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デンソー、電池ECUのコア部品、次期型「リチウムイオン電池監視IC」を開発

-電動車両の燃費を向上し、地球環境の保全とクリーンなモビリティ社会の実現に貢献-

2020年10月13日

株式会社デンソーは、電動車両の電池を従来よりも効率よく使用することを可能にし、車両の燃費向上や航続距離の延長に貢献する、次期型「リチウムイオン電池監視IC」を開発しました。電池電圧の高精度検出と、監視できる電池セル数を増やし多セル監視を両立した、世界初の製品で、2020年2月に発売された「TOYOTA ヤリス」に搭載されています。今後も、リチウムイオン電池が搭載されるさまざまな電動車両に採用される予定です。

地球温暖化、大気汚染、資源・エネルギー問題などの社会課題を解決するために、ハイブリッド車や電気自動車などの電動車両の普及加速が求められています。デンソーはこれに寄与すべく、車両燃費の向上、車両価格の低減に貢献する技術・製品開発に取り組んでいます。

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    電池ECU / 電動車両の電池を安全に制御する「電池ECU」

今回開発した次期型「リチウムイオン電池監視IC」は、デンソーが2015年に開発した従来品と比べて、電池電圧の検出精度を約3倍(検出誤差±3mV以内)、監視できる電池セル数は約1.2倍(25ch/IC)に向上しました。電池電圧の高精度検出と多セル監視を両立させた製品は世界初です。
リチウムイオン電池監視ICの構成部品である「高精度基準電圧素子」の開発により、従来よりも効率よく電池を使用することを可能にし、車両の燃費、航続距離の向上に貢献しています。
また、微細加工技術と独自の「高耐圧素子(※)」の開発により、電池ECUに搭載されるICや周辺部品点数を減らし、電池ECUの小型化、低コスト化を実現しました。

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    リチウムイオン電池監視IC / 電池ECUのコア部品。電動車両の動力源であるリチウムイオン電池の電圧を監視する重要な役割を担っています。

デンソーは、これからも電動車両の普及に貢献し、地球環境の保全とクリーンなモビリティ社会の実現に向けて取り組んでいきます。そしてより多くの皆さまに最新技術の製品をいち早くお届けしていきます。

※豊田中央研究所との共同開発

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      リチウムイオン電池監視IC開発メンバー

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      リチウムイオン電池監視IC開発メンバー

開発者紹介

リチウムイオン電池監視IC開発のポイントは3つあります。1つ目は新規高精度素子と高耐圧素子の開発、2つ目は高精度回路設計、3つ目は高精度化を実現するパッケージの構造設計・開発です。
これらの開発担当者に苦労点やそれをどう乗り越えたのか、今後の目標などを聞きました。

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柳 振一郎 / ASIC技術部 / 素子・プロセス開発担当

一番苦労したのは、当初無理だと思った高い要求性能と信頼性を両立する素子の開発です。一般的に素子の高性能化(精度向上、高耐圧化など)と、高信頼化は相反するファクターなので、それらを両立する素子構造の設計と、設計した素子の信頼性を保証する技術の確立に大変苦労しました。しかしこの難局を乗り越えることができたのは、開発チームのマインドによるところが大きかったと思っています。チーム内には私のように中途入社のメンバーが約半数いますが、互いを尊重し合い、それぞれの知見、技術力、品質へのこだわりをうまく融合することができました。また、みんなが「壁に当たっても前向きにやってみよう!」というマインドで、後押しし合える風土であったことも、成功の大きな要因だったと思います。

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朝長 幸拓 / ASIC技術部 / IC回路設計担当

苦労した点は、新しく開発した「高精度基準電圧素子」を用いた基準電源回路開発が、デンソー初の試みであることと、少しでも早くお客さまへお届けするため、短期開発することでした。短期開発を実現するために、素子と回路の開発を同時に行い、それぞれの評価結果を密に共有し、相互にフィードバックすることで効率的に開発を進めました。同時開発は互いの課題を出し合いながら進めるため、ときに責任の押し付け合いが発生しがちです。しかし私たちは同じ社内の仲間であることや、築いてきた良好な信頼関係により、互いに腹を割って高い要求を伝え合い、要求に応える努力をすることができたので、より良いものを作ることが出来ました。開発・設計・製造の一連の工程を自社で行うデンソーの強みが成功につながったと思います。

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内堀 慎也 / ASIC技術部 / パッケージ開発担当

パッケージとはICチップを樹脂で包み、車載という厳しい外部環境から守り、性能を発揮させる大事な役割があります。その中で、ICチップが樹脂から受ける応力によって基準電源電圧が変動するという課題がありました。それを解決するために、樹脂の物性を見極め、市場での温度変化によって生じる樹脂特性の微小変動を定量化し、目標値を満たす構造設計を実現できました。ここまでの微小変動に着目した設計事例は世の中になく、理論を解明するのに大変苦労しました。しかし、品質に徹底的にこだわるデンソーだからこそ、諦めず愚直に向き合うことができ、現象の解明と理論付けができ、今回の成果に繋がったと思います。

開発メンバーの今後の目標

CO2排出による地球温暖化や大気汚染の問題を抑制するためには、電動車両の普及が必須であり、車両価格の低減が求められます。また、車載用電池も進化していくので、コスト低減と電池の進化を先取りしたキーデバイスの開発にチャレンジし、電動化車両の普及と地球環境の保全に貢献していきたいと思います。

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    左から ASIC技術部 鈴木 彰、朝長 幸拓、千田 康隆、柳 振一郎、内堀 慎也