STマイクロエレクトロニクスは、最大10個のセルを直列接続したリチウムイオン電池やリチウムポリマ・バッテリ・パック向けの管理IC「L9962」を発表し、量産を開始した。12ビットA/Dコンバータ(ADC)と最大70mAのセル・バランシング機能を搭載し、各セルの電圧を監視しながらばらつきを補正する。電圧、電流、温度の監視に加え、過電圧、低電圧、過電流、短絡などに対する保護機能を1チップに集積している。
セル電圧の連続監視とバランシング機能
リチウム・バッテリ・パックでは、直列接続したセルの特性や劣化状態にばらつきが生じると、充放電時のセル電圧にも差が生じる。一部のセルがほかのセルより早く上限電圧または下限電圧に達した場合、バッテリ・パック全体として利用できる容量が制限されるほか、過充電や過放電によって安全性や寿命に影響する可能性がある。
L9962は、プログラム可能なループ時間で各セルの電圧を連続的に測定し、過電圧または低電圧を検出する。セル間の電圧差が生じた場合には、最大70mAのセル・バランシング電流によって電圧を補正し、各セルの充電状態を均一に保つ。総スタック電圧と各セルの電圧測定値の合計を比較する妥当性チェック機能も備え、測定結果の不整合を検出することで監視精度と信頼性を高めている。
高精度な電流測定と温度監視
L9962は高精度の電流センスアンプを集積し、クーロン・カウンティングによってバッテリ・パックの充放電電流を測定する。クーロン・カウンティングは、バッテリへ流入またはバッテリから流出する電流を時間積分し、充放電した電気量を算出する手法で、バッテリの充電状態(SOC)を推定し、機器の残り使用時間や充電時期を判断するために利用される。
製造工程で1点のキャリブレーションを実施することで、動作温度範囲全体にわたって0.25%の電流測定精度を実現する。充電電流や放電電流が設定値を超えた場合に保護機能を動作させるほか、放電経路で短絡が発生した場合にもバッテリを保護する。温度監視にはNTC(負性温度係数)サーミスタを用いたレシオメトリック測定方式を採用し、バッテリ・パックの過温度と低温状態を検出する。
低消費電力とシステム統合機能
L9962は低消費電力モードとして、消費電流5μAのスタンバイ・モードと、同2μAのディープスリープ・モードを備える。静止電流を抑えることで、機器の待機・保管期間を延ばすほか、製品の製造から輸送、販売までの間に生じるバッテリ消費を低減する。スタンバイ・モードでも動作する3.3V低ドロップアウト(LDO)レギュレータも内蔵し、外付けのマイコンやインジケータLEDなどへ電力を供給できる。
さらに、バッテリ・パックのヒューズ制御機能に加え、リレーを駆動するハイサイドおよびローサイドのプリドライバを搭載する。異常を検出した際に、ヒューズやリレーを利用してバッテリ・パックを機器から切り離すための回路を簡素化でき、外付け部品を減らすことでプリント基板の実装面積や部品コストを抑えられる。ホスト・システムとの接続にはI2Cインタフェースを採用し、マイコンからセル電圧の測定間隔などを設定できるほか、SOCや劣化状態(SOH)などバッテリ管理に必要な情報を読み出すことができる。
電動工具やUPSなどへの展開
L9962は、直列接続した複数セルを使用するコードレス電動工具、携帯型および半携帯型の医療機器、電動アシスト自転車、e-bike、スクーターなどの小型電動車両を主な用途として想定する。また、停電時に機器へ電力を供給するUPSやバックアップ用蓄電システムにも利用できる。
L9962は48ピンのTQFPパッケージで提供され、外形寸法は7mm×7mm。1000個購入時の単価は約2.89ドルで、現在量産中となる。STは、監視、セル・バランシング、電流・温度測定、保護、ヒューズおよびリレー制御を1チップへ集積することで、外付け回路を削減するとともに、幅広いバッテリ駆動機器における動作時間の延長、安全性の向上、バッテリの長寿命化を支援するとしている。



