低空経済の電流「脈拍」は狂ってはいけない：国産センサーは如何にしてeVTOL兆円市場に挑むか

2025年12月31日、「漢陽造」トンクラスのeVTOLが数分で低空による海峡横断物流配送任務を見事に完了し、物流の時間効率を「時間単位」から「分単位」に圧縮した。これにより、火災消火、緊急救助、医療急救、生鮮冷蔵チェーンなどにおける効率的な低空作業の新たな解決策を提供した。全固体電池の量産化が進む中、2026年には固体電池が低空経済でいち早く実用化され、低空経済はより強力な「翼」を与えられ、飛躍的に発展すると考えられる。しかし、eVTOLは電気自動車とは異なり、路肩に停車する機会がなく、その動力システムの絶対的な安全性が最優先事項であり、精密な電流検出こそが安全を保証する核心なのである。

eVTOLとは

eVTOL（電動垂直離着陸機）は、滑走路を必要とせず、電力で駆動する新しい航空機であり、垂直離着陸が可能で、かつ効率的に巡航飛行できる。低空経済の核心技術である。主にリチウム電池または水素エネルギーによって動力が供給され、構成は多様で、マルチローター、複合翼、ティルトローターなどが含まれる。現在の主な用途は物流輸送、緊急物資投下などの物資輸送であるが、将来的には都市航空交通（UAM）、地域旅客輸送、緊急救助などの有人輸送に応用される見込み。

eVTOLが電流検出に求める要件

eVTOLは道路上を走る電気自動車とは異なり、その安全性、信頼性、効率、性能は、正確で迅速かつ信頼性の高い電流モニタリングに直接依存する。電流検出は飛行安全を確保する核心的な要素であり、これらの要求は一般的な電気自動車や産業用途よりもはるかに厳しい。具体的には、以下の核心的な次元にまとめられる：

核心要件：極めて高い信頼性と機能安全

これは航空分野の最優先事項であり、電流検出のいかなる誤りも壊滅的な結果を招く可能性がある。

高い機能安全レベル:​ DO-178C（ソフトウェア）およびDO-254（ハードウェア）規格に準拠する必要がある。電流検出システムは通常、ASILD（ISO26262）またはそれ以上の航空機専用安全レベルを達成することが求められる。これは極めて高い故障許容度が必要であることを意味する。

冗長設計:​ 重要な動力経路（例えばモータードライバー）の電流検出は、多重冗長設計（例えば、2系統または3系統の独立した電流センサー＋処理チャネル）を採用し、リアルタイムで相互検証を行い、単一のセンサーや回路故障時にシステムがシームレスに切り替わるか、安全に機能を低下させられるようにする必要がある。

故障安全と診断:​ センサーは完全な自己診断機能（断線検出、電源供給監視、信号合理性検証など）を備え、故障状態を飛行制御システム（FCC）にリアルタイムで報告し、適切な対策を講じられるようにしなければならない。

性能要件：高精度、広範囲、高速応答

eVTOLの複雑な飛行プロファイル（垂直離陸、ホバリング、遷移、巡航）は、電流検出の動的性能に全方位的な課題を提起する。

超高精度:​ 全測定範囲において、精度は通常±0.5％から±1％以内が要求される。高精度は以下の事項を保証する基礎となる：

モーター制御性能:​ FOC（磁界方向制御）による最適なトルク出力と効率を実現。

バッテリー管理（BMS）:​ SOC（充電状態）とSOH（健全性）を正確に計算し、過充電・過放電を防ぎ、航続距離と安全を確保。

パワー及び熱管理:​ システム損失を正確に見積もり、能動的热管理を実施。

極めて広いダイナミックレンジ:​ eVTOLは飛行段階によって電流が大きく変動する。

ホバリングと離陸:​ 最大トルクが必要で、電流はピーク値（数百から数千アンペアに達する可能性あり）に達する。

巡航:​ 電流は著しく減少する。

センサーは、ピーク時の大電流と巡航時の小電流の両方を同時に正確に測定できなければならず、ダイナミックレンジが広いことが要求される。

極めて速い応答速度:​ モーター制御ループ（特に極対数の多いモーター）では、電流検出に高帯域幅（通常数百kHz）と低位相偏移が要求され、制御システムの安定性と高速動的応答（例えば突風への対応）を保証する。

高帯域幅と低遅延:​ 電流変化から制御器が感知するまでの総遅延は極めて小さくなければならず、通常は1マイクロ秒未満が要求される。これはセンサーの出力タイプと信号チェーン設計にとって大きな課題である。

環境と物理的要件

航空機の過酷な作業環境が追加的な課題をもたらす。

高出力密度とコンパクトなサイズ:​ eVTOLは重量と空間に対して極めて敏感であるため、電流センサーは小型・軽量で、モータードライバー（インバーター）への集積が容易でなければならない。

