Press release - 12 November 2024 10:00

ABLIC bringt die S-19193 Serie von Schutz-ICs zur Überwachung von Autobatterien auf den Markt

～ Eine neue Lösung für zukunftsweisende funktionale Sicherheit mit automobilgerechten Schutz-ICs für EVs und e-Bikes ～

ABLIC (Präsident: Seiji Tanaka, Hauptsitz: Minato-ku, Tokio; im Folgenden "ABLIC"), ein Unternehmen der MinebeaMitsumi Inc. hat heute die S-19193-Serie von Schutz-ICs für die Überwachung von 3- bis 6-Zellen-Batterien im Automobilbereich vorgestellt.
BMS (Batteriemanagementsysteme) für Elektrofahrzeuge, E-Bikes usw. erfordern funktionale Sicherheit (*1) gemäß ISO26262 (*2), einer internationalen Norm für funktionale Sicherheit in Straßenfahrzeugen.

Die Akzeptanzkriterien für funktionale Sicherheit sind (1) Ausfallsicherheit (fail-safe, die Fähigkeit, im Falle eines Ausfalls oder einer Fehlfunktion in einen sicheren Zustand zurückzukehren), (2) Funktionsfähigkeit (fail-operational, die Fähigkeit, den Betrieb auch im Falle eines Ausfalls oder einer Fehlfunktion fortzusetzen) und (3) verminderte Funktionalität (fail-degraded, die Fähigkeit, den Betrieb mit eingeschränkter Funktionalität fortzusetzen). In der Vergangenheit bestand die herkömmliche Methode zur Erreichung (1) einer fail-safe funktionalen Sicherheit im BMS darin, einen Mikrocontroller (MCU) zusammen mit einem Hochleistungs-IC, dem so genannten "Analog Front-End" (AFE), zur Überwachung der Lade- und Entladebedingungen von Autobatterien zu verwenden.

Bei der konventionellen (1) fail-operational Methode wird die Sicherheit des Fahrers durch die "Rückkehr in einen sicheren Zustand" gewährleistet, d. h. durch das Anhalten des Fahrzeugs im Falle eines tatsächlichen Ausfalls oder einer Fehlfunktion, und es gibt keine Vorschrift für eine fortgesetzte Überwachung der Batterie, nachdem das Fahrzeug sicher angehalten hat.
Mit der Weiterentwicklung der Technologien für das automatisierte Fahren ist jedoch zu erwarten, dass die Zahl der Fälle zunimmt, in denen das System und nicht der Fahrer für auftretende Probleme zuständig ist, so dass die (2) fail-operational und (3) fail-degraded Methoden, die eine Fortsetzung des Betriebs auch im Falle eines Ausfalls oder einer Störung ermöglichen, immer wichtiger werden.

Die heute vorgestellten S-19193-Serie für den Schutz von 3- bis 6-Zellen-Batterien im Automobilbereich wurde in ISO26262-konformen Prozessen entwickelt und ist mit Funktionen zur Lade- und Entladeüberwachung von Autobatterien ausgestattet.
Die Verwendung der S-19193-Serie ermöglicht es, die Batterieüberwachung als sekundäres System fortzusetzen, selbst wenn das primäre Überwachungssystem ausfällt, und ein sichereres BMS zu schaffen, das sowohl (2) fail-operational als auch (3) fail-degraded ist.

Es gibt auch Beispiele mit AFE- und MCU-internen Überwachungsfunktionen, die als primär und sekundär konfiguriert sind, aber diese dienen hauptsächlich der Ausfall- und Fehlererkennung durch gegenseitige Überwachung und sind im Sinne der funktionalen Sicherheit unzureichend. Darüber hinaus birgt die interne Redundanz auch das Risiko eines "gemeinsamen Ausfalls", bei dem der Verlust der Funktionalität gleichzeitig mit dem Auftreten eines Fehlers auftritt. Mit der S-19193-Serie erfolgt die sekundäre Überwachung völlig unabhängig von der primären Überwachung, um auch das Risiko des gemeinsamen Ausfalls zu verringern.

Die S-19193-Serie erlaubt auch die Konfiguration einer sekundären Überwachungsschaltung ohne MCU-Steuerung, was ebenfalls zu einer Vereinfachung der Entwicklungsprozesse beitragen kann, da keine Software erforderlich ist.

Ein Sicherheitshandbuch steht zum Herunterladen zur Verfügung, um das Design eines BMS mit funktionaler Sicherheit unter Verwendung der S-19193-Serie zu unterstützen.

Darüber hinaus erfüllt die neue Serie den PPAP-Standard (Production Part Approval Process) der U.S. Automotive Industry Action Group (AIAG) und wird gemäß dem AEC(*)-Q100-Qualitätsstandard Klasse 1 (*Automotive Electronics Council) qualifiziert sein.

