2025年8月1日から、新エネルギー自動車および充電器に関する2つの標準「電気自動車給電設備安全要求」（GB 39752-2024）と「電気自動車伝導充電システム安全要求」（GB 44263-2024）が実施されます。新しい標準の実施により、電気自動車給電設備と充電システムの安全性がさらに向上し、電気自動車ユーザーの生命財産の安全が保証されます。本記事では、600kW以上の直流充電器におけるPFCモジュールの電流検出アプリケーション問題についてのみ議論します。

直流急速充電とは
直流急速充電（DC Fast Charging）は、電気自動車の充電技術の中で効率的な充電方法の一つで、短時間で車両に大量の電力を補給し、充電効率を大幅に向上させることができます。その原理は、交流電を高圧直流電（通常300-900V）に変換し、車載充電器（OBC）を迂回して直接電気自動車の動力電池グループに送ることです。現在市場に出回っている超急速充電器（例えば480kW、600kW）は、「5分間の充電で200kmの航続距離」を実現することさえでき、充電時間を大幅に短縮します。
直流急速充電の中核コンポーネント
1.パワートランスフォーメーションモジュール：電網から入力される交流電をバッテリーに必要な高圧直流電に変換する役割を果たし、急速充電を実現する中核的な動力源です。
2.制御システム：充電器の各モジュールの作業を調整し、車両のBMS（バッテリー管理システム）と通信し、出力電圧や電流を動的に調整して、充電の安全性と効率を確保します。
3.冷却システム：高電力の急速充電時には、パワーモジュールが大量の熱を発生します（例えば600kW充電器の場合、毎時数十kWの冷却需要があります）。温度が高すぎるとデバイスが損傷する原因となります。400kW以上の超急速充電器は主に水冷を採用した液体冷却ラジエーターを使用します。
4.入力出力保護装置：
入力側：サーキットブレーカー（過負荷/短絡保護）、避雷モジュール（雷撃による設備損傷を防止）、漏電保護器（人員の安全を保証）。
出力側：直流コンタクター（出力を迅速に切断し、故障時にバッテリーを保護）、電圧/電流センサー（出力状態をリアルタイムで監視）。
直流急速充電の「心臓」―電源モジュール
超急速充電器のパワートランスフォーメーションモジュールにおいて、電源モジュールは電力変換とパワー出力を実現する中核ユニットであり、超急速充電器の電力レベル、変換効率、安定性を直接決定します。通常、モジュール化設計で存在し、例えば600kW充電器はしばしば複数の100-150kWモジュールが並列に組み合わさって構成され、組み合わせて超高電力出力（例えば480kW、600kW、さらには1000kW以上）を実現します。
電源モジュールは統合化された「電力変換ユニット」であり、中核構造は以下の部分を含みます：

超急速充電器の整流ユニットの「電力調整中枢」―力率補正PFC
超急速充電器の整流ユニットにおいて、PFC（Power Factor Correction、力率補正）は中核技術の一つで、その役割は電網入力電流の波形を改善し、力率を向上させ、電網への高調波汚染を減少させ、同時に電力変換効率を向上させることです。その性能は超急速充電器と電網の互換性、運転効率、電力安定性に直接影響します。超急速充電器でよく使用されるPFC技術は無効PFCと有効PFCに分かれ、その中で有効PFCは性能の優位性により主流となり、無効PFCはほとんど超急速充電に存在しません。
PFC電流検出
PFC回路において、電流検出は入力電流をリアルタイムで取得し、制御チップにフィードバック信号を提供し、入力電流波形が電圧波形に正弦曲線に従うように保証し、高力率と低高調波を実現するためのものです。
PFC電流検出の三大中核目標
1.波形追跡：入力電流波形を入力電圧波形と同相（正弦化）にし、力率が1に近づくように保証します。
2.限流保護：電流のピーク値または有効値をリアルタイムで監視し、過電流（例えば負荷の急変、短絡）による回路損傷を防止します。
3.高調波抑制：電流の歪みを正確に検出し、スイッチングデバイスの制御戦略を調整して、総高調波歪み率（THD）を低下させます。
PFC電流検出対象とシナリオ
PFC回路で検出する必要がある電流は主に以下の通りです：
交流入力電流：電網側の電流波形を直接反映し、力率と高調波レベルを判断するために使用されます。
インダクタ電流：Boost型PFC（超急速充電器の主流トポロジー）において、インダクタはエネルギー蓄積の中核であり、その電流変化はエネルギー変換状態を直接反映し、スイッチング管のオン/オフ制御の重要な根拠です。
直流側電流：一部のシナリオでは、PFC出力の直流電流を検出する必要があり、過電流保護やパワー閉ループ制御に使用されます。
常用電流検出方案及び原理
検出素子の違いにより、PFC電流検出は主に抵抗サンプリング、電流トランス、ホールセンサーの3つのカテゴリに分かれます。以下は3つの方案の比較です：

