場合（高精度）でも、的の中心には当たらないことがあります（低正確度）。これは通常、機器に再現性のある系統的誤差が存在することを示しており、校正によって修正可能です。

安定性は、時間の経過に対する精度と正確度の保護です。精度および正確度は通常、特定の時点における機器の性能指標です。安定性は、機器のライフサイクル全体を通じて、これらの性能指標が一貫して維持できるかどうかを決定します。安定性が低い機器は、今日「高精度・高正確度」を持っていても、その性能は明日には失われる可能性があります。

校正の重要性

高精度・高正確度の機器であっても、定期的な校正を行わずに使用すると、当初は以下のような状況が発生する可能性があります。

·機器の精度は、使用時間の増加に伴い徐々に低下します（図3）。

図3 機器の正確度はわずかに低下する一方で、精度は大きく低下します

·機器の正確度は、使用時間の増加に伴い徐々に低下します（図4）。

図4 機器の精度はわずかに低下する一方で、正確度は大きく低下します

·長期使用後には、精度および正確度の両方が低下します（図5）。

図5 機器の正確度および精度の両方が大きく低下します

長期使用により、機器内のコア参照源（電圧リファレンスチップ、精密抵抗器、増幅器など）の物理特性は、温度サイクルや稼働時間の影響で徐々に変化します。これにより、測定の「ゼロ点」や「ゲイン」に系統的なシフトが生じ、正確度が低下します。これは校正によって最も補正が必要な系統誤差です。さらに、温度、湿度、ほこり、電磁干渉などの環境要因が長期的に蓄積すると、部品のパラメータ変化や追加ノイズの発生を引き起こすことがあります。これにより、測定値がばらついたりドリフトしたりし、精度の低下として現れます。加えて、機器インターフェースの抜き差しの繰り返し、高電流スイッチングによる熱ストレス、過負荷や偶発的な短絡なども、機器の正確度および精度の低下に寄与します。

校正と補正

校正とは、単に機器を「ゼロ調整」することではなく、資格付けと補正を体系的に行うプロセスです。

·トレーサビリティ：機器は認定された計量機関に送られます。この機関では、使用する「基準器」が機器本体より少なくとも1桁精度の高いものが用いられます。これらの基準器の値は、国家標準または国際標準に段階的にトレーサブルです。

·比較測定：機関はこれらの基準器を用いて、機器の測定範囲全体にわたる既知の、絶対的に正確な電圧、電流、抵抗の信号を生成します。

·偏差の記録：偏差表が作成され、機器の表示値と基準器による真値との差が記録されます。

·補正（重要なステップ）：

·ソフトウェア補正：偏差表（補正係数）が機器のファームウェアに書き込まれます。その後、すべての測定は自動的にこれらの係数で補正され、機能的に正確度が回復します。

·ハードウェア調整：内部の参照ポテンショメータが調整されます（現代の高性能機器ではあまり一般的ではありません）。

校正は主に、そして直接的に正確度を回復・保証します。機器の系統誤差を外部のより高精度な基準に基づき強制的に補正することで、測定結果を「真値」に近づけます。また、間接的に安定性の確認・維持にも役立ちます。現在の校正データを過去のデータと比較することで、機器性能のドリフト率を評価し、安定性が依然として優れているかを判断できます。なお、校正によって精度（再現性）が大幅に向上することは通常ありません。機器の再現性が低下している場合は、ハードウェアのノイズ増加や部品の著しい経年劣化が原因であることが多く、この場合は校正だけでなく修理が必要となることがあります。校正報告書に含まれる再現性試験データは、精度が規格を満たしているかを判断するために使用できます。

校正および補正後、機器の正確度は優れたレベルに回復します。しかし、精度の低下は部品の経年劣化による部分もあるため、実際の測定結果は出荷時の性能と比べるとわずかに精度が低下する場合があります。それでも、部品の実際の使用寿命は機器の定格寿命を一般的に上回り、また現代の部品品質が向上していることから、テストデータへの影響は非常に小さいといえます（図6）。

図6 a：高正確度・高精度。b：校正前（正確度わずかに低下）。c：校正後（高正確度・高精度）

結論

精度、正確度、および安定性は、電池試験機のデータ信頼性を評価する上でいずれも重要な指標です。出荷時に非常に高い正確度を持つ製品であっても、適切な保守および校正を行わなければ、本来の高精度・高正確度・高安定性を迅速に失い、さらに性能が低下する可能性があります。

NEWAREは複数の校正装置を開発しており、現在では複数の製品シリーズに対応しています。ユーザー向けに定期的な現地校正サービスを提供しており、試験データが常に信頼性と安定性を維持できるようサポートしています。

新威技術株式会社

〒244-0803
神奈川県横浜市戸塚区平戸町1-11