業界初※、高電圧側NMOS充放電方式で14直列セルに対応した、リチウムイオン電池監視LSIを開発ラピスセミコンダクタ】

2014年9月226日

∼ リチウムイオン電池監視システムの高信頼化と小型化に貢献 ∼
※2014年9月ラピスセミコンダクタ調べ

要旨

ラピスセミコンダクタは、電動自転車や蓄電システムなどのリチウムイオン電池監視システムの構成を最適化する、業界初^※となる、高電圧側 NMOS FET^注1 制御方式と14直列セル対応を両立させたリチウムイオン電池監視LSI「ML5236」を開発しました。
本LSIは、最大14直列セルまでのリチウムイオン電池監視システムの電圧、電流、温度、充電器・負荷接続を監視し、高電圧側でNMOS FETによる充放電制御を可能にしました。さらに、システムの信頼性を向上させる 2次保護機能^注2も搭載しており、従来複数のICに分散していたこれらの電池監視機能・保護機能を本LSIに集約させ、シンプルな電池監視システムの構成を可能とし、システムの高信頼化、小型化を実現します。
現在サンプル出荷中で、ラピスセミコンダクタ宮崎（宮崎市）で、2014年10月から量産出荷を開始する予定です。また、簡単に評価を開始できる評価ボードとソフトウェアを用意しており、ホームページからユーザ登録していただくことで様々なマニュアルやツールが利用できるなど充実したサポート体制を提供しております。
今後もラピスセミコンダクタは、多直列セル構成のリチウムイオン電池監視LSIで産業機器市場の高電圧電池監視システムのご要求にお応えしていきます。

【用語解説】
注1：NMOS FET、PMOS FET
MOSFET は、外部から電圧を加えることで電流の流れを制御する（スイッチとして機能する）トランジスタ。大まかに、NMOSFETは電圧を加えるとスイッチがONし、PMOSFETは電圧を加えるとスイッチがOFFする。
注2：2次保護機能
電池監視LSI単体で簡易的に電池の保護を行う機能。マイコンに依存しないため、信頼性が高い。

背景

エネルギー密度の高いリチウムイオン電池は、今後、電動自転車、蓄電装置などへの展開が期待されています。これらの電池監視システムは、より信頼性の高い電池監視を行うために、充放電制御に伴うシステム間の通信遮断、GND配線の分断を避けることが可能な高電圧側の充放電制御方式が適しています。また、大容量化やプラットフォームの共通化のために、システムの高電圧化への対応も求められています。
このような状況の中、ラピスセミコンダクタは、実績豊富なミックスドシグナル回路と高耐圧プロセスにより、最先端のリチウムイオン電池監視システムに最適な電池監視LSIを開発しました。

ラピスセミコンダクタ
リチウムイオン2次電池市場への取組み

※上図、①～④は下記特長の1∼4に紐づいています。

電池監視に必要機能を搭載「システム小型化」
「信頼性向上」「設計容易性向上」を実現

新商品の特長

1．高電圧側のNMOS FETによる充放電制御に対応
高信頼性を実現可能な高電圧側（14直列最大電圧基準）で NMOS FET^注1による充放電制御が可能です。高電圧側では高価な PMOS FET^注1 による制御が一般的ですが、幅広い仕様を選択できるNMOS FETを選択可能です。

2. 14直列セルまでの接続に対応
最大14直列セルまでのリチウムイオン電池監視システムに対応可能です。80Vという業界最高クラスの耐圧で、より高電圧のシステム構築が可能になり、プラットフォームの共通化を実現できます。

3. リチウムイオン電池に必要な監視機能を1チップに搭載
リチウムイオン電池監視システムに必要な監視機能（電圧、電流、温度、充電器・負荷接続）を搭載、測定値は内蔵A/Dコンバータによりデジタル化され、SPIにより外部へ送信されます。シンプルでノイズの影響を受けにくい電池監視システムを構成することができます。

．2次保護機能として、ショート電流検出保護過充電検出保護機能を搭載
リチウムイオン電池の監視をしながら、本LSI単独で、ショート電流検出保護、過充電検出保護を実施します。マイコンに依存せず、電池監視システムの信頼性向上に貢献します。

【用語解説】注1：NMOS FET、PMOS FET
MOSFET は、外部から電圧を加えることで電流の流れを制御する（スイッチとして機能する）トランジスタ。
大まかに、NMOSFETは電圧を加えるとスイッチがONし、PMOSFETは電圧を加えるとスイッチがOFFする。

仕様

・対応セル数：最大14直列セル
・12ビット逐次比較型A/Dコンバータ内蔵
・電圧測定精度：±10mV(Typ.値)
・充放電電流測定精度：±0.5A/アンプゲイン12倍(Typ.値)
・温度センサ測定精度 : ±25mV(Typ.値)
・MCUインターフェース : SPIシリアルインターフェース
・高電圧側充放電制御用FET : NMOS FET(直接駆動)
・セルバランススイッチ内蔵 : スイッチON抵抗=6Ω(Typ.値)
・2次保護機能 : ショート電流検出、過充電検出
・消費電流 : 通常動作時500µA(Typ.値)、パワーダウン時0.1µA(Typ.値)
・動作電源電圧 : +8 ∼ +64V
・動作温度 : −40℃ ∼ −85℃
・パッケージ : TQFP44（12mm × 12mm）