車載48Vシステムの具体的な回路設計

48Vシステムの回路設計は、単に電圧を上げるだけでなく、従来の12V系との「協調」と、高出力化に伴う「安全性」をどう両立させるかが鍵となります。

主要な3つの回路ブロックを中心に、具体的な設計ポイントを解説します。

1. 双方向DC/DCコンバータ（48V ⇔ 12V）

システムの心臓部であり、両方のバッテリー間で電力を融通します。

回路トポロジー: 効率とサイズの両立のため、**「多相（マルチフェーズ）同期整流降圧・昇圧回路」**が一般的です。
- 多相化: 3〜6相程度の回路を並列に動作させ、電流を分散させることで、コイル（インダクタ）の小型化と低リップル化を図ります。
双方向性の制御: * 降圧モード: 48Vリチウム電池から12V鉛電池（および既存電装品）へ給電。
- 昇圧モード: エンジン始動時や48V系のアシストが必要な際、12V系から電力を供給。
安全設計: 片方の系統の短絡がもう一方に波及しないよう、ガルバニック絶縁（用途による）や、高速遮断を行うeFuse（電子ヒューズ）が組み込まれます。

2. ISG（インテグレーテッド・スターター・ジェネレーター）インバータ

エンジンと直結またはベルトで連結されるモーターを駆動する回路です。

3相ブリッジ回路: MOSFETを用いた3相フルブリッジ構成です。48V系では耐圧100V程度の低オン抵抗MOSFETが多用されます。
機電一体設計: スペース削減のため、インバータ回路をモーターハウジング内に組み込む「機電一体」構造がトレンドです。ここでは、熱対策（水冷など）と振動対策が設計上の大きなハードルとなります。

3. バッテリーマネジメントシステム (BMS)

48Vリチウムイオンバッテリーを安全に制御する回路です。

セル・バランシング: 12〜14直列のセル電圧を均等に保つ回路が必要です。
プリチャージ回路: 起動時にインバータの巨大なコンデンサに急激に電流が流れる（インラッシュ電流）のを防ぐため、抵抗を介した予備充電回路が必須となります。
ASIL（自動車安全整合レベル）: ブレーキやステアリングなど、安全に関わる部品に電力を供給する場合、ASIL-CやDといった高い機能安全基準を満たす回路冗長性が求められます。

4. 48V設計特有の課題と対策

回路設計者が特に注意すべき技術的ポイントです。

課題	具体的対策
アーク放電	12Vでは発生しなかった持続的なアークが発生しやすいため、リレーやコネクタの接点間隔の拡大や消弧機構が必要。
ノイズ (EMI/EMC)	電圧・電流が大きいため、スイッチングノイズが周辺のセンサーや通信（CAN/LIN）に影響しやすい。シールドとフィルタリングの徹底。
過渡電圧 (Load Dump)	バッテリー切断時に発生するサージ電圧（ISO 21780規格など）に対し、高い耐圧を持つICや保護素子（TVSダイオード）の選定。

出典：Google Gemini

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