EV EMIシールド：EドライブおよびBMSにおける導電性フォームガスケット

新エネルギー車（NEV）は、電気駆動装置、パワーエレクトロニクス、バッテリーシステムなど、あらゆる面でますます厳しい電磁両立性（EMC）の課題に直面しています。高電圧スイッチングデバイスは強い電磁干渉（EMI）を発生させるため、シールド材には耐熱性、導電性、耐振動性、長期信頼性など、より高い性能が求められます。

A 導電性フォームガスケットは、プリント基板アセンブリ、金属筐体、コネクタ、および構造上の隙間の間に、柔軟な導電性インターフェースを提供します。電気自動車用途では、剛性の高い遮蔽材では寸法公差に対応できない場合に、接地、EMI遮断、および局所的な電磁波遮断を実現できます。

この記事では、導電性フォームガスケットとEMIスポンジ電気自動車の駆動システム、BMS（バッテリー管理システム）、OBC（オンボードコンピューター）、DC/DCコンバーター、高電圧配電ユニット（PDU）などに材料が使用されていること、そしてエンジニアが適切なソリューションを選択する方法について解説します。

電気自動車はなぜ必要なのか導電性フォームEMIシールド用ですか？

電気自動車の主要な3つの電気システム（電気駆動、パワーエレクトロニクス、バッテリー管理）は、従来の12V車載エレクトロニクスよりもはるかに高い電圧とスイッチング周波数で動作する。

現代の電気自動車には以下のものが含まれる可能性があります。

• 400Vまたは800Vの高電圧システム
• 大電流電源回路
• 高速スイッチングIGBTまたはSiC MOSFETデバイス
• 高感度ミリボルトレベルのバッテリー検出回路
• 高速CAN、LIN、およびその他の通信インターフェース

適切な接地とシールドが行われていない場合、電磁ノイズは通信エラー、センサー信号の歪み、スイッチング障害、およびEMC試験の不合格を引き起こす可能性があります。

導電性フォームの基本的な紹介については、次のガイドをご覧ください。 EMIフォームとは？EMIフォーム完全ガイド自動車特有の要件については、当社のガイドを参照してください。自動車用プリント基板シールドガスケット自動車用電子機器に特殊な遮蔽材が必要な理由を説明する。

1. 電気駆動システム：導電性フォームの主要な用途

電気駆動システムは、電気自動車（EV）の中核となる動力変換システムです。通常、モーターコントローラー、トラクションモーター、減速ギアボックスなどが含まれます。

モーターコントローラーは、そのパワー半導体デバイスが高速で高電圧・大電流を切り替えるため、EMC（電磁両立性）の観点から特に課題が多い。

高出力システムの中には、電圧スルーレートが約10 kV/μs 、電流スルーレートが数kA/μsに達するものもある。こうした高速な電気的過渡現象は、kHz帯から数百MHz帯に及ぶ広帯域電磁ノイズを発生させる可能性がある。

どこ導電性フォーム電気自動車の電動駆動システムに使用されていますか？

モーターコントローラーにおけるPCBシールドの詳細については、以下の記事を参照してください。 EVモーターコントローラーのEMIシールド用ソフトSMDコンタクト。

OBC：車載充電器用導電性フォーム

車載充電器（OBC）は、充電源からの交流電力をバッテリー用の高電圧直流電力に変換する。

OBC（オンボードコンピューター）は車両の充電インターフェースの近くに設置されることが多いため、電力変換回路内部で発生するEMI（電磁干渉）が外部ケーブルや周辺システムに結合する可能性がある。

導電性フォームガスケットは、以下の用途に使用できます。

• プリント基板とアルミ筐体間のマルチポイント接地
• フィルタリング部と電力変換部の間のシールド
• AC、DC、および低電圧コネクタの周囲を360°シールド
• ハウジング部品間の導電性ギャップを塞ぐ

DC/DCコンバータのEMIシールド

DC/DCコンバータは、400Vや800Vといった高電圧のバッテリー出力を、車載電子機器用の12Vといった低電圧に降圧する。

定格電力はメインモーターコントローラーよりも低いかもしれないが、コンパクトな筐体内で高電圧回路と低電圧回路を分離する必要がある。

一般的なEMIシールド用途には以下が含まれます。

• 高電圧/低電圧絶縁
• 変圧器およびインダクタ周辺の近接場シールド
• プリント基板と筐体の接合部周辺の接地
• 低電圧出力周辺の伝導ノイズおよび放射ノイズの抑制

EMIスポンジは、遮蔽界面に小さな隙間、凹凸のある表面、または剛性金属遮蔽では対応しにくい公差のばらつきがある場合に特に有効です。

2. BMS：長期信頼性と低ノイズシールド

バッテリー管理システム（BMS）は、バッテリーセルの電圧と温度を監視し、充電状態（SOC）と健全性状態（SOH）を計算し、充電および放電戦略を制御する役割を担っています。

