鋰離子電池：通過集成化方式使部件數量減至原來的1/3～1/5

　　鋰離子充電電池方面，半導體技術可對準確掌握各電池單元的電壓情況，并以較少的部件實現所需電路作出貢獻。電動汽車及混合動力車等為了獲得電壓，需要串聯數個鋰離子充電電池單元。每個鋰離子充電電池單元的自我放電電流各不相同，串聯后反復充放電，會導致單元之間的容量差加大（圖6）。還有可能在充電過程中產生過電壓。因此，盡管可監控各單元的電壓，但要組成電壓監控電路，需要A-D轉換IC、參考IC及多路復用器（Multiplexer）等多種單獨部件。因而半導體廠商都在努力開發能夠集成這些部件并以單芯片實現多個單元電壓監控的IC。具有代表性的產品便是美國凌力爾特科技（Linear Technology）的“LTC6802”（圖7）。該產品可支持12個電池單元，部件數量可減少至原來的1/3～1/5。兩個IC可監控24個電池單元，3個IC可監控36個單元。

 

圖6：要最大限度地使用電池，必須進行電量平衡監控 該圖表示進行電量平衡監控時及不進行監控時的電池單元充放電狀態。監控電量平衡，并按單元進行充電控制時，可在充電時使各個單元達到接近于充滿電的狀態。采用電池的設備驅動時間也會相應變長。該圖參考美國凌力爾特的資料，追加了進行電量平衡監控時的示意圖。

圖7：監控鋰離子電池的各個單元 美國凌力爾特科技的電壓監控IC“LTC6802”適用于鋰離子電池各個單元電壓監控用途。可支持12個單元組成的電池組。該圖根據該公司的資料繪制而成。

　　凌力爾特的LTC6802在性能方面的最大特點是，電壓測量精度最大可達到0.25％^注1）。即使采用單獨部件組成電壓監控電路，達到這一精度也并非易事。因此，“發布產品的同時，接到了汽車廠商、電裝產品廠商及電池廠商等發出的大量垂詢。目前大多數廠商還在評測，部分廠商已決定在量產品上采用”（凌力爾特科技日本）。該公司稱，集成的12bit ΔΣ型A-D轉換電路與電壓參考器的較高特性對達到這一精度作出了貢獻。

注1）很大程度上也依賴于電池材料，不過因存在0.25％的電壓測量檢測誤差，電池充電率（SOC：state of charge）的檢測精度會降低3％左右，采用LiFePO4時則會降低5％左右。

　　為了提高電壓監控系統的可靠性，凌力爾特除了2009年12月發布了備用電路用輔助IC“LTC6801”之外，還計劃改進電壓監控IC。打算進一步提高精度。如果精度更高，便能最大限度地使用電池，除了有助于實現單元的小型化之外，還能輕松檢測過電壓，估計還可支持更為快速的充電。