概要

BQ24259 ICは、テキサス・インスツルメンツが開発した高集積バッテリ・マネジメント・ソリューションで、シングルセル・リチウムイオンバッテリの効率的な充電と電源管理用に設計されています。この集積回路（IC）は、幅広い入力電圧に対応しながら2Aの充電電流を供給できることが特長で、さまざまな携帯電子機器、車載アプリケーション、スマートIoT機器に最適です。BQ24259の多用途性は、USB On-The-Go（OTG）機能のサポートにも及び、システムとバッテリー間の効率的な電力分配を可能にし、信頼性が高く効率的な電源管理を必要とする機器に適しています。BQ24259 ICの主な特長には、高精度の電圧・電流取得システムがあり、過充電や過放電のシナリオを防止することで、最適なバッテリー性能と寿命を保証します。また、サーマル・レギュレーション、過電流保護、入力低電圧ロックアウトなどの高度な安全対策が組み込まれており、充電プロセスの信頼性と安全性を高めています。このICのアーキテクチャは、フルブリッジ回路を利用し、一方向電流を双方向に変換するシグナル・コンディショニング・モジュールと、ハードウェア・コンポーネント間の効率的な制御と通信のためのリアルタイム・ターゲット・マシンを特徴としています。BQ24259 ICは、アナログ・デジタル・コンバータ（ADC）、デジタル・アナログ・コンバータ（DAC）、CAN（Controller Area Network）やLIN（Local Interconnect Network）などの通信インターフェイスなど、豊富なペリフェラルを内蔵していることが特長です。これらの機能により、さまざまな車載制御モジュールや先進運転支援システム（ADAS）へのシームレスな統合が可能になります。車載グレードの認定により、過酷な環境条件下でも信頼性の高い性能が保証されるため、車載エレクトロニクス業界における技術革新の礎となっています。BQ24259 ICには数多くの利点がありますが、制約がないわけではありません。正確な充電状態の推定、さまざまなバッテリー化学物質に対するスケーラビリティ、高度なバッテリー管理システム（BMS）の複雑さとコストといった課題がハードルとなる可能性があります。しかし、BMS技術の継続的な進歩は、業界のリーダーや多額の研究開発投資によって推進され、BQ24259のようなバッテリー管理ソリューションの機能を強化し続け、さまざまなアプリケーションで高い性能と安全性を確保しています。

概要

BQ24259 は、テキサス・インスツルメンツが設計・製造する、電圧調整可能な I2C 制御 2A シングルセル USB NVDC-1 充電器です。この集積回路（IC）は、テキサス・インスツルメンツの幅広い電源管理ソリューション・カタログの一部です。

.コンパクトな24-VQFNパッケージで、-40℃～85℃の温度範囲で効率的に動作します。BQ24259 ICは、USB On-The-Go（OTG）機能を促進する多用途の充電ソリューションで、信頼性が高く効率的な電源管理を必要とするさまざまなポータブル電子機器に適しています。さまざまな充電プロトコルをサポートしているため、さまざまなUSB電源に適応し、システムとバッテリー間の電力分配を効率的に管理することができます。BQ24259の主な特長には、バッテリーの最適な性能と寿命を維持するために不可欠な、高精度の電圧および電流取得システムがあります。これらの機能により、充電プロセスが安全かつ効率的に行われ、バッテリー寿命を低下させる過充電や過放電などの問題を防止します。BQ24259のアーキテクチャには、フルブリッジ回路を利用したシグナル・コンディショニング・モジュールも含まれています。この設計は、一方向電流を双方向に変換し、充電器がバッテリー・システムの正確な充放電アナログ信号を生成できるようにします。システム内のリアルタイム・ターゲット・マシンは、ソフトウェア実装センターとして機能し、各ハードウェア・コンポーネントを制御し、さまざまなハードウェア要素間の通信相互作用を促進する。

主な特徴

BQ24259 ICは、現代の電子機器の厳しい要求を満たすために設計された、高度な電源管理ソリューションです。この集積回路（IC）は、特にバッテリー駆動システムに適しており、性能と安全性の両方を高める包括的な一連の機能を提供します。

