近年、中国のエネルギー貯蔵産業は急速に発展しており、国家能源局の統計によると、今年上半期の全国の新型エネルギー貯蔵設備容量は9491万kW/2.22億kWhに達し、2024年末比で約29%増加しました。しかし、現在のエネルギー貯蔵システムの平均エネルギー変換効率は85%で、「エネルギー貯蔵産業発展計画」が要求する90%以上を下回っています。この損失は主に、電池管理の不正確さ、過剰な熱管理、インバータの高調波などの問題に起因しています。本稿では、ASIC電流センサーがエネルギー貯蔵システムの効率向上をどのように支援するかについて説明します。
エネルギー貯蔵システムは現代エネルギーシステムの中核をなす要素であり、電力を貯蔵し需要に応じて放出することで、エネルギーの効率的利用と電力系統の安定運転を実現します。応用シーンに応じて、エネルギー貯蔵システムは主に電力系統側貯蔵、ユーザー側貯蔵、発電側貯蔵に分類され、再生可能エネルギー系統連系、ピークシフト、予備電源、マイクログリッドなどの分野で広く活用されています。
典型的なエネルギー貯蔵システムは主に以下の部分で構成されます：
電流検出はエネルギー貯蔵システムにおいて最も基本的かつ重要な要素の一つです。正確な電流データはBMSのSOC（充電状態）推定、SOH（健康状態）評価、およびシステムの安全保護に直接影響を与えます。現在市場では主に以下の電流検出ソリューションが提供されています：
| 検出ソリューション | 応答時間 | 精度 | 温度ドリフト | コスト | 適用シーン |
| シャント抵抗 | <1μs | ±0.5% | 高い | 低い | 低電圧小電流システム |
| 従来型ホールセンサー | >10μs | ±1% | ±3% | 中程度 | 一般的な産業用途 |
| 閉ループホールセンサー | 5μs | ±0.5% | ±1% | 高い | 高精度要求シーン |
| AN1V ASICセンサー | <2.5μs | ±1% | ±1.5% | 中程度 | 高効率エネルギー貯蔵システム |
AN1Vシリーズは芯森電子が独自開発したホール原理に基づく高性能小型ホール電流センサー製品で、ASIC技術を採用し、高精度電流検出のために特別に設計されています。100%国産品で、輸入品の代替を実現しています。製品は原辺と副辺の絶縁、挿入損失なし、小型、高一致性、高信頼性などの特徴を持ち、エネルギー貯蔵システム、電池管理、UPS、インバータ、風力発電コンバータなどの分野で広く活用されています。
| モデル | 測定範囲 (A) | 代表的なゲイン (mV/A) | 動作温度範囲 (°C) | 適用シーン |
| AN1V 50 PB512 | ±50 | 40 | -40~150 | 小電力エネルギー貯蔵、BMS |
| AN1V 100 PB512 | ±100 | 20 | -40~150 | 中電力エネルギー貯蔵、UPS |
| AN1V 150 PB512 | ±150 | 13.33 | -40~125 | インバータ、溶接機電源 |
| AN1V 200 PB512 | ±200 | 10 | -40~85 | 大電力エネルギー貯蔵、風力発電コンバータ |
| AN1V 250 PB512 | ±250 | 8 | -40~85 | 産業用インバータ |
| AN1V 300 PB512 | ±300 | 6.66 | -40~85 | 高出力モータードライブ |
特に明記しない限り、以下のデータはテスト環境条件/=25℃,V=5V,RL=10kDに基づく
| パラメータ | 記号 | 単位 | 最小値 | 代表値 | 最大値 | 備考 |
| 原辺定格電流実効値 | IPN | A | -100 | 100 | ||
| 原辺電流測定範囲 | IPM | A | -100 | 100 | ||
| 供給電圧 | Vc | V | 4.5 | 5.0 | 5.5 | |
| 出力電圧 | Vour | V | Vom=Vyw+Gnxlpx | (Vr/5) | ||
| ゼロ点出力電圧 | Vqow | V | Ver/2 | |||
| 理論ゲイン | Gin | mV/A | 20 | |||
| 電流消費 | 瓦 | mA | 8 | 11 | ||
| 負荷抵抗 | R | k0 | 5.1 | |||
| 負荷容量 | C | nF | 1 | 10 | ||
| 電源フィルタ容量 | G | nI | 100 | |||
| ゲイン誤差 | C6 | % | -1 | 1 | ||
| ゲイン誤差の温度ドリフト | TCG | % | -1.5 | 1.5 | @Ta=-40℃~150℃ | |
| ゼロ点誤差 | VDE | mV | -10 | +5 | 10 | @W=5V且つh=0A |
