電気自動車向け半導体電流センサーの販売開始

2024/02/22 15:48
旭化成株式会社[PR TIMES]

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SiC/GaNパワーデバイスとの高い親和性、車載充電器用途などに向けて販売

旭化成エレクトロニクス株式会社（本社：東京都千代田区、社長：篠宮秀行、以下「当社」）は、SiC（シリコンカーバイド）やGaN（窒化ガリウム）などを用いた次世代パワーデバイスと親和性の高い電気自動車（EV）向けコアレス電流センサー「CZ39シリーズ」（以下、「本製品」）の量産および販売を開始しました。

コアレス電流センサー CZ39シリーズ

旭化成グループではデジタルソリューション事業をマテリアル領域の重点成長分野に位置づけており、電子部品・電子材料を併せ持つ強みを活かして「マテリアル領域の大きな収益の柱」とすべく、事業の拡大成長を加速させています。当社が推進する電子部品事業ではコア技術であるセンサー技術、アナログ設計、ソフトウェア技術を融合し、バリューチェーン・顧客提供価値に重点を置いたソリューションを提供しています。

世界で販売拡大が加速するEVでは、安全性の向上とともに、航続距離を延ばすため搭載する部品の小型化や軽量化が求められています。また充電に関しては、発熱や電池の劣化を抑えつつ高速で充電を行うという高度な制御が必要となっています。

本製品では当社が長年培ってきた化合物半導体・パッケージ・回路技術を用い、高速応答性・低発熱・高耐ノイズ性を実現しました。これらの特徴は、SiCやGaNなどを用いた高電圧かつ高速でスイッチング※をする次世代パワーデバイスを使用する際の電流センシングに求められる性能で、自動車に搭載される充電器 (On Board Charger、以下「OBC」) や直流電圧を変換するDC/DCコンバーターの小型化に貢献します。また本製品は、その高速応答性から過電流を遮断し、安全性を高める電子ヒューズ (E-Fuse) システムにも使用可能です。

※電流の流れについて、オン（通電）とオフ（遮断）の状態の切り替えを高速で繰り返すこと

製品の特長

1. 100ナノ秒（1000万分の1秒）の高速応答で電流を検知

化合物ホール素子の高感度特性を活かし、高速応答を実現しました。

SiC や GaN などを用いた次世代パワーデバイスを使用するOBCやDC/DCコンバーターに本製品を使うことで、スイッチング周波数の高周波化が可能となり、モジュールを小さく設計することができます。

また、本製品はその高速応答性から過電流保護の用途にも利用可能です。本製品を用いることで、システムにとって危険な過電流を検知した際に自動的に電流を遮断する電子ヒューズ回路を実現することが可能です。

2. 一次導体抵抗 0.3mΩにより発熱低減で熱設計が容易に

本製品は、デバイス内に流す電流を計測するコアレス式の電流センサーです。独自のパッケージを開発することで、一次導体の抵抗値を 0.3mΩ まで抑えました。環境温度 125℃ で 40Armsの電流を連続通電させることが可能で、発熱も抑えることができるため、熱設計が容易になります。加えて、沿面距離と空間距離を十分確保した耐圧構造を採用し、650Vを超える高耐圧アプリケーションにおいても使用可能です。

3. 高速スイッチング動作時においてもノイズの影響を抑えつつ電流検出が可能

SiCやGaNなどを用いたパワーデバイスでは、高電圧かつ高速のスイッチングを行うため、センサーの動作や測定結果に影響を与える電磁波ノイズが強く発生します。本製品は当社の化合物半導体技術、パッケージ技術、回路技術を組み合わせることにより、そのような環境においてもセンサー特性への影響が発生しにくい設計とし、ノイズの影響を抑え電流検出が可能です。

アプリケーション例

・EV用 OBC

・EV用 DC/DCコンバーター

・EV用電子ヒューズ (E-Fuse)

当社の電流センサーについて

当社は1980年の創業以来、磁気センサーとして使用されるホール素子事業で高感度な化合物半導体技術を培ってきました。この技術を基に、高度なパッケージ設計技術やアナログ回路設計技術を活かし、先進的な電流センサーを開発しています。2010年代にはコアレス電流センサーの開発に成功し、「Currentier（カレンティア）」ブランドとして製品ラインナップを拡充させています。当社のホール素子や電流センサーはモーターの駆動や電力変換など様々なアプリケーションで使用されています。

本製品による電流測定の仕組み