電池スタックの監視回路で最初に直面するのは、精度の問題であるHp Mini 210バッテリー。最近のLiイオン電池は平坦な放電曲線を有している。米Texas Instruments（以下、TI）社でパワーマーケティングマネジャを務めるMatthew Borne氏は「5mVの測定誤差は、セルの放電予測値における10％の誤差に相当する」と述べている。電池の過放電は、電池の破壊を引き起こす。従っ て、その状態が起きる前に、放電を停止させなければならない。測定精度が高いほど、電池が破壊に至る危険性は小さくなる。4V出力の電池において8mVの 測定精度が得られるとすると、その精度は0.2％である。ただし、Acer Aspire Timeline 3810T バッテリー0.2％の精度を得るには、時間/温度による変動も考慮して、基準電圧には0.1％の精 度が求められることになる突き当たる。電池スタックは、数十個ものセルが直列に接続されたものである。その電池スタック中に存在する個々のセルの電圧を測定する方法が問題になるの だ。単純な方法としては、抵抗分圧回路を使う手法が考えられるが、それには高精度の抵抗が必要になる。薄膜抵抗でも十分な精度は得られないし、温度の変化 に対して精密に補正をかけることも難しい（別掲記事参照）。

　 キャパシタをセル電圧まで充電した後、スイッチを切り替えてシャHP COMPAQ NX9110バッテリーーシの基準電位に接続するフライングキャパシタという方式がある。これを用いれば、コモン モード電圧の問題を回避して個々のセル電圧を測定することが可能である。ただし、この方法にも問題がある。例えば、キャパシタが、異なる電位のセル間で電 荷を不均等に転送し始めるということが起きる。また、米Maxim Integrated Products社の自動車/産業用バッテリ製品部門ビジネスマネジャを務めるStephan LaJeunesse氏によれば、「この方法を用いるには、高い電圧に対応可能なスイッチが必要となるHP COMPAQ NX9100バッテリー。そのようなスイッチは、それ自身の損失が大きく、 回路の効率を低下させる」という。

　米Linear Technology社のスタッフサイエンティストであるJim Williams氏は、小型で低価格のトランスを用いて各セルの電圧を測定する斬新な回路を開発した（この回路は、コモンモード電圧の問題を回避してうまく動作する。ただし、トランスのコストが追加されることと機械的HP Mini 5101バッテリー 振動に弱いことが欠点となる。

多くの電池監視ICのメーカーは、コモンモード電圧の問題を、監視ICをデイジーチェーン接続する方法によって解決している。この方法では、測定したアナログ電圧値をデジタルデータに変換した後、そのデジタルデータをX220 AC電源アダプターデイジーチェーン接続されたほかのチップに伝達する（図3）。この方法により、抵抗分圧回路は不要になる。

　 また、電池監視ICは、システムで必要となるICの数を最少限に抑えるために、耐圧が高く、エラー保護の対策が施されたマルチプレクサを搭載している。こ れにより、1つの電池監視ICによって4個から12個のセルの電圧を正確に測定することができる。その上で、デイジFMV S8250 バッテリーーチェーン内の次の電池監視ICに、シ リアルバスを介して測定結果を伝達できるようにしている。デイジーチェーン方式では、アイソレータを多数用いる必要はなく1つで済む。10年くらい前までは、絶縁境界を越えてアナログ電圧値を伝達しようとする ケースが多かった。それに対し、デイジーチェーンを用いた監視回路のアーキテクチャは、測定したアナログ値をデジタルデータに変換して処理するという最近 のトレンドに即している。そして、絶縁境界を越えてデジタルデータを伝達する方法はいくつも存在するx61 互換バッテリーフォトカプラ、容量性アイソレータ、トランスを用いたアイソレータ、RFアイソレータ、あるいはGMR（Giant Magnetoresistive）を用いたアイソレータなどを用いることができる。

　ちなみに、絶縁境界を越えてアナログ電圧を伝達する方法としては、米Avago Technologies社の製品のようにΔΣ変調方式を利用するものもある。
正確な値が得られる測定法を確立し、コモンモード電圧の問題を解決したら、Inspiron 6400 バッテリー続いては回路の消費電力に関する条件を満たすことが要求される。電池監視ICに は、電池スタックから給電することができる。ただし、それでは電池監視ICが消費する電力によって、電池が消耗することになる。もう1つ重要なことは、あ るセルグループが、隣接したほかのセルグループより多くの電力を消ASUS PL32-1005費して充電状態のバランスを崩すことがないように、各ICの消費電力が同じでなければな らないということだ。

　 図4）。このようにすれば、電池監視回路によって電池が消耗しなくて済む。測定が終わったら、通信リンクを介して結果のデータを送信する必要がある。あるICメーカーは、SPI（Serial Peripheral Interface）のような簡単なローカルシリアルプロトコルのデーdell Vostro3700 ACアダプタータをCAN（Controller Area Network）のような高レベルのプロトコルのデータに変換して使用している。自動車内でのCANによる通信の信頼性は、10年以上の実績によってすで に確立されていると言ってよい。
大きな電圧に重畳している小さな電圧を計測しようとする場合、常にコモンモード電圧の問題に遭遇することになる。車載用途の電池スタックでは、トータルで 400Vのスタック電圧中に存在する4Vのセル電圧を測定しなければならないといった状況になる。直感的な対処法としては、抵抗分圧回路を用いDELL vostro 1200 アダプターて400V の電圧を4Vといった小さな電圧に分圧して測定する方法が思いつくのではないだろうか。
上述したような測定Acer Aspire 5020バッテリー  システムについての配慮は基本的な要件にすぎない。自動車メーカーは、果たすべき法的責任から、高い信頼性を持った車両を開発しなければならない。従って、電池スタックの監視システムにも高い信頼性が要求される。