PFC電流検出は「波形補正」と「システム保護」の二重の中核です。新しい国標の下では、抵抗サンプリングは力率損失や発熱などの問題があるため、超急速充電にはあまり適していません。電流トランス（CT）は補償回路や他の検出方式と組み合わせて初めて、新しい国標の充電効率と電力品質の要求を満たすことができます。ホール電流センサーは新しい国標の要求に適合しており、より優れた選択肢です。その電気的隔離、高周波特性、精度と直線性は、電力最適化と安全保護の要件を満たし、800Aの大電流および高周波スイッチング回路の検出に対応できます。
AN3Vの紹介
AN3VPB35/55シリーズは、芯森電子が大電流検出シナリオのために特別に開発し、新たに量産に入った開ループホール電流センサー製品です。このシリーズは、電源、太陽光発電、エネルギー貯蔵などの業界分野に焦点を当て、これらの分野が電流測定に求める高信頼性と高一貫性の厳しい要件に深く適合しています。AN3Vシリーズの新製品には、AN3VPB35/PB55などの複数のモデルが含まれ、80Aから200Aの定格測定範囲をカバーしています。測定精度を保証するだけでなく、動的測定範囲を大幅に向上させ、信頼性と直線性も向上させました。

AN3V PB55シリーズ
電流センサー
製品モデル
AN3V 80 PB55
AN3V 100 PB55
AN3V 120 PB55
AN3V 150 PB55
AN3V 180 PB55
AN3V 200 PB55
特性
ホール原理に基づく開ループ電流センサー
一次側と二次側の間に絶縁
原材料はUL 94-V0に準拠
挿入損失なし
供給電圧：+3.3V
高さh=8.7mm
実行基準：
□EC60664-1:2020
□IEC 61800-5-1:2022
0 IEC 62109-1:2010
パラメータ特徴：
供給：+5V/3.3V
定格範囲：±80~200A
測定範囲：±80~375A
作動範囲：-40~105℃
典型的な精度：1%
応答時間：2.5μs
絶縁耐圧：4.3kV
帯域幅：250kHz
直線性：0.5%
AN3V 200 PB55
※特に明記がない限り、以下のデータはTA=25℃、V=+5V、RL=10kΩの条件下でのテスト環境に基づいています。

製品サイズ：

結語：澎湃動力の精密な守護者
新しい国標の下での600kW以上の直流急速充電器の澎湃動力は、モジュール化電源の高効率変換に由来し、PFCモジュールは「エネルギー入口」として、その安定かつ高効率な運転は、正確で迅速かつ安全な電流監視技術なしには成り立ちません。AN3Vを代表とする開ループホール電流センサーASIC方案は、そのゼロ損失、マイクロ秒応答、原生隔離及び高集積度の総合的な利点により、新世代の大電力PFC回路の主流部品選択の一つとなっています。それらは精密な「電流の哨兵」として、PFCモジュールの高効率運転を静かに守り、新インフラの超急速充電ネットワークに堅固な技術的基盤を築いています。