SIGLENT（シグレント）SDS5000X HDシリーズ デジタル・オシロスコープ

電気自動車（EV/PHEV）のオンボード充電システムにおけるEMC（電磁両立性）は、車両の安全性、信頼性、および性能を確保するために非常に重要です。

EMCの基本概念

EMCとは、電子機器やシステムが、意図しない電磁妨害を引き起こしたり、他の機器からの妨害によって性能が低下したりすることなく、互いに共存できる能力を指します。

EMCは以下の2つの側面で構成されます。

• EMI (Electromagnetic Interference): 電磁妨害。機器が発する不要な電磁エネルギーが、他の機器に悪影響を及ぼす現象です。オンボード充電システムの場合、高周波スイッチングによって発生するノイズがこれにあたります。

• EMS (Electromagnetic Susceptibility): 電磁感受性。機器が外部からの電磁妨害に対して、どの程度耐えられるかを示す能力です。外部のノイズ（例：携帯電話の電波、ラジオ波）によって、充電システムの動作が不安定になる可能性があります。

オンボード充電システムにおけるEMC課題

オンボード充電システム（OBC）は、交流（AC）を直流（DC）に変換してバッテリーを充電する役割を担っています。この変換プロセスは、高周波のスイッチングによって行われるため、強力な電磁ノイズ源となります。

主なEMC課題は以下の通りです。

• 伝導ノイズ: AC電源ラインやDC出力ラインを通じて伝わるノイズです。特に、AC入力側では高調波電流や高周波ノイズが問題となり、家庭用電力網や他の電気機器に悪影響を及ぼす可能性があります。

• 放射ノイズ: 充電システムから空間に放射される電磁波です。車両内の他の電子機器（例：ナビゲーションシステム、ラジオ、センサー）の誤動作を引き起こしたり、外部の無線通信に干渉したりする可能性があります。

• サージ・ESD: 落雷や静電気放電（ESD）など、外部からの大きな電磁エネルギーによって、充電システムが損傷したり、誤動作したりする可能性があります。

EMC対策

これらの課題に対処するため、以下のようなEMC対策が講じられます。

1. ノイズフィルタ

充電システムの入力側と出力側に、EMIフィルタを設置して、伝導ノイズを除去します。

• コモンモードチョークコイル: 電源ラインのペアに共通して流れるノイズ電流を抑制します。

• コンデンサ: ノイズ成分を吸収し、グラウンドに逃がす役割をします。

2. シールドとグラウンディング

• シールド: 充電システムの筐体を導電性の高い材料で覆い、内部のノイズが外部に放射されるのを防ぎます。また、外部からのノイズが内部に侵入するのを防ぐ役割もします。

• グラウンディング（接地）: ノイズ電流を安全な経路で逃がすため、システムの各部を適切に接地します。低インピーダンスのグラウンド接続が重要です。

3. PCBレイアウトと部品配置

プリント基板（PCB）の設計段階でEMCを考慮することが不可欠です。

• 高周波回路の最短化: スイッチング回路などの高周波部分を短くし、ループ面積を最小化することで、アンテナ効果による放射ノイズを低減します。

• 部品の適切な配置: ノイズを発生しやすい部品と、ノイズに弱い部品を離して配置します。

• 多層基板の利用: グラウンドプレーンを設けることで、シールド効果を高め、ノイズの伝搬を抑制します。

これらの対策は、自動車メーカーやサプライヤーが遵守すべき国際的なEMC規格（例：CISPR 25、ISO 7637-2）に基づいて実施されます。適切なEMC設計とテストによって、EVの充電システムは、他のシステムと円滑に連携し、安全で信頼性の高い動作を維持できます。🚗