総合安全対策

BQ24259 ICには、さまざまな動作シナリオにおける信頼性と安全性を確保するために設計された、堅牢な安全対策が統合されています。これらの機能には、車両のシャーシや低電圧システムから高電圧（HV）コンポーネントを効果的に絶縁し、意図しない電気的接触や漏電を防止する厳格な絶縁技術が含まれます。連続監視システムは、短絡や絶縁破壊などの異常に対してHVネットワークを積極的に監視し、迅速な検出と対応を可能にします。高速リレーやコンタクタを含む迅速なシャットダウン機構は、検出された故障の場合にHVシステムを速やかに切り離し、感電や火災のリスクを最小限に抑えます。さらに、戦略的に配置されたサーキットブレーカーまたはヒューズが過電流状態から保護し、熱事故を回避します。

.

高度な周辺機器

BQ24259 ICは、アナログ・デジタル・コンバータ（ADC）、デジタル・アナログ・コンバータ（DAC）、CAN（Controller Area Network）やLIN（Local Interconnect Network）などの通信インターフェイスを含む包括的なペリフェラル・セットを誇ります。また、タイマー、PWMコントローラー、GPIOも搭載しており、エンジン管理システム、ボディ・コントロール・モジュール、先進運転支援システム（ADAS）など、さまざまな車載制御モジュールへのシームレスな統合が可能です。

.

自動車グレード資格

車載グレードの認定により、過酷な環境条件下での信頼性が保証されているため、耐久性と安全性が最優先される自動車での使用に適しています。処理能力、周辺機能、車載グレードの信頼性を併せ持つBQ24259 ICは、カーエレクトロニクス業界における技術革新の礎石となり、より安全で効率的、スマートな自動車の開発を後押しします。

.

故障検出と診断

BQ24259 ICは、セルの不均衡、低容量、通信エラーなどの障害を検出する高度なアルゴリズムを採用しています。これらの診断機能により、問題を特定し、メンテナンスを容易にし、システムの寿命と信頼性を保証します。

.

エネルギー管理

電気自動車や再生可能エネルギー・システムでは、BQ24259 ICが充放電レートを制御してエネルギー使用量を最適化し、効率を高め、バッテリーの寿命を延ばします。これは、リチウムイオン電池の性能を長期間維持するために特に重要です。

.

データロギングと分析

このICには、アナログ信号を収集し、収集した信号データを解析のために上位コンピュータに送信する高精度データ収集装置が含まれています。この機能により、バッテリー管理システム（BMS）の正確な監視と評価が可能になり、電源管理システムの全体的な性能と信頼性が向上します。

.

DC-DCコンバータの効率

BQ24259 ICは、さまざまな電子システムの電圧レベルを調整するために設計された高効率DC-DCコンバータを集積しています。このコンバータは、通常4.5V～36Vの広い入力電圧範囲で動作し、多くのアプリケーションで一般的な12V前後の安定した出力電圧を提供します。同期整流と高度な制御回路の使用により、負荷条件や入力電圧の変動があっても、出力電圧の正確なレギュレーションが保証されます。さらに、このコンバータは過電流保護、サーマルシャットダウン、入力電圧低下ロックアウトを備えており、コンバータ本体と接続されたデバイスの両方を潜在的な損傷から保護します。

.

電源管理の統合

BQ24259 ICの包括的なパワーマネージメント機能には、ビルトイン・チャンネル・シーケンス、セーフスタート

技術革新

BQ24259 ICは、バッテリー管理システム（BMS）の効率と安全性を高めるために設計された、重要な技術的進歩を体現しています。テキサス・インスツルメンツ社、アナログ・デバイセズ社、ルネサス エレクトロニクス社、NXPセミコンダクターズ社などの市場リーダーは、BMSソリューションの市場シェアを維持・拡大するため、技術的進歩に焦点を当てた戦略的イニシアチブを実施しています。

.これらの企業は、研究開発（R&D）に多額の投資を行い、自動車部門の進化する要求に応える最先端のBMSソリューションを導入し、最適な性能、安全性、長寿命を確保している。

バッテリーパック構成の革新

リン酸鉄リチウム（LFP）電池には、セル・ツー・パック設計やセル・ツー・シャーシ設計といった電池パック構成における最近の技術革新が採用されており、電池性能のさらなる向上が期待されている。さらに、多層電極の開発など製造の進歩により、超高速充電が可能になった。ニッケルマンガンコバルト（NMC）電池とLFP電池の両方で、低コスト（LFP）を維持しながらエネルギー密度を向上させるか、高エネルギー密度（NMC）を維持しながらコストを削減するために、マンガン含有量を増やす取り組みが行われている。

.