　 信頼性にかかわる問題の1つは、組み立て作業者やメカニックらがホットプラグ（活線挿抜）で電池監視回路を電池スタックに接続するときに発生する。作業者 が電池監視回路をどのセルに最初に接続するかについては何の保証もない。あるセルのセンスAcer Aspire 3610 バッテリー線が任意に接続されることによって、電池監視ICのダイに多量の 電流が流れ込むことがあるのだ。Maxim社のLaJeunesse氏によれば、「電池監視ICは誘電体分離プロセスを用いなくても製造できる。 DMOS/CMOSプロセスでかまわないのだが、問題を回避できるように工夫を盛り込む必要がある」という。

　ほとんどのICメーカーは、外部温度の検知回路とチップ温度の検知回路の両方を提供することでAcer Aspire 3020バッテリー、システム設計者が周囲温度とセルの温度の両方を測定できるように配慮している。これらの温度データは、充電の管理と安全の確保のために使用することができる。信頼性に対する配慮から、ほとんどの自動車メーカーは完全な冗長性を備えた監視システムを採用しているAcer Aspire 2200バッテリー。 デイジーチェーン接続された電池監視IC群の片方が通常の測定に使用され、もう1つのIC群は安全性を管理するために使用される。米Intersil社の 場合、IC間のシリアル通信については、1つのICが電気的に故障した場合でも、デイジーチェーン内のほかのICと通信を維持できるように工夫している。

　 電池監視ICのメーカーのほとんどは、自社の製品が双方向のシリAcer Aspire 2026バッテリーアル通信機能を備えていることを強調している。その通信リンクは、ICに何らかの故障が生 じても、できる限り継続的に動作するように設計されている。そして、システムの電池管理ユニット（BMU：Battery Management Unit）用のマイクロコントローラとの間で通信を行うことにより、電池監視ICに電源電圧が印加されていて、Acer TravelMate C300 バッテリー正しく動作している状態にあることを確認す るように構成している。ADI社で高精度アンプ製品ラインマネジャを務めるSam Weinstein氏は、「ICのメーカーは、ICが故障した際にも通信機能が正常に働くことを保証する必要がある」と述べている。

　システムレベルで冗長性を確保するための仕組みに加えて、多くのICメーカーは、電池監視ICに冗長回路とセルフテスト機能を搭載している。 Intersil社で自動車用製品マーケティングマネジャを務めるKenneth Lenk氏は、「当社のICには、いくつもの基準電圧源を搭載している。Acer Aspire 7535バッテリーまた、校正やセルフテストを行うことを目的としたD-Aコンバータも搭載してい る」と述べている。またADI社のWeinstein氏は、「BIST（Built-in Self Test）回路を採用するとコストが高くなる。しかし、自動車業界からの要求を満たすにはこの回路は不可欠だ」とも述べている。まず、A-Dコンバータの精度について考えて みよう。Acer Aspire 7720バッテリー4Vのセルを扱う場合、4mVの精度で測定が必要ならば、10ビットのA-Dコンバータを使用すればよいことになる。ただし、誤差についての考慮 も必要なので、実際には12ビットのA-Dコンバータで測定するのが妥当である。事実、多くの電池監視IC は、12ビットでの測定が行えるように設計されている。

　ここで、抵抗分圧回路を用いる方法の場合に問題になるのは、コモンモード電圧と ともに、測定の対象とする電圧も小さくなってしまうことである。つまり、この例で言えば、測定の対象とする電圧が40μVという微小な電圧に変換されるこ とになる。誤差に対する余Acer Aspire 7730 バッテリー 裕度を2ビット確保するとしたならば、LSB（最小有効ビット）が10μVに相当する高い分解能を実現しなければならなくなる。

　 しかし、抵抗分圧回路を使用する方法における最大の問題は、測定回路をいかに高精度化するのかということではないAcer Aspire 7730G バッテリー  。むしろ、分圧回路に用いる抵抗の高精度 化のほうが難しい。例として、400Vから4Vを得る抵抗分圧回路を考える。使用するのは、4Ωの抵抗と396Ωの抵抗であると仮定しよう。ここで 396Ωの抵抗の値が1％増えると、400Ω（399.96Ω）となる。従って、Acer Aspire 7730Z バッテリー  抵抗列全体の抵抗値は404Ωとなる。この条件で400Vの電圧がかかる と、測定の対象となる個所での電圧は4Vではなく3.96Vとなり、40mVの誤差が生じる。

　上述したように、LSBが10μVに相当 するという条件では、1つの抵抗での1％の誤差が測定結果に4000倍以上の誤差をもたらすことになる。このような状況はもちろん許容できない。逆に言え ば、抵抗の精度は0.00025％以内に抑えなければならないことになる。Acer Aspire 7730ZG バッテリーこのような許容誤差の仕様は、低コスト化を図らなければならないという条件の下 では現実的なものではない。加えて、温度の変化によって増減する抵抗値に合わせて補正を行う必要もある。

　このような問題があるた42T4791 め、実 際には抵抗分圧回路を用いる方法は使用されない。本編でも紹介しているように、ほとんどのアナログICメーカーが採用しているのは、セルの電圧をA-Dコ ンバータでデジタルデータに変換した後、そのデジタルデータを絶縁障壁を越えて転送するという方法である。

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