ハイブリッドおよび電気自動車のBMSコストを80%削減するバッテリ保護IC
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BMSコストを最大80%削減する12チャネルバッテリ保護IC
[高解像度の画像]
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カリフォルニア州サニーベール—2009年7月22日—マキシム･インテグレーテッド･プロダクツ(NASDAQ：MXIM)は、多セルリチウムイオン(Li+)バッテリスタック用、高電圧、12チャネルバッテリ保護ICのMAX11080を発表しました。市場で初のスタック可能なフォルトモニタとなるこのデバイスは、Li+バッテリが爆発(熱暴走)を起こさないように冗長のセル監視を提供します。最大31のMAX11080をデイジーチェーン接続が可能で、最大372セルまで監視することができます。したがって、電気的不具合が連鎖せず、ディスクリートソリューションでは必要となる高価な絶縁用の部品が不要になります。一般的なハイブリッドカーの場合、マキシムのソリューションではバッテリ管理システム(BMS)のコストを最大80%削減することができます。
MAX11080は、ワールドクラスの精度、超低消費電力、内蔵の安全機能と自己診断機能、および豊富な回路構成対応力によって、大容量バッテリスタックの安全な監視に関わる諸問題を解決します。この製品は、自動車、産業用機器、電力線、およびバッテリバックアップなど各種バッテリアプリケーションに最適です。
クリーンエネルギーのトレンドが蓄エネルギー市場の急成長を牽引
交通輸送関連からスマートグリッドに至るまで、蓄エネルギー技術は、化石燃料からクリーンエネルギーへの移行を促す上で鍵となります。したがって、世界中の消費者や政府機関の間でグリーンイニシアチブが勢いを持つにつれて、蓄エネルギー市場はかつてないほどの成長を迎える状態にあります。Lux Research社では、全体の蓄エネルギー市場は55%の成長をし、2012年に640億米ドルに達するとの見方が出ています。一方、交通輸送関連の蓄エネルギー市場は、ハイブリッド電気自動車(HEV)の需要増大の恩恵を受け、2007年の129億米ドルから2012年には199億米ドルに成長すると見込まれています。*
パワーリチウムイオン技術—爆発的な市場
将来の燃料タンクとなるHEVバッテリパックは次世代輸送システムの重要な駆動系の一部となります。
初のHEVはニッケル水素(NiMH)バッテリが採用されましたが、2015年までにはLi+バッテリが圧倒的な市場シェアを持つと予想されています。Li+バッテリはエネルギー密度が高く、1回の充電で走行可能な距離が長いためです。Lux Research社は、Li+バッテリの売上げが2007年の68億米ドルから2012年には169億米ドルに劇的に伸びると予測しています。
しかしながら、Li+バッテリは特に揮発性が高く、安全な動作を確保するためには慎重な設計と高度な監視スキームが必要になります。セルの過電圧はセルの温度の急上昇を招く恐れがあり、ガスの放出を伴う熱暴走状態になることがあります。HEVには数百もの直列接続されたセルが必要になることが多く、1つのセルに障害が起こることによってバッテリパック全体が燃え、爆発するなど、わずかな不具合が重大な結果をもたらします。
課題：安全のコストを引き下げるには
今日、バッテリパックの設計者は、絶対的なスタックの安全性を確保するために膨大な時間とリソースをかけています。保護回路には、モニタと各種アナログ/受動部品(抵抗やマルチプレクサなど)の間にコストの高い絶縁装置とともに、複数の3または4チャネルフォルトモニタが使われるのが一般的です。このような回路は、大型でコスト高となり、時間集約的であることは言うまでもありません。
MAX11080は多セルのバッテリパックの設計を大きく簡素化します。12チャネルのフォルトモニタであるこのデバイスは、独自のコンデンサ絶縁によるデイジーチェーンインタフェースを採用し、部品点数とコストを最低限に抑えます。このユニークなアーキテクチャによって、1つの直列スタックに最大31のデバイスを接続可能となり、最大372セルを監視することができます。また、コンデンサベースのインタフェースは、バッテリのバンク間を超低コストで絶縁し、電気的不具合の連鎖を防ぎます。