地域競争力とグローバル・コンバージェンス

地域競争力という点では、電池価格は現在中国が最も低く、北米、欧州、その他のアジア太平洋諸国がこれに続く。しかし、地域間の電池価格は近年収束しつつあり、電気自動車（EV）用電池が真のグローバル化製品になりつつあることを示している。

.この収束は、EVに対する世界的な需要の高まりと、高度なバッテリー管理システムに対する並行した需要の高まりを反映している。

主要プレーヤーと戦略的取り組み

Sensata Technologies, Inc.、NXP Semiconductors、Renesas Electronics Corporation、Analog Devices, Inc.、Texas Instrumentsなど、BMSエコシステムの主要企業は、製品投入や提携などの戦略を駆使して市場での地位を強化している。

.世界のBMS市場は、2022年には$7.5億と評価され、2032年には$410億に達し、2023年から2032年までの年平均成長率（CAGR）は19.1%で成長すると予測されている。

BQ24259 ICの高度な機能

BQ24259 IC は、高効率と高信頼性に貢献するいくつかの高度な機能を備えています。別個の電源パスを持つ高効率スイッチトモード充電器、選択可能な入力電流制限を持つUSB充電コンプライアンス、および外部USBPHIと同期するデッド・バッテリー・プロビジョニング（DBP）ピンを持つウォッチドッグ・タイマーが含まれています。

.電源経路管理は、システムをバッテリー電圧よりわずかに高く調整し、バッテリーが消耗したり取り外されたりした場合でも動作を維持し、継続的な機能を保証します。

安全性と効率の向上

BQ24259 ICは高度な制御回路を内蔵しており、負荷条件や入力電圧の変動があっても出力電圧を正確に調整します。過電流保護、サーマルシャットダウン、入力低電圧ロックアウト機能を備え、コンバータと接続されたデバイスの両方を潜在的な損傷から保護します。

.BQ24259 IC は、このように安全性と効率性を重視することで、産業、車載、通信など幅広い用途に適しています。これらの技術革新は、業界をリードする企業によって、バッテリー管理システムの開発が大きく前進していることを示しています。

充電アルゴリズム

BQ24259 ICは、プリコンディショニング、定電流、定電圧の3つの異なるフェーズで動作する高度な充電アルゴリズムを備えています。

.最初に、デバイスはバッテリー電圧を検出し、電圧がある閾値を下回るとプレコンディショニングフェーズに入る。このフェーズでは、バッテリーを低電流で充電し、次のフェーズで許容できるレベルまで安全に電圧を上げます。定電流フェーズの間、ICはバッテリーを急速に充電するために、高い一貫した充電電流を供給する。このフェーズはバッテリー電圧が最大限界に近づくまで続き、その時点で充電アルゴリズムは定電圧フェーズに移行する。ここで、充電電流は一定の電圧を維持しながら徐々に減少し、バッテリーが過充電されることなく満充電に達することを保証します。BQ24259は、定電圧フェーズ中に充電電流がプリセット限界値を下回ると、充電プロセスを自動的に終了します。その後、満充電されたバッテリーの電圧があらかじめ設定されたしきい値を下回ると、ICは自動的に充電サイクルを再開し、バッテリーの充電を維持します。ICはまた、負サーミスタ監視、充電安全タイマー、過電圧・過電流保護など、いくつかの安全機能を統合しています。サーマル・レギュレーションは、ジャンクション温度が120℃を超えた場合に充電電流を減少させるために採用されており、特定の要件に応じてプログラム可能です。充電プロセスの効率と安全性をさらに高めるため、BQ24259は低インピーダンス電源パスを含む機能セットを提供します。これによりスイッチ・モード動作が最適化され、バッテリーが消耗または取り外された場合でもデバイスが効果的に機能します。パワーパス管理機能は、入力ソースに過負荷がかからないように充電電流を自動的に調整し、信頼性と安全性の高い充電プロセスを保証します。

