EVチャージングステーション
近年、EV化はグローバルで加速し続けており、2025年には新車販売の50％以上が電動車となるとも予測され
(※1)、駆動バッテリーの長寿命化・充放電の精密なコントロールシステムが求められています。
サンコールの次世代注力部品の一つである電流センサーは、EV(電気自動車)のBMS(バッテリーマネジメントシステム)などに搭載され、電流値を検出する部品です。北米・欧州のEVのみならず、自動搬送機、EVチャージングステーションやソーラー発電システムなど様々なシーンで、安全で高効率な運転を支えてきました。
サンコールはこの度、磁気センサーICにより、配電部品（バスバー）に発生する磁界を読み取ることで電流検知をおこなう「磁気式電流センサー」を発売開始しました。米国のICチップメーカーとコラボレーションした、従来品・市場品とは異なる方式により、高精度で汎用性の高いセンシング・ソリューションを提案します。
サンコールのEV用電流センサー
未来の安定供給をかなえるために
背景には、2021年からの電子部品の世界的なサプライ不足があります。このことは、世界新車販売の鈍化を招くなど、自動車業界にも大きな影響を与えています。
当社の従来品には、「シャント式電流センサー」があります。この「シャント式」では、抵抗体上部の電子基板で信号変換・演算・出力を行うため、ひとつ当たり数十点の電子部品を必要とします。上記のきびしい状況の中、将来的な需要にお応えできなくなるリスクを絶つため、当社開発チームが到達したのが、部品点数が数点のシンプルな部品で稼働できる磁気式センサーでした。
大電流用センサーは発電所にも使われる
優れたICで新境地を
開発にあたり、譲れないのが精度の確保です。電気自動車の走行では、その動力源であるリチウムイオンバッテリーの充放電管理をおこなっており、常時流れる電流値の計測が欠かせません。そのため、無駄のない高精度なセンシング技術が、走行継続距離の延伸・バッテリー延命にも大きく関わります。
そこで注目したのが、CROCUS Technology社(以下CROCUS社)の磁気センサーICです。同社は、Milpitas, California（米国）に本社を置き、様々な産業向けのICチップを供給されている電子部品メーカーで、日本でも大手メーカーと販売契約を果たしています。同社の謳う、12週(※2)という短納期納入は、業界でも最短として注目されています。
彼らの提供する「TMR= Tunnel Magneto Resistance」は、磁気センサーの中でも最高度レベルの精度をもつICチップで、世界でも数社しか供給できない希少な技術です。直線性(※3)・応答性（※4）にすぐれ、米国カーメーカーなどに採用されてきました。
今回の開発にあたっては、CROCUS社の賛同も得て、TMRを車載用大出力モーターの制御用インバーター等、高電流が印加されるデバイスの電流検出用途向けに実装する手法を考案しました。TMRセンサー ICの大電流用途でのバスバー実装は、業界初のこころみとなります。
磁気式センシング特有の課題は、外部磁界のキャンセリングです。
車体の内部、とくに充放電バッテリーやモーター、インバーター周辺に増えるコンダクターや金属板からは、無数の近接磁界が発生します。弊社は、それら磁場解析とシールド性能のシュミレーションし、最も適したシールド構造を考案、誤差1.0％以下の高い再現性を実現しました。
電動車に使われるセンサー
新しい磁気式センサー
日本で広く浸透している磁気式センサー「ホールIC方式」があります。こちらも代表的な磁気センサーで、ホール効果と呼ばれる電流磁気効果を応用したホール素子からなります。ホールセンサーは、電流センシングの際に導体としてバスバーが必要となり、高精度な電流検出にはホールICとバスバーとの位置調整が求められます。
サンコールが開発した磁気式電流センサーは、バスバーと一体となった「バスバー実装型」で提供されるため、こうした位置調整が不要となります。またTMRセンサー ICスペック範囲内において必要な電流レンジでキャリブレーションすることが可能であり、フルレンジ測定時の分解能をより高めることが出来ます。
さらに、チップの性能により、稼働にかかる消費電力は6mAにまで抑えることが出来ることから、シャント式より約1/5のエネルギーで稼働でき、環境への負荷軽減に貢献できるセンサーが生まれました。
このコラボレーションは、CROCUS社のビジネスとしても新境地となります。従来、CROCUS社のチップは、100A以下の微小～低電流レンジを高精度に検知する基盤実装用途やスイッチ，リニアセンサー用途が多く、大電流用バスバーへの応用は新しい事業領域となります。今後は両社のネットワークを生かし、これまでアプローチしえなかった顧客層へも協力して拡販を図る方針です。
さらに冗長性を高めた製品開発を
さらなる高付加価値センサーも開発中です。ISO26262の機能安全要求では、「冗長性」の担保が重視されます。つまり、システムの一部に何らかの障害が発生した場合に備えて、障害発生後でもシステム全体の機能を保てるように、予備装置を平常時からバックアップとして運用しておく必要があります。
この要求にこたえるため、低電流と大電流、2つの異なる測定レンジをもつセンサーや、シャント式と磁気式を組み合わせたデュアル方式などを開発しています。
「今後ニーズが高まる冗長設計やカスタム設計に対し、設計開発・提案力で応え、量産採用に繋がるよう開発チームで取り組んでいきたい。」と戦略リーダーは語ります。
電流センサー事業戦略を語る大谷社長
当新製品は2023年1月のオートモーティブワールドEV/EHV/FCV技術展(※5)にて披露され、既に大きな反響を頂いております。我々は2023年には電流センサー拡販拠点として、欧州事務所・米国事務所の開設も予定しています。電流センサー事業売上は、2024年には10億、2025年には25億円規模を目指しております。引き続き世界の電動化をサポートする製品作りをすすめてまいります。
※1：Boston Consulting Group 2022年
https://www.bcg.com/ja-jp/press/13june2022-electric-cars-are-finding-their-next-gear
※2：注文～納品まで12週。
※3：直線性Linearity理論値との誤差を示す正確さの度合い。
※4：応答性：半導体の入力時の応答速度。3μsec
※5：1/25-27東京ビッグサイトにて開催
