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スマートバッテリ残量計の設計サポートキット

著者:  Satoshi Terada  - 11-06-2020 

スマートウォッチやヘッドホンをはじめとするポータブル機器にとって、バッテリ残量計は、製品設計の上で最も重要な要素の一つであり、その開発には細心の注意が必要です。多くの人が気付いていないかもしれませんが、バッテリの残量や充電時期を知ることで安心感を与えてくれるだけでなく、その裏側で常にバッテリ動作の安全を監視し、機器の信頼性の高い動作を実現します。

一般に新製品開発プロジェクトは常にリソースとの戦いです。時間、金、人が十分すぎるほどに与えられているプロジェクトはありません。ポータブル機器の爆発的な成長を支えているバッテリを機器に組み込むプロジェクトも例外ではありません。当社にとって、お客様の設計プロジェクトをサポートする中で、効率的に開発できるサポートソリューションを提供することは非常に重要です。

LC709204F

図 1. LC709204F アプリケーション・ダイアグラム

 

オン・セミコンダクターのスマート・リチウムイオン電池残量計ファミリの1製品であるLC709204Fは、1セルのリチウムイオン/ポリマーバッテリに最適な電池残量計ICです。LC709204Fは、HG-CVR2と呼ばれる独自のアルゴリズムにより、バッテリ自身の温度変化、負荷変動、経年変化、自己放電などの不安定な状態に対しても、バッテリのRSOC(相対残量状態)を正確に測定します。オン・セミコンダクターのリチウムイオン電池残量計ICの状態監視アルゴリズムは、2017年「超モノづくり部品大賞」の「生活関連部品賞」を受賞し、その機能・性能・技術面で優れていることが評価されましたが、一般にバッテリを機器に組み込む開発には、電極材料、電解液、電池容量などの種類や利用電圧範囲などをはじめ考慮すべきこと多く、プロジェクトごとや機器ごとに要求仕様が異なります。その意味で電池残量計ICを交換することは機器メーカーのバッテリのエンジニアの頭痛の種になっています。エンジニアはバッテリに関連する設計パラメータを正確に収集しなければなりません。これには電池の性質と状態監視アルゴリズムの両方に関する深い知識が必要となります。また、小さなことかもしれませんが、電池は厳格な輸出入管理下にあるため、サポートを受けるために電池を異なる国に輸出するのには多くの労力と時間、追加コストがかかってしまいます。

 

LC709204F スマートLiB ゲージ自動サポートキット(Smart LiB Gauge Automatic Support Kit)

図 2. LC709204F スマートLiBゲージ自動サポートキット (STR-SMARTLIBGAUGE-GEVK)

バッテリ残量計の組み込み開発プロセスを簡略化するために、LC709204スマートLiB残量計とオンボードプログラマブル負荷を利用して、リチウムイオン/ポリマーバッテリのセル電圧カーブを測定する「LC709204スマートLiBゲージ自動サポートキット」を開発しました。このキットを使用することで、機器開発者は自分の実験室でいつでも電池の複雑なパラメータを抽出することができ、従来は当社のアプリケーションチームからのサポートを必要としていた抽出精度を達成することができます。このキットは、Strata Developer Studio™ を使用して容易に使用できます。開発者はバッテリの温度、電流および電圧など必要な測定をStrata にまかせて自動制御することができます。

LC709204F スマート LiB ゲージ自動サポートキットを使ってみる

図 3. スマートLiB ゲージ自動サポートキットのセットアップ

スマートLiBゲージ自動サポートキットは、オンボードでプログラム可能な負荷を搭載しており、最適なバッテリパラメーターが得られるまで自動で測定・抽出することができます。準備するものは、バッテリとボードおよびPCをUSBケーブルで接続することだけです。

スマートLiBゲージ自動サポートキットを使い始めるには、ボードをUSBケーブルでPCに接続するだけで、Strata Developer Studioがボードを自動的に認識します。ほどなく、PC上にUIコントロールパネルが表示され、パラメター抽出の準備完了です。

UIコントロールパネル内で、電池の放電特性測定、測定データのロギング、バッテリパラメータ抽出シミュレーションをワンクリックで実行できます。実行後は、アプリケーションエンジニアのサポートを受けたものと等価で、測定したバッテリに最適なパラメータを取得することができます。Strata Developer StudioのPlatformを利用しているので、すべての製品データシートやアプリケーションノートが常に最新の状態であることが保証され、さらに重要なことは、パラメータ抽出アルゴリズムの最新バージョンをいつでも、お客様が意識することなく利用できることです。

バッテリ残量ゲージのデモ

 

スマートLiBゲージ自動サポートキットは、バッテリ組み込み開発プロジェクトにおける貴重なリソース(時間、金、人)のトレードオフからお客様を解放してくれる非常に便利なツールです。詳細はこちらをご参照ください。また、以下の設計資料をチェックしてください。

 

設計資料

Tags:Portable and Wireless, IoT
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