アプリケーション

BQ24259 ICは、その高度なバッテリー管理機能により、さまざまなアプリケーションで幅広く利用されている。これらのアプリケーションは、民生用電子機器、車載システム、スマートIoTデバイスに及びます。

家電

民生用電子機器の分野では、BQ24259 ICは、高いエネルギー密度と長いサイクル寿命で好まれているリチウムイオン電池を安全かつ効率的に使用するために極めて重要です。これらの特性により、BQ24259 ICはスマートフォン、ノートパソコン、デジタルカメラなどの幅広い携帯電子機器に適しています。

.過充電や過放電の保護、電流監視などのタスクを処理するICの能力は、これらのデバイスの電源の寿命と信頼性を保証する。

自動車システム

BQ24259 ICは、堅牢なバッテリ管理が重要な車載システムにも採用されています。STマイクロエレクトロニクスが開発したような車載グレードのマイクロコントローラは、これらのICを統合して、最新の車載アプリケーションの厳しい要件を満たします。

.これらのシステムは、自動車の安全性と制御を確保するために高性能でリアルタイムな処理能力を必要としますが、BQ24259 ICは電力供給を管理し、電気的障害から保護することでこれをサポートします。

スマートIoTデバイス

医療用スマート・パッチ、ワイヤレス・ヘッドセット、資産追跡システムなどのスマートIoTデバイスは、BQ24259 ICの効率的なバッテリー管理から大きな恩恵を受けています。

.このようなアプリケーションでは、バッテリーの長寿命化と信頼性が求められますが、ICは高度なバッテリー保護システムを通じてこれを実現します。このICの低消費電力と高効率は、バッテリー寿命の最大化が重要な、スペースに制約のあるデバイスにおいて特に有利です。

技術仕様

BQ24259 ICは、民生用電子機器、自動車、再生可能エネルギー・システムなど、さまざまなアプリケーション向けに設計された高集積バッテリ・マネジメント・ソリューションです。このICは、バッテリ・システムの最適な性能、安全性、および長寿命を確保することを目的とした堅牢な機能セットを提供します。

バッテリー充電機能

BQ24259は、さまざまなバッテリーの化学組成や構成に対応し、幅広い充電機能をサポートしています。ワイヤレスパワーレシーバーコイルからのAC電力を整流し、2.7V～5.5Vの安定した入力レールを生成できる入力電源管理回路を備えています。ICは、4.2Vまたは4.35Vのピン選択可能な充電電圧を提供し、最大7.5mAの充電電流をサポートします。さらに、自動再充電、NTCピンによるバッテリー温度監視、オンボード6時間安全充電終了タイマーを備え、充電プロセス中の安全性と効率を高めます。

.

低バッテリー保護

バッテリーと接続機器を保護するため、BQ24259には、バッテリー電圧が3.0V以下に低下したときにすべての負荷からバッテリーを切り離す低バッテリー保護メカニズムが組み込まれています。この機能は、バッテリーの寿命を延ばし、バッテリーを損傷する可能性のある深い放電状態を防ぐのに役立ちます。

.

スイッチング周波数とパッケージ

BQ24259のチャージ・ポンプ・スイッチング周波数は50kHzまたは75kHzに設定され、スイッチング・ノイズを可聴範囲外に抑えます。このため、補聴器やワイヤレス・ヘッドセットなどのオーディオ関連アプリケーションに最適です。このICは、コンパクトで薄型の12リード2mm×2mm LQFNパッケージで提供され、フットプリントが小さく、さまざまな設計への組み込みが容易です。また、-20℃～85℃の温度範囲での動作を保証しており、Eグレード仕様に適合しています。

.

