AKMの電流センサーがMicrochip社のアーク故障検出向けデザインに採用

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：栗田直幸、以下「AKM」）のコアレス電流センサー「CZ39シリーズ」および「CZ3Kシリーズ」が、米国の半導体メーカーMicrochip Technology Inc.（以下「Microchip社」）の機械学習／AIを活用したアーク故障検出リファレンスデザインの主要構成部品として採用された。

本リファレンスデザインは、AKMの電流検出技術とMicrochip社の「dsPIC33A DSC」によるリアルタイム信号処理およびエッジ機械学習処理を組み合わせ、高精度なアーク故障検出の実現を支援する。

従来方式の課題と機械学習によるアーク故障検出

電線の損傷や接続不良などにより導体間で放電が発生するアーク故障は、太陽光発電システム、蓄電システム、EV充電インフラ、産業用・住宅用配電設備における電気火災の主な原因の一つとなっている。

従来の検出方式では、センサーで検出した信号をあらかじめ設定した基準値と比較して異常を判定していた。しかし、日常機器が発生させるアークや、スイッチをオン・オフした直後に電圧や電流が一時的に大きく変動するスイッチング過渡現象による広帯域ノイズによって、実際のアーク故障と誤認し、不必要なシステム停止を引き起こす課題があった。

Microchip社のリファレンスデザインは、マイコンの制御機能とデジタル信号処理機能を兼ね備えたdsPIC33A DSC上でエッジMLモデルを直接実行する。低遅延な機械学習推論を行うことで、従来方式と比べて誤検出を低減しながらアーク故障の検出性能を向上させる。

100ns高速応答の電流センサーと両社の連携

機械学習による高精度な検出には、センサーがアーク故障特有の電流信号を正確に捉える必要がある。AKMの「CZ39シリーズ」（CZ39）および「CZ3Kシリーズ」（CZ3K）は、磁性体のコアを使用せずに電流を検出するコアレス方式を採用しており、100nsの高速応答と低ノイズ性能を備える。

開発および検証段階では、AKMの米国子会社であるAKM Semiconductor, Inc.（以下「AKMS」）のエンジニアリングチームがMicrochip社と緊密に連携した。AKMSで事業開発を担当するバイスプレジデントのChris Baltar氏は、高性能な電流センシングとエッジ処理の組み合わせについて「設計者が幅広い電力用途において高度な保護機能を実装するうえで役立つ」と述べ、AI処理の拡大に伴うデータセンター用途などへの展開可能性も探っていく意向を示している。