| ゼロ点誤差の温度ドリフト | TCV | mV | -10 | 10 | @1A=-40℃-150℃ | |
| 磁気ヘッド中心電圧 | VIM | mV | 4 | @Vc=5V.±fm後測定 | ||
| 非線形誤差 | E | % of IPN | -1 | 1 | ゼロ点VoEを含む | |
| 精度@JPN | X | % of IPN | -1 | 1 | @IA=25℃ | |
| -2 | 2 | @TA=-40℃-85℃ | ||||
| 追従時間@90%の/FN | t1 | 15 | 2.5 | 5 | @C2=1nb | |
| 出力帯域幅(-3dD) | BW | kHz | 250 | C2=1nF | ||
| 出力ノイズ | Vno | mV | 2.7 | C2=1nl |
| 環境と製品構造特性 | 環境と製品構造特性 | 環境と製品構造特性 | 環境と製品構造特性 | 環境と製品構造特性 | 環境と製品構造特性 | 環境と製品構造特性 |
| パラメータ | 記号 | 単位 | 最小値 | 代表値 | 最大値 | 備考 |
| 動作温度 | T | ℃ | -40 | 150 | AN1V 50 PD512 | |
| 動作温度 | T | ℃ | -40 | 150 | AN1V 100 PB512 | |
| 動作温度 | T | ℃ | -40 | 125 | AN1V 150 PD512 | |
| 動作温度 | T | ℃ | -40 | 85 | AN1V 200 PB512 | |
| 動作温度 | T | ℃ | -40 | 85 | AN1V250 PU512 | |
| 動作温度 | T | ℃ | -40 | 85 | AN1V 300 PB512 | |
| 保存温度 | Ts | ℃ | -55 | 150 | ||
| 原辺抵抗値 | Rp | 100 | ||||
| 質量 | m | y | 5 |
| パラメータ | 記号 | 単位 | 数値 | 備考 |
| 交流絶縁耐圧試験実効値@ 50Hz,1min | V2 | KV | 4.8 | 規格IFC 60664-1参照 |
| ケース材料 | - | UL94-VU | ||
| 比較経路指数 | CII | PLC | 2 | |
| 適用例 | 475Vum | 強化絶縁,規格TFC61800-5-1, ILC 52109-1CAI,PD2参照 | ||
| 適用例 | 950Vim | 基本絶縁,規格ICC61800-5-1, IEC 52109-ICATII,PD2参照 |
1.電流範囲に応じたモデル選択
●小電力（<50A）：AN1V50PB512。
中電力（50~150A）：AN1V 100/150 PB512。
プロジェクト：江蘇省某10MWhエネルギー貯蔵ステーションの最適化前後比較：
| 指標 | 最適化前 | 最適化後 | 改善幅 |
| SOC推定誤差 | ±10% | ±2% | 80%低減 |
| システム効率 | 85% | 92% | 7%向上 |
| 放熱エネルギー消費 | 8% | 5% | 37.5%低減 |
| 電池サイクル寿命 | 3000回 | 3500回 | 16.7%延長 |
根拠：
・AN1V100PB512の精度は25℃時±1%、-40~85℃時±2%。
・従来型ホールセンサーの精度は通常±3%以下で、BMSのSOC推定誤差は±10%に達する。
・AN1V使用後、SOC推定誤差は±2%に低減可能（センサー精度とBMSアルゴリズムの総合影響に基づく）。
計算：
原誤差：±10%
最適化後誤差：±2%
改善幅：(10%-2%)/10%=80%
根拠：
・AN1Vの高精度電流検出と高速応答時間（<2.5μs）により、BMSの電池バランスと充放電管理を最適化可能。
・業界経験によると、正確な電流監視によりエネルギー貯蔵システムのエネルギー変換効率を85%から90%~92%に向上可能。
・AN1Vの低温度ドリフト（±0.2%）と低ノイズ（2.7mV）により、エネルギー損失をさらに低減。
計算：
原効率：85%
最適化後効率：92%
改善幅：92%-85%=7%
根拠：
・AN1Vの高精度電流データにより、BMSが電池の充放電プロセスをより正確に制御可能、過充電と過放電を減少。
・熱管理戦略の最適化（放熱電力の動的調整など）により、放熱エネルギー消費を8%から5%に低減可能。
計算：
原放熱エネルギー消費：8%
最適化後放熱エネルギー消費：5%
改善幅：(8%-5%)/8%=37.5%
根拠：
・AN1Vの高精度電流監視と低温度ドリフトにより、電池の過充電と過放電を減少、電池サイクル寿命を延長可能。
・業界データによると、正確な電流管理により電池サイクル寿命を3000回から3500回に向上可能。
計算：
原サイクル寿命：3000回
改善幅：(3500-3000)/3000=16.7%