統合と周辺機器

BQ24259は、中核となるバッテリー管理機能に加えて、多様な電子システムへのシームレスな統合を促進する複数の周辺機能を統合しています。例えば、アナログ・デジタル・コンバータ（ADC）、デジタル・アナログ・コンバータ（DAC）、CAN（Controller Area Network）やLIN（Local Interconnect Network）などの通信インターフェースにより、エンジン管理システムや先進運転支援システム（ADAS）など、さまざまな車載制御モジュールとのインターフェースが可能です。

.

電圧調整と保護

BQ24259は効率と信頼性を重視して設計されています。電圧変換時の電力損失を最小限に抑える技術である同期整流を採用しています。その高度な制御回路は、さまざまな負荷条件や入力電圧の変動下でも、出力電圧の正確なレギュレーションを保証します。また、過電流保護、サーマルシャットダウン、入力低電圧ロックアウト機能を備えており、ICと接続されたデバイスの両方を潜在的な損傷から保護します。

.これらの包括的な機能を統合することで、BQ24259 ICは、幅広いバッテリー管理アプリケーションのための多用途で信頼性の高いソリューションとして立ち上がり、さまざまな業界で高い性能と安全性を保証します。

ピン構成

BQ24259 ICは24ピンVQFNパッケージで、放熱性を高めるためにサーマルパッドが露出しています。

.

ブイバス

ピン 1、24 (P):充電器入力電圧ピンは、VBUSとPMID間の内部nチャンネル逆ブロックMOSFET(RBFET)にVBUSをソースとして接続される。VBUSからPGNDへ1µFのセラミックコンデンサをICのできるだけ近くに配置することを推奨します。

.

PSEL

ピン 2 (I):このピンは電源選択入力として機能する。High信号はUSBホスト電源を、Low信号はアダプタ電源を示します。

.PSEL ピンをフローティングのままにしておくと、起動時に 500mA または 3A の電流制限が発生する可能性があり、各アダプタまたは USB プラグインに対して入力電流制限を手動でプログラムしない限り、望ましくない動作につながる可能性があります。

PG

ピン 3 (O):オープン・ドレイン・アクティブ・ローのパワー・グッド・インジケータ。10kΩの抵抗を介してプルアップレールに接続された場合、Low信号は良好な接続を示す。

.

CE

ピン 9 (I):充電イネーブル端子はアクティブLowである。REG01[5:4]=01でCE端子がLowの時、バッテリ充電が有効になります。正常に動作させるためにはCE端子をHighまたはLowにプルする必要があります。

.

イリム

ピン 10 (I):ILIM 端子は、ILIM 電圧を 1V に調整することにより、入力電流の最大制限値を設定します。ILIM 端子からグランドに接続された抵抗は、IINMAX = (1V/RILIM) × KILIM として最大制限値を設定する。実際の入力電流制限は、ILIMとI2C REG00[2:0]で設定された電流のうち低い方になる。ILIM ピンにプログラムされた最小入力電流は 500 mA です。

.

TS

ピン 11 (I):温度認証電圧入力端子。負温度係数(NTC)サーミスタに接続する。温度ウィンドウはREGN-TS-GND間の抵抗分圧でプログラムされる。TSピンが範囲外の時、充電は中断されるか、ブーストは無効になる。103AT-2サーミスタを推奨

.

クオン

ピン 12 (I):このピンは出荷モードのBATFETイネーブル機能を制御します。この端子がロジックLからHに遷移し、最低2msのHレベル でBATFETがONになり、出荷モードを終了します。

.1MΩ（Typ）のプルダウン抵抗を内蔵している。

バット

ピン13、14 (P):これらのピンはバッテリーパックのプラスピンへのバッテリー接続ポイントです。内部BATFETはBATとSYSの間に接続されている。最適なパフォーマンスを得るために、10 µFのコンデンサをBATピンに接続することをお勧めします。

.この構成は、バッテリー管理と充電プロセスを包括的に制御し、安全で効率的な運転を保証します。

代表的なアプリケーション回路

BQ24259 ICは、その高効率と高度な充電機能により、様々なアプリケーションで広く使用されています。代表的なアプリケーションの1つは、携帯電子機器のバッテリー管理システムです。このデバイスは、3.9V～6.2Vの入力電圧に対応し、6.4Vの過電圧保護を提供する単一入力USB準拠の充電器を備えた高効率スイッチモード2-A充電器をサポートしています。

