「二酸化炭素排出ピークアウトとカーボンニュートラル」の目標のもと、中国の新エネルギー発展は着実に成長しています。国家能源局の最新データによると、7月末時点で全国の発電設備容量は36.7億kWに達し、前年比18.2％増加しました。このうち、太陽光発電設備容量は11.1億kWで、前年比50.8％の大幅な伸びを示しています。クリーンエネルギーの急速な拡大は電力供給の安定化に寄与する一方で、電気機器のエネルギー効率に対する要求も一層高まっています。
エアコンは現代生活においてすでに欠かせない家電製品の一つです。しかし、従来の定速エアコンは「電力消費の王様」として知られ、ユーザーが長時間使用する際の「障害」となっていました。そこで登場したのが、より省電力なインバーターエアコンです。本稿では、電流センサーがどのようにインバーターエアコン用コンプレッサーの高精度なインバーター制御を支援し、効率的で静音、かつ信頼性の高い運転を実現するかについて考察します。
インバーターエアコンは、インバーターによってコンプレッサーの回転速度を調整し、冷房/暖房能力を制御する空調設備です。従来の定速エアコンと比較して、モーターは負荷変動に応じてリアルタイムに動作周波数を調整し、頻繁な起動/停止による温度変動やエネルギーの無駄を回避します。可変速運転モードによりエネルギー効率等級が大幅に向上し、主にインバーターコントローラー、インバーターモーター、およびエアコン本体の3つで構成されるコアシステムを備えています。
現在市場に出回っている主流のインバーターエアコンは、永久磁石同期モーター（PMSM/BLDC）を採用しています。永久磁石同期モーターの制御方式には、ベクトル制御、インバーター制御、大形ホールドライブ、非同期起動などがあります。永久磁石同期モーターのベクトル制御の核心は電流ループ制御にあり、PI調節器によってd軸（励磁電流）とq軸（トルク電流）をそれぞれ制御します。q軸電流lqは電磁トルクを直接決定し、d軸電流ldは磁束に影響を与え、弱磁拡速に使用されます。
サンプリング誤差が±0.5％を超えると、低速軽負荷時のトルク変動が機械振動として増幅され、人間の耳に聞こえる「ブーン」という音が発生します。弱磁領域でのldの制御不能は、追加の銅損をもたらし、季節エネルギー効率比（SEER）を直接低下させます。
a) 閉ループ制御：電流ループの帯域幅は通常、スイッチング周波数の1/10～1/5（4kHzスイッチング時で約400～800Hz）に設定されます。サンプリング遅延が10μs増加するごとに、位相余裕は約4°低下し、騒音を誘発しやすくなります。
b) ハードウェア保護：過電流、失速、欠相は、1～2つのPWM周期内にハードウェアコンパレーターによってトリガーされなければなりません。そうでない場合、IGBT/SiCモジュールが破損するリスクがあります。
c) エネルギー効率計測：エアコン新国家標準GB21455-2023では、実測APFと公称値の偏差が3％未満であることが要求されています。サンプリングドリフトはソフトウェアの累積電力の不正確さを引き起こし、最終的に製品が抜き打ち検査に合格できなくなる可能性があります。
| 方式 | 精度@25℃ | 温度ドリフト | 帯域幅 | 絶縁耐圧 | 適用電力 | 備考 |
| シャント抵抗+絶縁増幅器 | 0.5%-1% | 50 ppm/℃ | 500 kHz | 2.5kV rms | <1.5馬力 | 低コスト、追加の絶縁電源が必要 |
| 開ループホール電流センサー | 1%-1.5% | 200 ppm/℃ | 100 kHz | 2.5kV rms | 1-2馬力 | 適度なサイズ、温度ドリフトがやや大きい |
| 閉ループホール電流センサー | 0.3%-0.7% | 50 ppm/℃ | 200 kHz | 2.5kV rms | 1-4馬力 | 精度と絶縁を両立、中程度のコスト |
| Σ-Δデジタル変調 +ロゴフスキーコイル | 0.5% | 20 ppm/℃ | 1 MHz | 無磁心絶縁 | >3馬力 | 大電力または実験室検証用 |
「BOMの複雑さを増やさない」という制約条件下では、閉ループホール電流センサーが1～3馬力の家庭用インバーターエアコンの主流選択肢となり得ます：
CR1VPB00は、芯森電子が独自開発したホール原理に基づく閉ループ（補償）型電流センサーで、直流、交流、パルス電流を測定可能です。測定範囲は6A、15A、25Aがあり、顧客のさまざまなアプリケーションシナリオに応じてカスタマイズも可能です。
ホール原理に基づく閉ループ（補償）型電流センサー
● 一次側と二次側の間は絶縁
原材料はUL94-V0準拠
優れた直線性
卓越した精度
低温ドリフト
挿入損失なし
IEC 60664-1:2020
IEC 61800-5-1:2022
IEC 62109-1:2010
交流インバーター制御、サーボモーター
無停電電源装置（UPS）
直流モーター駆動用静止形変換装置
スイッチング電源（SMPS）
溶接機電源
バッテリー管理
風力発電用インバーター
試験・測定装置
電圧出力
電源：+5V
測定範囲：6～25A
動作温度範囲：-40～85℃
精度：0.7%
応答時間：<1μs
絶縁耐圧：2.5kV
瞬時耐圧：9kV
帯域幅：>200kHz
直線性：0.2%
測定範囲：CR1V6PB00/15PB00/25PB00は、それぞれ1/1.5/3馬力コンプレッサーのピーク電流に対応；
出力：2.5V±0.625Vで、3.3V ADCに直接接続可能、増幅やレベル変換が不要；
オフセットドリフト：±0.05mV/℃で、-20℃の室外機暖房時と55℃の放熱板限界条件下でも電流ゼロ点は0.1％しかドリフトせず、低周波「ハム音」を回避；
トラッキング時間：1μs（90％ステップ応答）で、過電流保護を2～3 PWM周期内にトリガー可能。
エネルギー効率：コンプレッサー20Hz低周波運転時、トルクリップルが0.3N·m低減、入力電力が約4W低下、SEERが0.02 W·h/W·h向上し、機器のグレードアップが可能；
静音性：電流リプルエネルギーが高周波に集中、1～2kHz帯域の音圧が2～3dB(A)低下、C-mark静音認証を満たす；
コンプライアンス：機器全体がIEC60335-1強化絶縁型式試験を通過、追加の絶縁電源が不要で、2～3元のコスト削減。
母線配線：一次側6.35mmの電気間隙を維持、渦電流近接効果による1～2％の追加誤差を回避；
グラウンドプレーン：二次側2.5VリファレンスとMCU ADCは共通接地、デジタルグラウンド/アナロググラウンドは単一点接続でスイッチングノイズの結合を防止；
故障率：500V時1500MΩの絶縁抵抗、85℃/85%RH加速1000時間後ドリフト<0.1％で、10年設計寿命を満たす。
GB21455-2023がSEERの基準をさらに引き上げ、消費者が静音性にますます敏感になる中、エアコン用コンプレッサードライブ基板の電流サンプリングは「精度において一歩も譲らず、サイズにおいては銭銭を争う」必要があります。閉ループホール技術は、帯域幅、絶縁性、温度ドリフトのバランスの良さから、業界で認められた実現可能なアプローチとなっています。6～25Aの測定範囲と2.5V中点出力を備えたCR1Vシリーズは、エアコンコントローラーの最適範囲にぴったりと収まります――追加の校正やBOM構造の変更を必要とせず、「電流感知」をコンプライアンス、信頼性、そして十分な静音性をもって実現できます。