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機能安全・堅牢性・低価格性を兼ね備えた高集積バッテリ・セル・コントローラを発表【フリースケール・セミコンダクタ・ジャパン】
2014年10月6日
車載バッテリ/産業バッテリ管理向けに測定精度、拡張性
および高速絶縁型通信を最適なバランスで実現する新製品
フリースケール・セミコンダクタ・ジャパン㈱（本社：東京都目黒区下目黒1-8-1、代表取締役社長：ディビッド M. ユーゼ、以下 フリースケール） は、優れたコスト効率でASIL-C機能安全規格の厳格な要件に対応する、産業アプリケーション/車載アプリケーション向け高集積14セル・リチウムイオン（Li-Ion）バッテリ・セル・コントローラを発表しました。
フリースケールの新しいバッテリ・セル・コントローラ「MC33771」は、14個のセル・バランス・トランジスタ、±0.5%の精度でミリアンペアからキロアンペアまで対応する電流センサ、および2Mbpsの通信トランシーバ・インタフェースを、単一の64ピンQFPパッケージに統合しており、絶縁型通信インタフェース「MC33664」との組み合わせにより、48Vバッテリ・システム向けに堅牢かつ信頼できる性能を発揮し、直列接続により1000Vを超える複数のバッテリ・パックの制御を経済的に実現します。このソリューションには診断機能が組み込まれており、重大な障害が発生した場合でも車載バッテリ・パックや産業バッテリ・パックは保護されます。また、トランス結合絶縁型高速トランシーバにより、高価な絶縁型CANバスを必要とせずに、ASIL-C要件を満たします。このような特長を備えた新ソリューションは、48Vバッテリ・パックをはじめとして、ハイブリッド自動車や電気自動車、電動自転車、エネルギー貯蔵システムなど、幅広い車載アプリケーションおよび産業アプリケーションに理想的です。
近年、需要が伸びている車載向けバッテリや産業用途バッテリにかかる負担が増加する中、安全な動作環境を確実に生み出す上で、過充電、過熱、内部短絡、過負荷といった問題を適切に制御する必要があります。バッテリ・セル・コントローラが正確かつ信頼できるバッテリ診断を実現することが極めて重要であり、セルの差動電圧、温度、および電流を正確に測定する必要があります。また、この情報がバッテリ・セル・コントローラからバッテリ・パック・コントローラへ迅速かつ正確に送信されることも同様に重要であり、これによって、システム全体の制御やバッテリの安全性が確保され、バッテリのエネルギーを十二分に活用できるようになります。
フリースケールの上席副社長兼アナログおよびセンサ部門担当ジェネラル・マネージャであるジェイムズ・ベイツは、次のように述べています。「フリースケールの新しいバッテリ・セル・コントローラの堅牢な設計と包括的な統合性は、障害や危険な状況を避けつつ、優れたコスト効率でバッテリ充電を管理するフリースケールのシステムレベル・アプローチを反映しています。この新バッテリ・セル・コントローラは、信頼性に優れた高集積・高性能ソリューションを開発し、厳格な安全要件を満たすためのコストを削減するというフリースケール車載部門の長年にわたる歴史と伝統を基盤にしています。」
MC33771は、65us以内に2mVの精度で電流と電圧を同時測定する機能など、単一の48Vバッテリ・パックを制御する上で必要となる重要機能を包括的に統合しており、ISO 26262 ASIL-C要件への対応を容易にします。機能検証および障害診断機能が組み込まれているため、外部回路を追加することなく、ISO 26262 ASIL-C機能安全規格に準拠できます。高電圧システムの場合、統合デイジー・チェーン差動トランシーバが高価な絶縁型CANバスでなく最大3750Vの堅牢なトランス結合絶縁を用いて2Mbpsで通信が可能です。MC33664は同じトランス結合絶縁を用いてバッテリ・パックをシステム・マイクロコントローラのデュアルSPIインタフェースに直接接続します。フリースケールのバッテリ・セル・コントローラ・ソリューションは、システム全体の部品数を抑えつつ、ASIL-C準拠バッテリ・パックを対象とした堅牢なシステム絶縁、および比類のない性能を実現します。
MC33771は、フリースケールのMC33664絶縁型通信デバイスと組み合わせることで、集中型CAN、分散型CAN、分散型デイジー・チェーンなど、さまざまな構成のバッテリ・アーキテクチャにおいて最適なライフサイクルをサポートします。このバッテリ・セル・コントローラは、高価な絶縁型CANバスの代わりとして機能する堅牢かつ安全な高速デイジー・チェーン通信設計を採用しています。このデバイスはCANベース・ソリューションの代替物として機能できるため、バッテリ内のローカル・マイクロコントローラや電圧レギュレータ、絶縁型CAN層が不要になり、コストの削減と設計の簡素化が実現します。