.このため、信頼性が高く安全な充電機能を必要とする機器に適している。医療用スマート・パッチやワイヤレス・ヘッドセットなどのウェアラブル機器では、ソフトウェア制御なしで自律的にバッテリー充電を管理するBQ24259の機能が特に有益です。このICは自動的にバッテリー電圧を検出し、プリコンディショニング、定電流、定電圧の3つの段階を通して充電サイクルを管理することができます。充電サイクルの最後に、定電圧フェーズで電流があらかじめ設定された制限値を下回ると、ICは自動的に充電を終了する。その後、バッテリー電圧が再充電しきい値を下回ると、充電器は自動的に再充電サイクルを開始します。BQ24259は、負サーミスタ監視、充電安全タイマー、過電圧/過電流保護など、信頼性の高い動作を保証する複数の安全機能を備えています。サーマル・レギュレーションも重要な機能で、ジャンクション温度が120℃を超えると充電電流を減らしますが、これはプログラム可能です。ICのSTAT出力は充電状態と故障状態を報告し、INTピンは故障を即座にホストに通知するため、システムの安全性と監視機能が強化されます。さらに、BQ24259 ICはコンパクトな24ピン、4×4 mm²の薄型VQFNパッケージで提供され、スペースに制約のあるアプリケーションに最適です。I2C通信の統合により、最適なシステム・パフォーマンスとステータス・レポートが可能になり、さまざまなバッテリー駆動アプリケーションに対応します。

メリット

バッテリー管理システム（BMS）技術への投資は、特に製品の性能と安全性において複数の競争優位性を提供し、クリーンエネルギー・ソリューションに向けた世界的な後押しと一致する。このトレンドは、既存のメーカーと、新たな市場機会を活用し、より環境に優しい未来に貢献することを熱望する新たな投資家の両方の関心を集めている。

.統合型バッテリー保護アプローチの主な利点の1つは、包括的な保護を提供することである。スイッチ出力側にバッテリー充電器を接続することで、入力側のバッテリーを過放電と過充電の両方から保護することができる。このアプローチは部品点数を削減するだけでなく、大幅な省スペース化も実現するため、高度なウェアラブル機器やコネクテッド医療機器など、サイズに制約のあるアプリケーションに最適だ。エンジニアは通常、異なるモジュール構成ごとに個別の基板と部品表（BOM）を設計し、認定する必要があるため、柔軟性も大きな利点です。MAX17853は、1枚のボードで複数のチャネル構成（8～14セル）をサポートする業界唯一の集積回路（IC）として注目されている。この機能により、エンジニアは検証や適格性確認に要する時間を短縮し、設計時間を最大50%短縮することができます。バッテリー技術の絶え間ない革新は、ポータブル機器から電気自動車（EV）に至るまで、幅広い製品に進歩をもたらしています。モニタリングICがサポートするバッテリー管理ソリューション（BMS）は、単なるコスト削減策ではなく、エネルギー貯蔵の真の保護者としての役割を果たす。充電状態（SOC）、健康状態（SOH）、リアルタイムの電流管理などの重要なパラメータを監視することで、スペースの最適化、バッテリー寿命の延長、安全基準の強化を実現します。さらに、バッテリーの進歩によりバッテリー効率は大幅に改善され、製品のサイズと重量に対してより高い出力を提供できるようになりました。この効率は、かさばる自動車用バッテリーから、手のひらに収まるほど小さく、重さわずか2～3キロのコンパクトなリチウムイオン・バッテリーへの進化を見れば明らかです。BMS技術のこれらの進歩は、さまざまな運転シナリオにおいて電気自動車やハイブリッド車の高電圧システムの信頼性と安全性を保証します。強固な安全対策を導入することで、危険な状況のリスクを最小限に抑え、乗員、緊急対応者、傍観者を同様に保護することができます。

制限事項

バッテリー管理システム（BMS）は、バッテリーの性能、安全性、寿命を最適化するために極めて重要ですが、いくつかの固有の限界に直面しています。その最たるものが、充電状態（SOC）を正確に推定するという課題であり、温度変動、バッテリーの経年劣化、さまざまな放電率などの要因によって複雑になります。正確なSOC推定を達成することは、依然として重要な研究分野である。

