ルネサスの産業用モビリティ向けリファレンスデザイン
ルネサス エレクトロニクス株式会社（代表取締役社長兼CEO: 柴田 英利、以下ルネサス）は、このたび、産業用モビリティ向けに、最大16セル対応のバッテリフロントエンドIC「ISL94216」を発売し、マイコンなどと組み合わせて複雑なインバータ制御を実現する「48Vモビリティソリューション」の提供を開始しました。本ソリューションは24～48Vに対応しており、ハードウェアとソフトウェア共に、コア機能ブロックとオプション機能ブロックから成るモジュール式リファレンスデザインのため、用途に合わせて機能ブロックを選択することができます。芝刈り機や、電動カート、電動車いす、パーソナルモビリティ、ロボット掃除機、パワーツール、パワーバンク、UPS（無停電電源装置）、蓄電システムの他、海外では免許が不要なため普及している電動キックボードや電動自転車などの開発に適しており、早期開発による市場投入を加速し、BOMコストや工数の削減が可能です。
本ソリューションは、ルネサスのICを組み合わせて最適な提案をする「ウィニングコンビネーションソリューション」の一環として、ルネサスのICを15個使用しています。キーとなる3つのICは、新発売の16セル対応バッテリフロントエンドIC「ISL94216」、堅牢な100V MOSFETドライバ「HIP2211」、およびモータ制御用32ビットマイコン「RX23T」です。本ソリューションは、25AHr（Ampere Hour）のリチウムイオンバッテリから給電し、1600Wのインバータを駆動して、最大5000rpmの回転数を達成することができます。
ルネサスのシステム＆ソリューションチームのDirectorであるDK Singhは次のように述べています。「電動キックボードや電動自転車のようなマイクロモビリティの移動手段は、二酸化炭素排出量が少ない魅力的な近距離用の乗り物です。こうした需要の高まりに伴い、充電時のセルバランス制御など新たなバッテリ管理機能が重要性を増しつつあります。新たな48Vモビリティ・ウィニングコンビネーションソリューションは、先進的なバッテリフロントエンドIC、マイコン、アナログ、パワーデバイスを、ルネサスのモータ制御技術と組み合せたことにより、高出力で高トルクな産業用モビリティの開発を大きく加速させます。」
本ソリューションには、コア機能ブロックとして、モビリティ用ブラシレスDC（BLDC）モータに最適な、バッテリセル数と電池容量の増加に対応した2つのボードがあります。「バッテリフロントエンド（BFE）および充電ボード」は、大容量かつ高電圧なバッテリパックに対応しており、「モータ制御ボード」は、モータの状態を監視するパルス幅変調（PWM）ドライバと同期電流／電圧計測機能を搭載しています。この他にもオプション機能ブロックとして、Bluetooth® Low Energy(LE) 5.0対応の通信制御ボードとワイヤレス充電ボードのリファレンスデザインも用意しました。
システム制御には、エネルギー効率の高いRX23Tマイコンを使用しています。RX23Tは、複雑なインバータ制御アルゴリズムに特化したタイマー6個と浮動小数点演算ユニット（FPU）を内蔵しています。こうした専用機能とモジュール式設計により、ユーザはソフトウェアやハードウェアの開発やデバッグにかかる工数や時間を大幅に短縮できます。バッテリフロントエンドICの新製品ISL94216は、多セルに対応する他のシングルチップのバッテリフロントエンドICとは異なり、マイコンとは独立して、バッテリの寿命と安全性を向上するためにシステムの状態をバランスよく監視する機能が搭載されています。また、60V双方向4スイッチ同期整流型昇降圧コントローラISL81601を搭載し、超高速充電にも対応しています。コントローラのCC/CV（定電流・定電圧方式）充電プロファイルは、システムマイコンを通して実装されます。
48Vモビリティソリューションの主な特長
- BFEおよび充電ボード
- 最大16セル対応バッテリフロントエンドICのISL94216は、最大200mA+の外部セルバランス制御をサポート：最高62Vまで許容するホットプラグにより、大容量バッテリパックの高効率なマネージメントを実現
- ISL94216は、4個から16個の直列のバッテリパックに対し、フルハイサイドのバッテリ保護および監視が可能
- FPU搭載32ビットマイコンRX23Tは、システムの全体制御をサポート
- オペアンプISL28214は、電力消費と入力バイアスを抑制。ISL81601は、充電効率を最大化し、電流センシングとI/O監視を利用して入力レベルを調整
- マルチプレクサISL84051は、低RDS(on)接続とナノ秒のスイッチ時間に対応し、最大8つの入力をサポート
- モータ制御ボード
- モータ制御ボードは48Vバッテリパック1つに対応。モータ制御センサを搭載した1600Wインバータ・パワートレインを使用することで、最大5000rpmに到達可能
- モータ制御ボードは、DC/DCコンバータ、オペアンプ電流センサISL28191、低損失型リニア（LDO）レギュレータISL80410、100VハーフブリッジMOSFETドライバHIP2211、MOSFETバンクを搭載しており、BFEおよび充電ボードに接続可能
- オプションのBluetooth LE 5.0通信制御ボードによるスマートフォン連携と、ワイヤレス充電ボード
- RX23Wマイコンを搭載したBluetooth LE 5.0通信制御ボードは、スマートフォンとセキュアに接続することを可能にするため、スロットル制御、バッテリ状態、GPS接続、ルート履歴の保存などに対応し、BFEおよび充電ボードに接続可能。また、RX23Wは、RX23Tと同じRXファミリのため、ソフトウェア開発が容易
- スマートフォン連携により、機器の開錠、電源のON/OFF、およびモータの始動を制御可能
- Bluetooth LE 5.0によるセキュアなスマートフォン連携により、診断データやパラメトリックデータを1秒間隔で送信可能
- ワイヤレス充電ボードは、同時に使用することで必要に応じて出力をブーストできる、ルネサスのワイヤレス充電レシーバを2つ搭載。BFEおよび充電ボードに接続可能
ルネサスの48Vモビリティ・ウィニングコンビネーションソリューションのシステムブロック図、各データシートなどの詳細については、こちらをご覧ください。
www.renesas.com/solutions/industrial-automation/motion-and-drives/48v-mobility-solution
ISL94216は量産中で、1,000個一括購入時の参考価格は64ピンQFNパッケージで2.99米ドル／個（税別）です。詳細と評価ボードについては、こちらをご覧ください。
www.renesas.com/products/ISL94216
ルネサスのウィニング・コンビネーションについて
アナログ＋パワー＋組み込みプロセッシングなど、ルネサスの補完的な製品ポートフォリオを組み合わせることで提供される包括的なソリューションです。弊社の製品エキスパートは、ユーザの設計を加速し、短期間での市場投入を可能にする最適な製品の組み合わせとして「ウィニング・コンビネーション」を開発しました。工業、インフラ、車載機器等の業界を中心に、世界中のユーザおよびパートナ様向けに、最適なポートフォリオのコンビネーションを提供します。200以上のウィニング・コンビネーションはからご覧いただけます。www.renesas.com/WIN
以 上
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