国慶節期間中、中国は全固体電池分野でさらなる重大なブレークスルーを達成した。中国科学院物理研究所の黄学杰（Huang Xuejie）チームが華中科技大学および中国科学院寧波材料技術・工学研究所などと共同で、「アニオン制御（陰イオン制御）」を用いた全固体リチウム電池の界面技術を発表した。この技術により、固体電解質とリチウム電極間の接触不良という長年の課題が解決され、高エネルギー密度電池の量産化に向けた重要な一歩を踏み出した。これにより、今後の電気自動車（EV）はさらに高倍率での急速充電が可能になる。

バッテリーが「より速く充電できる」ようになれば、充電ステーションも「より速く供給できる」必要がある。ファーウェイ（Huawei）、比亜迪（BYD）、スーパーフュージョン（Super Fusion）などの企業は最近、システム電圧1000V、単一ガン電流1000A超、出力密度が世界最高水準に達する「メガワット級液冷式超急速充電」ソリューションを相次いで披露している。このような高仕様は、充電ステーションにおける電流検出技術にもさらに高い要求を突きつけている。

では、ここで問題が生じる。

シンセン電子（Sense Electronic）の小型PCB実装型ホール電流センサ「AN3V」シリーズは、充電ステーションのPFC（力率改善）モジュールにおける電流検出に直接使用できるのだろうか？

PFC回路ではどのような電流を測定するのか？

PFC（Power Factor Correction：力率改善）は、AC/DCコンバータの前段に位置する回路で、入力電流波形を電圧波形と同期させ、力率を向上させ、高調波を低減する役割を果たす。

充電ステーションでは、通常「3相インタリーブ（交互）型PFC」構造が採用され、複数のパワーモジュールを並列接続して構成される。

PFC回路において一般的に測定されるポイントは以下の2つである：

1. インダクタ電流（DC側）：電流ループ制御用
2. 入力総電流（AC側）：保護および電力監視用

電流範囲は数アンペアから数百アンペアまでさまざまで、システムの出力レベルに依存する。そのため、センサには以下の性能が求められる：

• 高帯域幅（数十～数百kHzのPWM周波数に対応）
• 良好な絶縁性能（AC入力とDCリンク間の高コモンモード電圧に耐える）
• 高速応答性（マイクロ秒単位の電流ループ制御に対応）
• 高温環境下での安定性（温度ドリフトが極小）

AN3Vの技術的特徴

AN3Vシリーズは、シンセン電子が全面的にアップグレードしたオープンループ型ホール電流センサで、電源、太陽光発電、エネルギー貯蔵（ESS）など、電流測定精度が求められる分野に適用可能である。定格測定範囲は80A～200Aで、大多数の充電ステーションPFC用途をカバーできる。さらに高出力のPFCモジュールには、複数のセンサを並列接続するか、カスタム仕様でより高電流対応モデルを提供することも可能だ。

従来の貫通型ホールセンサとは異なり、AN3Vは**PCB実装型（SMDまたはピン挿入型）**であり、プリント基板上の銅箔パターンまたは銅バーを一次導体として電流を流す構造となっている。この方式には以下のような顕著な利点がある：

AN3V200を例に挙げると、以下のような電気的特性を持つ：

1. 定格電流 ±200A（ピーク値 ±375A）：大多数のPFC用途に対応
2. 帯域幅 250kHz、応答時間 2.5µs：PFC回路の高周波サンプリング要件を十分に満たす
3. 精度と直線性：精度 ±1%、非直線性誤差 ≤0.5% — PFC電流サンプリングの精度要件に適合
4. 絶縁・安全性：AC耐圧 4.3kV/1分、クリープ距離 >8mm。IEC 61800-5-1およびIEC 62109-1規格に準拠し、高電圧PFC用途に適している。一次・二次間は絶縁設計で安全確保
5. 温度安定性：動作温度範囲 -40°C～105°C、温度ドリフト ±1.6% — PFCモジュールの発熱環境に耐える
6. 一次抵抗 0.21mΩ

この特性により、数十～数百アンペアの電流範囲において、高周波電流検出および閉ループ制御に非常に適している。

PFC回路における適用可能性

推奨設置位置

1. インダクタ出力側（Lの後段）：信号がクリーンでdv/dtが低い
2. 整流ブリッジとMOSFETの間：入力ブランチ電流の取得に適する
3. モジュール並列ブランチ：各ブランチ電流が数十～200A程度で、AN3Vの測定範囲に一致

非推奨設置位置

1. MOSFETのソース端子や高dv/dtノード：ノイズ誘起のリスクあり
2. 主バスバー（>500A）やモジュール合流点：測定レンジ超過の可能性あり

実際の設計例で適合性を検証

例えば、出力800V、30kWのPFCモジュールの場合、RMS電流は約37A、ピーク電流は約50Aとなる。この場合、AN3V80またはAN3V100を選定すれば十分である。
損失（I²R）は 50² × 0.00021 ≈ 0.53W と極めて小さく、発熱もわずかで、PCB銅箔による自然冷却で対応可能。

3相インタリーブ構成であっても、各ブランチの電流は数十アンペア程度に留まるため、AN3Vは閉ループ制御および保護機能の両方に十分対応できる。

また、シンプルなRCフィルタ（例：1kΩ + 4.7nF）を組み合わせることで、出力信号をDSPやMCUの高速ADCに直接入力し、リアルタイム電流サンプリングを実現できる。

他の測定方式との比較

設計上の注意点

1. 電流パスを短く保つ：一次導体の銅箔は幅広・厚くし、余計なループを避ける
2. 電源および信号の絶縁：絶縁5V電源を使用し、二次側信号線はシールド処理を施す
3. フィルタと保護対策：RCフィルタ、TVSダイオード、コモンモードチョークコイルで高周波サージを抑制
4. サンプリングレート：ADC ≥ 500kS/s、フィルタのカットオフ周波数はスイッチング周波数の約2倍に設定
5. 熱検証：フル負荷運転時の実測を行い、PCB銅箔の温度上昇が20℃未満であることを確認

結論

既存の充電ステーションから、将来のメガワット級全固体電池対応超急速充電ステーションに至るまで、AN3V電流センサは技術仕様、安全性、安定性のすべてにおいてPFC回路の厳しい要件を満たしており、PFC電流検出の最適解の一つである。合理的なレイアウト設計、キャリブレーション、信号処理を組み合わせることで、さらに高精度な力率改善効果とシステム信頼性の向上が期待できる。これは、「小型・高効率・安全」を実現する次世代急速充電電源モジュールの重要な構成要素となるだろう。