.さらに、セルバランシングや故障検出などの機能を組み込んだ高度なBMSは複雑でコストがかかるため、コスト重視のアプリケーションでの採用が制限される可能性がある。さらに、さまざまなバッテリーの化学的性質や構成に対するスケーラビリティがハードルとなり、カスタマイズされたソリューションが必要となる。BMSの不具合は過充電や充電不足といった有害な結果を招き、バッテリーの寿命や安全性を損なう可能性があるため、信頼性に関する懸念も大きい。このような課題にもかかわらず、MAX17853のような集積回路の進歩は、いくつかの制限を解決する可能性を示している。このICは、1つのボードで複数のチャンネル構成をサポートし、設計と認定にかかる時間を大幅に短縮します。さらに、時間と電圧によって各セルのバランスを自動的にとり、過充電のリスクを最小限に抑える高度なバッテリー・セル・バランシング・システムを搭載しており、追加部品を必要とせずにシステム全体の安全性を高めることができる。

他のICとの比較

BQ24259 IC は、さまざまなデバイスの電力の流れと方向を管理するために不可欠な、より広範なカテゴリの電源管理集積回路（PMIC）の一部です。これらのICは、複数の内部電圧と外部電源の制御を支援し、変換効率の向上、ソリューションの小型化、放熱の改善を実現するために不可欠です。

.

マキシム・インテグレーテッドの燃料計用IC

8月、マキシム・インテグレーテッドは燃料計用IC、すなわちMAX17301およびMAX17311を発表した。これらのICは、さまざまな温度ゾーンに基づいて電圧と電流のしきい値を微調整することができ、深刻な故障状態でバッテリーを永久的に無効にする二次保護スキームを備えている。

.BQ24259 ICは、堅牢ではあるが、マキシム・インテグレーテッドの最新製品に見られるような、同レベルのコンフィギュレーションと二次保護機能を提供しない可能性がある。

マルチセル・バッテリー・モニタリングIC

ルネサスのマルチセルバッテリフロントエンドICは、端子電圧や温度などのパラメータを綿密に監視し、バッテリパックの性能を最適化することで、高電圧アプリケーションへの道を開きます。

.これらのマルチセル・バッテリー・モニタICに比べ、BQ24259 ICは一般的にシングルセル・アプリケーションに適しており、高電圧やマルチセル・セットアップに必要な広範なモニタリング機能を提供できない場合があります。

テキサス・インスツルメンツとアナログ・デバイセズのソリューション

テキサス・インスツルメンツは、パッシブ・アクティブ両方のバランシング機能を備えたICを含む、さまざまなICを提供している。例えば、リニアテクノロジーのマキシム・インテグレーテッド・デバイスは、バッテリー管理システム（BMS）に重要なアナログ信号の収集と伝送のための高精度データ収集装置を提供する。

.テキサス・インスツルメンツ社が開発したBQ24259 ICは、この高精度のデータ収集機能を共有しているが、同社の他の製品で提供されている高度なバランシングよりも、むしろ単純なバッテリー管理タスク向けに設計されている。

高分解能測定技術

BQ24259 IC は、速度を犠牲にして大きなダイナミック・レンジを提供する電流測定用の高分解能 ADC を利用した設計とも比較できます。これは特に、電気自動車のような不規則な負荷シナリオに関連しており、そこでは高電流かつ高周波の電流スパイクが一般的です。

.BQ24259 ICは、高分解能ADCの精度には及ばないかもしれないが、それほど要求の高くないアプリケーション向けのコスト効率の良いソリューションであることに変わりはない。

開発ツール

BQ24259 IC用の開発ツールは、バッテリ・マネジメント・システム（BMS）の設計、テスト、最適化を容易にする上で重要な役割を果たします。これらのツールには、ハードウェア評価キットとソフトウェア・プラットフォームの両方が含まれ、エンジニアは性能の評価、機能の監視、さまざまなアプリケーションへのICの統合を効率的に行うことができます。