コストの高い絶縁用の部品が必要なくなることによって、マキシムのソリューションはディスクリート設計に比較して基板スペースが75%小さくなります。全体として、この製品によって、一般的なバッテリ管理システムにかかる費用は$250からわずか$50に引き下げることができます。
MAX11080が築く新たな性能ベンチマーク
マキシムのソリューションはコストを節約するだけでなく、かつてないほどの性能を実現します。
マキシムの高耐圧/微細化BiCMOSプロセスは、業界最高の電圧許容度(80V)、優れたESD性能(ヒューマンボディモデルで±2kV)、ホットスワップ能力、および広い温度範囲での高信頼性性能を可能にしています。バッテリの熱暴走から保護するために、MAX11080は超高精度過電圧検出を備えており、AEC-Q100 Type 2の温度範囲(-40℃～+105℃)全体で±25mV以下の誤差を保証しています。
さらに、MAX11080はバッテリ寿命の保全のため、消費電力を10分の1 (動作モードで80µA)に抑えています。内蔵のユニークなシャットダウン機能によって、バッテリリークはわずか2µAに低減され、バッテリがほとんど放電することなく、何年もパックを保存しておくことができます。
フレキシブルな機能
MAX11080には16の選択可能な過電圧スレッショルドと8つの選択可能な低電圧スレッショルドがあります。低電圧検出機能は必要ない場合ディセーブルにすることができます。このデバイスには設定可能な検出遅延機能があり、バッテリパックの電圧変動イベントを取り除き、誤った過電圧または低電圧アラームをなくすことができます。アラームラインは4kHzの心拍信号で動作し、その信号がないことで過電圧または低電圧イベントが有効であることがわかります。これらの機能はアラームの有効性を見極める上で非常に重要となり、不必要にアプリケーションがシャットダウンしてしまうことを防ぎます。
車載対応の設計
MAX11080には、自己再構成、自己診断モードが内蔵されています。起動と同時にこのデバイスはバッテリが接続されていることを自動的に検出し、接続順や配置に関わらず2～12セルに合わせて自動的に設定を行います。また、このデバイスは内部コンパレータ回路のセルフテストを行い、起動時の機能性が適切かどうかを確認します。この製品は、パッケージのどの端子にオープンまたはショートが発生しても検出する能力があり、そのような障害を発見するためにたえず端子の監視を行います。設計およびパッケージのI/Oに対して、FMEAレポートが必要な場合は、請求に応じて対応します。
MAX11080の特長のまとめ
- 2セル～12セルLi+バッテリフォルト検出
- コンデンサ絶縁のデイジーチェーンインタフェース
- 高コストな絶縁用部品は不要
- 最大31のMAX11080を直列接続可能で、最大372セルに対応
- 3.3V～4.8Vの範囲でピン選択可能な過電圧スレッショルド(100mVステップ)
- 1.6V～2.8Vの範囲でピン選択可能な低電圧スレッショルド(200mVステップ)
- 超低消費電力
- 80µA (動作モード)
- 2µA (シャットダウンモード)
- 6V～72Vで動作、最大80Vのスパイクに対応
MAX11080は38ピンTSSOPパッケージで提供され、-40℃～+105℃の温度範囲での動作が保証されています。参考価格は$3.92 (100個以上、FOB USA)となっています。詳細情報はjapan.maxim-ic.com/MAX11080-Batteryをご覧ください。
マキシム･インテグレーテッド･プロダクツは、高性能半導体製品を設計、製造、および販売する株式公開企業です。当社は2008会計年度に20億ドルを超える売上げを計上しています。マキシムは顧客の製品に付加価値となる、革新的なアナログおよびミックスドシグナルのエンジニアリングソリューションの提供を使命として設立されて以来25年以上になります。今日まで、マキシムが開発した製品の数は6000以上に達し、産業機器、通信、民生、およびコンピューティングの各マーケットに製品を提供しています。詳細はjapan.maxim-ic.comをご覧ください。
*Lux Search社、｢Alternative Power and Energy Storage State of the Market Q2 2008: Making sense of the Next Big Thing｣ (2008年5月)
お問合せ先
〒169-0051 東京都新宿区西早稲田3-30-16
マキシム･ジャパン株式会社
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