低消費電力と高効率:​ センサー自身の消費電力は低く、発熱を抑え、機体全体の効率を向上させる必要がある。

強力な電磁妨害（EMI）耐性:​ 高周波・大電流のインバーター環境で動作するため、強いdv/dtおよびdi/dtノイズが充満している。センサーは極めて高い耐ノイズ性（通常、航空機級EMC規格への適合が要求される）を持たなければならない。

広い動作温度範囲:​ -55°Cから+125°C、あるいはそれ以上の広い温度範囲で性能を安定させ、温度ドリフトは極めて小さい必要がある。

高絶縁耐圧:​ モータードライブバスの高電圧（通常800V以上）と低電圧制御側との電位差に耐え、高い電気的絶縁（通常数kV以上）を提供し、安全を確保しなければならない。

主要な検出ポイントと技術選択

eVTOLの電流検出は、いくつかの主要な箇所に分布する：

モーター相電流検出:​ インバーター出力側に位置し、モーター制御に使用される。要求が最も高い箇所である。

直流母線電流検出:​ バッテリーとインバーターの間に位置し、バッテリーの電力監視と保護に使用される。

バッテリーパック電流検出:​ BMSに使用され、高精度と良好な直流特性が要求される。

上記の要件に基づき、異なる検出ポイントにおける技術選択はトレードオフの過程である：

新エネルギー/航空機級電流センサー方案比較表

eVTOLの電流検出は、決して独立した部品選定の問題ではなく、システム安全アーキテクチャ、制御アルゴリズム、パワーエレクトロニクス、熱管理、電磁設計、耐空性認証を貫く学際的な核心問題なのである。

航空安全規制の厳格な枠組みの中で、飛行力学の究極の性能要求を満たし、過酷な搭載環境の制約を克服し、多重冗長性、智能診断、先進材料と集積設計の総合的な手段を通じて、電流情報の超高速、超高精度、超信頼性のある取得と伝達を実現することが求められる。

産業機会：国産センサーの「耐空性認証」による突破の道

低空経済の爆発的発展は、国産センサー産業にかつてない機会をもたらしたが、eVTOLという高端市場に参入するのは、単純な「国産代替」では決してない。突破を成し遂げるには、「追随」から「主導」への体系的なアップグレードを達成しなければならない。その道筋は、以下の3つのレベルにはっきりと計画できる：

道筋１：役割の次元上昇、「サプライヤー」から「システムパートナー」へ

国産センサーメーカーは、単純な部品供給の考え方を捨て、一歩前進し、eVTOLホストメーカーと運命共同体を結成しなければならない。これは、早期介入、共同定義を意味し、ホストメーカーが設計初期段階から深く参与し、センサーの性能指標、安全アーキテクチャ、インターフェース規格を共同で定義することを求める。目標は、単なる部品の提供者ではなく、電動推進システム設計におけるホストメーカーの「システムパートナー」となることである。

道筋２：壁の攻略、「耐空性認証」を核心競争力に

耐空性認証はeVTOL市場への入場券であり、最高の技術的壁でもある。国産サプライチェーンは、認証という圧力を積極的に核心競争力に転化すべきである。これには以下が必要である：

完備した適合性データパッケージの構築:​ 設計、検証から生産に至るまで、DO-160G、DO-254/178Cなどの規格に準拠した全プロセス、追跡可能な証拠体系を確立する。

当局（CAAC）との協調共進:​ 積極的に中国民用航空局の指導を求め、審査の論理を理解し、耐空性要求を開発プロセスに「内面化」し、受動的な審査から能動的な適合へと変える。

道筋３：生態系の再構築、「技術突破」から「標準主導」へ

現行の要求を満たすことに加えて、国産センサーはより長期的な発言権を図るべきである。

技術のレーンチェンジと追い越し:​ TMRなどの新世代センサー技術に積極的に取り組み、量産化し、性能優位性によって世代を超えた追い越しを実現する。

ローカル生態系の強みを発揮:​ 市場に近く、対応が迅速、コスト管理力に優れた強みを活かし、国際大手をはるかに超えるカスタマイズサービスと迅速な反復能力を提供する。

標準策定への積極的参加:​ 複雑な応用で得たベストプラクティスを、業界乃至国家標準に転換し、ルールの「実行者」から「定義者」へと邁進する。

結語

中国の低空空域がさらに開放されるにつれ、兆円規模のeVTOL及び低空経済市場が生み出されるであろう。国産センサー産業チェーンはこの歴史的機会を捉え、「耐空性認証」を通じて外国による独占を打破すべきである。それは単純な製品代替ではなく、技術攻関、体系構築から生態系主導に至る全面的なアップグレードであり、中国の航空産業の特徴に合った、高効率、高信頼性の研究開発と耐空性体系を構築する戦いなのである。