ハードウェア評価キット

ハードウェア評価キットは、新しいインテリジェントBMSデバイスを評価するための包括的なソリューションを提供します。これらのキットには、マイクロコントローラーユニット（MCU）と内部ペリフェラルに通電するために必要なすべての回路が含まれており、エンジニアは徹底的な評価のためにデバイスのすべての信号にアクセスできるようになります。

.これらのキットは、効率的なセルバランシング、モニタリング、保護機能を提供することで、現在のリチウム電池技術を補強するソリューションの開発に役立っています。

モジュール性とインターフェイス

BMSソフトウェア・アーキテクチャは、モジュール設計パラダイムを中心に構成されており、セル・モニタリング、温度管理、状態推定、通信インターフェースなどの異なる機能ユニットが、それぞれ異なるモジュールとして動作する。これらのモジュールは、明確に定義されたチャネルを通じて通信し、シームレスなデータ交換と調整を可能にします。このモジュール性により、システム設計の柔軟性が向上し、新機能の統合やアップグレードが容易になります。

.

集中制御とモニタリング

集中制御ユニットまたはマスター・モジュールは、BMSの動作全体を監督する。個々のモジュールからデータを収集し、状態推定と故障検出のためのアルゴリズムを使用して情報を処理し、是正措置のためのコマンドを提供します。この集中型アプローチは、システム性能を最適化し、さまざまな条件下での一貫した動作を保証します。

.

通信プロトコル

コントローラ・エリア・ネットワーク（CAN）などの堅牢な通信プロトコルは、モジュール間の信頼性の高いデータ伝送を保証します。これらのプロトコルは、メッセージ構造、エラー処理メカニズム、タイミング制約を定義し、システム全体のデータ整合性を維持します。

.

ハードウェアとソフトウェアのセグメンテーション

BMSのハードウェアセクションには、マスターボード、スレーブボード、バッテリーパック、高速電圧装置、電流源装置、リアルタイムターゲットマシンが含まれる。ソフトウェア面では、起動制御、バッテリーモデル、仮想バッテリー制御、電流源制御、BMSデータ相互作用、信号更新、ポート設定の7つの異なるモジュールがセグメント化されている。バッテリーモデルは主にアナログ信号出力を制御し、仮想バッテリー制御モジュールはモデル計算をハードウェアコンポーネントが認識可能なデータに変換する。

.

歴史的発展

BQ24259 ICの歴史的な発展は、バッテリー管理システム（BMS）と電源管理集積回路（PMIC）の幅広い進化に根ざしています。バッテリー管理技術の初期の進歩は、主にバッテリー駆動システムの効率と安全性の向上に重点を置いていました。このような進歩は、ポータブル機器、電気自動車（EV）、その他のバッテリーに依存する機器の需要の増加によってもたらされました。

.BMSソリューションの進歩には、テキサス・インスツルメンツ、アナログ・デバイセズ、NXPセミコンダクターズなど、業界のさまざまな主要企業が大きく貢献した。これらの企業は研究開発に多額の投資を行い、自動車や家電部門の進化する需要に対応できる最先端のBMSソリューションを導入した。2021年に約16億US$、2031年には48億US$に達すると予測されるバッテリー・モニタリングICの技術革新は、これらの部品がバッテリーの寿命と性能を最適化する上で重要な役割を果たしていることを強調した。2020年代初頭までに、BMS市場は、バッテリー寿命の延長と安全性の確保を目的とした高度なアルゴリズムと機能を組み込むように進化した。これには、充電状態（SOC）と健康状態（SOH）のモニタリング、リアルタイムの電流管理、効率的な電力変換デバイスなどが含まれる。このような革新的な状況の中で開発されたBQ24259 ICは、これらの技術的進歩を活用して、設計の複雑さとコストを削減しながら、高精度の電圧レギュレーション・ソリューションを提供し、バッテリー容量を最大化します。戦略的パートナーシップと多額の研究開発投資によって推進されるBMSとPMIC技術の継続的な進歩は、BQ24259 ICのようなバッテリー管理ソリューションの開発と強化を形成し続けてきました。この歴史的な軌跡は、現代のバッテリー駆動システムの複雑な要件に対応する上で、継続的な技術革新が極めて重要であることを浮き彫りにしています。