MC33771は、フリースケールのプログラムである「SafeAssure」 機能安全ソリューションの一環として、ISO 26262 ASIL-C要件をはじめとして、ESDやEMC、低消費電流、AEC-Q100車載認証などを対象とする厳格な標準規格への準拠を容易にします。フリースケールのMC33771は、大半のバッテリ構成で利用可能であり、14個の差動電圧測定や、14個の組込みセル・バランス・トランジスタ、温度測定用の7つのアナログ入力、セル電圧測定と同期して各セルのインピーダンスの判断を可能にする組込み電流センサ、拡張型の充電状態判断を実現するクーロン・カウンタなど、単一デバイスの標準48V LFPバッテリに特化した機能セットを備えています。
他の主な特長 ：
- 9.6～61.6V（VPWR）の動作、70Vのトランジェント
- SPIまたは絶縁型2MHz差動通信
- ±0.5%の精度でミリアンペアからキロアンペアまで対応する電流センサ
- 14個の差動セル電圧測定およびスタック電圧測定
- セル電圧/電流測定の同期
- クーロンのカウント
- 7つのADC/GPIO/温度センサ入力
- 初期設定時にアドレス指定可能
- オンボード300mAパッシブ・セル・バランス機能
- 低消費電力モード
- 64ピンQFPパッケージ
価格と供給
MC33771およびMC33664は、現在サンプル出荷中です。産業市場向けバージョンに関しては、2015年第1四半期までに量産出荷を開始する予定です。車載市場向けバージョンに関しては、2015年第3四半期までに量産出荷を開始する予定です。MC33771の1万個購入時の1個あたりの参考価格は、4.86～10.95ドル（USD）です。MC33664の1万個購入時の1個あたりの参考価格は、1.65ドルです。また、追加の派生製品に関しては2015年に導入を開始する予定です。詳細については、www.freescale.com/BatteryのWebサイトをご覧ください。
フリースケールでは、MC33771バッテリ・セル・コントローラとMC33664トランス物理層をサポートするハードウェアとして、評価キット「KIT33771ASP1EVB」と「KIT33664EVB」を提供しています。各ボードは、市場投入までの時間を短縮し、デバイスのさまざまな組込み機能のメリットを実証するよう設計されています。
優れた堅牢性と信頼性を備えたアナログ性能
フリースケールのアナログ製品の大多数は、拡張温度範囲での動作など、車載市場および産業市場の極めて重要な要件を満たします。各製品は、厳格なプロセス制御によって設計と製造が行われ、車載市場および産業市場の厳格な信頼性基準を満たすよう、業界標準の手法を用いて適格性が診断されます。MC33771およびMC33664は、フリースケールの長期製品供給プログラム（Product Longevity Program）の対象となっており、製品リリースから最低10年間または15年間の供給体制が保証されます。諸条件の詳細、および対象製品のリストについては、http://www.freescale.com/productlongevity/のWebサイトをご覧ください。
フリースケールSafeAssureプログラム ： 機能安全の容易な実現に向けて
フリースケールのSafeAssure機能安全プログラムは、国際標準化機構（ISO）のISO 26262や国際電気標準会議（IEC）のIEC 61508といった機能安全規格に準拠したシステムの開発を支援します。このプログラムは、機能安全の実装を最適にサポートするフリースケールのハードウェアおよびソフトウェア・ソリューションを対象としており、豊富な開発ツール・セットを備えています。詳細については、http://www.freescale.com/SafeAssure/のWebサイトをご覧ください。
フリースケール・セミコンダクタについて
フリースケール・セミコンダクタ（NYSE:FSL）は、先進の自動車、民生、産業、およびネットワーク市場において、業界を牽引する製品を提供する組込みプロセッシング・ソリューションの世界的リーダーです。マイクロプロセッサ、およびマイクロコントローラ、センサ、アナログ製品やコネクティビティといった私たちの技術は、世界中の環境、安全、健康を向上させ、そしてそれらをよりつなげるイノベーションの基盤となります。また、オートモーティブ・セーフティ、ハイブリッドや電気自動車、次世代のワイヤレス・インフラストラクチャ、スマートエナジー、ポータブル医療機器、家電やスマート・モバイル製品といったアプリケーション向けの製品を提供しています。フリースケールは、テキサス州オースチンを本拠地に、世界各国で半導体のデザイン、研究開発、製造ならびに営業活動を行っています。詳細は、http://www.freescale.com/（英語）、またはhttp://www.freescale.com/ja/（日本語）をご覧ください。
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