Auch in Zukunft ist ABLIC bestrebt, mit qualitativ hochwertigen Produkten, die unter Berücksichtigung der funktionalen Sicherheit entwickelt werden, und auf der Grundlage unserer langjährigen technologischen Fähigkeiten und unseres Know-hows zum Erfolg unserer Kunden beizutragen.

(*1) Funktionale Sicherheit: Die Einbeziehung funktionaler Innovationen zur Aufrechterhaltung eines akzeptablen Sicherheitsniveaus
(Referenz: https://www.ablic.com/en/semicon/products/automotive/asil/)

(*2) ISO26262: Eine internationale Norm für die funktionale Sicherheit von elektronischen Steuerungssystemen in Kraftfahrzeugen, die im November 2011 offiziell eingeführt wurde. Sie standardisiert Entwicklungsprozesse, die darauf abzielen, "funktionale Sicherheit" zu erreichen, indem das Ausfallrisiko von elektronischen Steuerungssystemen in Kraftfahrzeugen berechnet wird und Maßnahmen zur Verringerung dieser Risiken und zur Integration dieser Risikominderungsmaßnahmen in die Systeme als Funktionalität im Voraus festgelegt werden. Die Norm deckt den gesamten Lebenszyklus der Fahrzeugentwicklung ab, von der anfänglichen Fahrzeugkonzeption bis hin zur Entwicklung, Produktion, Wartung und Entsorgung von Systemen, Steuergeräten, eingebetteter Software und Geräten.
ABLIC hat die "ISO 26262"-Zertifizierung des Entwicklungsprozesses von einer externen Zertifizierungsorganisation in Deutschland erhalten.
(Referenz: https://www.ablic.com/en/semicon/news/2024/01/10/iso26262/)

Haupteigenschaften

1.Fortgesetzte Überwachungsfunktion für Fahrzeugbatterien im Falle eines Ausfalls bei Verwendung als sekundärer Schutz-IC
Die S-19193-Serie ist in der Lage, eine kontinuierliche Überwachung der Batterieladung und -entladung in einem unabhängigen Betrieb durchzuführen, der keine MCU-Steuerung erfordert.
Dadurch kann die Batterieüberwachung auch bei einem Ausfall des Hauptüberwachungssystems (Primärschutz) aufrechterhalten werden, um ein ausfallsicheres BMS zu erhalten.
Darüber hinaus handelt es sich bei der S-19193-Serie um ein Produkt für die funktionale Sicherheit, das in ISO26262-konformen Prozessen entwickelt wurde und unter den erwarteten Anwendungsfällen die Klassifizierung ASIL-B(D) erreicht. Dieses Produkt verbessert die BMS-Sicherheit, indem es als sekundärer Schutz-IC konfiguriert wird, während die bestehende Schaltung für den primären Schutz weiterverwendet werden kann.

2.Einfache integrierte Selbsttests zur Funktionskontrolle und Fehlererkennung
Das Produkt ist mit einer Selbsttestfunktion ausgestattet, die es ermöglicht, interne IC-Fehler durch die einfache Eingabe eines externen Startsignals zu erkennen.
Dadurch können Fehler in der Überwachungsfunktion erkannt werden, selbst wenn die Überwachungsfunktion aufgrund von Überladung oder Tiefenentladung verloren geht.

3.Integrierte Kaskadenfunktion für einen einfachen Schutzschaltungsaufbau mit wenigen Bauteilen bei Batterien mit mehr als 6 Zellen
Die S-19193-Serie ist mit einer Kaskadenfunktion für Batterien mit mehr als 6 Zellen ausgestattet. Zusätzlich zur direkt verdrahteten Verbindung unterstützt die S-19193-Serie auch die Verbindung mittels Optokoppler, um selbst in Hochspannungs-BMS bei der Überwachung einer großen Anzahl von in Serie geschalteten Zellen einen sicheren Betrieb zu ermöglichen.

Spezifikation

Erkennungsspannung für Überladung: 2.50V bis 4.50V ±20mV
Erkennungsspannung für Tiefenentladung: 1.00V bis 3.00V ±80mV
Eigenstromverbrauch im Betrieb: 20μA max.
Maximale Betriebsspannung: 28V
Betriebstemperaturebereich: -40℃ to +125℃
Gehäuse: HTSSOP-16
ISO26262 konform (*3)
AEC-Q100 konform
PPAP wird unterstützt

(*3) https://www.ablic.com/en/semicon/products/automotive/asil/fusa-compliance/?rf=asil

Anwendungsbeispiele
Automobilbereich
　Batterieüberwachung in EVs, HEVs, PHEVs, e-Bikes, usw.
Industriebereich
　Batterieüberwachung in stationären Energiespeichersystem, elektrischen Gabelstablern, usw.