モーターコントローラーとは異なり、BMSは自身のパワーステージから発生するEMIよりも、外部からのEMIに対して脆弱な場合が多い。

トラクションインバーターやオンボードコンピューター（OBC）によって発生する強力な電磁界は、BMS（バッテリー管理システム）のセンシング回路に結合する可能性があります。バッテリーセルの電圧信号はミリボルトレベルであるため、比較的小さな誘導ノイズでも測定精度やバッテリーバランスに影響を与える可能性があります。

BMSにおける導電性フォームの応用

BMS導電性フォームはどのような耐性を必要とするのか？

長寿命： EVバッテリーシステムは通常、8～10年以上使用できるように設計されています。導電性インターフェースは、車両の耐用期間を通じて安定した接触圧力と電気的性能を維持する必要があります。

広い動作温度範囲：バッテリーパックの温度は、低温環境では0℃を下回る場合があり、急速充電時や高負荷動作時には大幅に上昇する可能性があります。フォームは、要求される温度範囲全体にわたって弾性を維持する必要があります。

耐腐食性：バッテリーパックは車両の下部に設置される場合があり、湿気、融雪剤、腐食性環境にさらされる可能性があります。そのため、メッキ処理は重要な設計上の考慮事項となります。

メッキオプションの詳細な比較については、以下を参照してください。金メッキ、ニッケルメッキ、錫メッキのEMCフォーム。

3. BMS AFE保護：低圧接触が重要な理由

BMS（バッテリー管理システム）のアナログフロントエンド（AFE）は、個々のバッテリーセルの電圧を測定します。これらの信号は電磁干渉に非常に敏感です。

トラクションインバータが高速で切り替わる際、電磁界がセンシングトレースに結合し、不要なノイズ電圧を誘起する可能性があります。これにより、測定精度が低下し、SOC推定やセルバランス制御に影響を与える可能性があります。

これらの用途では、全方向性導電性フォームガスケット効果的な解決策となり得る。

その3次元XYZ伝導性により、比較的低い圧縮率で導電経路を確立できます。これは次のような場合に役立ちます。

• 利用可能な圧縮力は限られている
• PCB部品は高密度に配置されている
• 小さな隙間は電気的に繋げる必要がある
• 高感度アナログ回路には局所的なEMIシールドが必要です

ガイドをご覧ください全方向性導電性フォームガスケットと標準導電性フォームガスケットの比較詳細な比較については、こちらをご覧ください。

4. 高電圧PDU：大電流回路のシールド

配電ユニット（PDU）は、バッテリーから高電圧直流電力を以下のような主要な電気負荷に分配します。

• トラクションモーターコントローラー
• OBC
• DC/DCコンバータ
• 電動エアコンコンプレッサー
• PTCヒーター

一般的なPDU（電源分配ユニット）には、高電圧リレー、ヒューズ、バスバー、その他の電源部品が含まれています。

大電流を流すバスバーは磁場を発生させ、大電流リレーのスイッチングは一時的な電磁妨害を引き起こす可能性があります。そのため、PDUには導電性の筐体シールと確実な接地の両方が必要です。

導電性フォームPDUシステムにおける応用

硬質な金属ストリップと比較して、EMIスポンジは導電性接触を維持しながら、寸法公差や不規則な筐体の隙間に対応できる。

5. EV 3電気システム選定ガイド

以下の表は、主要なEVパワーエレクトロニクス用途向け導電性フォームガスケットを選定する際の、手軽な出発点となるものです。

6. 800VのEVプラットフォームはEMIシールドにどのような変化をもたらしますか？

400Vから800Vプラットフォームへの移行は、EVのEMC設計に新たな要件を生み出している。

同じ電力レベルであれば、電圧を2倍にすることで電流を約半分に減らすことができます。電流が小さくなれば、磁場関連の放射性物質の放出を抑えることができます。しかし、動作電圧が高くなると、絶縁体の協調性、沿面距離と空間距離、そして信頼性の高い電気インターフェースの重要性も高まります。

導電性発泡ガスケットの場合、重要な考慮事項は以下のとおりです。

より低く、より安定した接触インピーダンス

高電圧システムには、厳密に制御された電気的インターフェースが必要です。安定した低接触インピーダンスは、高周波ノイズに対する信頼性の高い接地経路を維持するのに役立ちます。

材料と構造

発泡体、導電性布地またはフィルム、めっき、接着剤、およびハウジングの界面は、個々の材料としてではなく、完全なシステムとして評価する必要がある。

メッキの選択

金メッキは、酸化や腐食に対する耐性が高いため、自動車の接地インターフェースにおいて広く採用されています。しかし、 800Vの用途すべてにおいて必ずしも金メッキが必要なわけではありません。適切な表面処理は、環境、接触要件、信頼性目標、およびコスト制約によって異なります。

7.導電性フォーム対銅箔一方が他方の代わりになることは可能か？

完全にはそうではない。

銅箔は導電性が高く、比較的平坦な表面では良好な性能を発揮します。しかし、電気自動車のパワーエレクトロニクスには、多数の筐体接合部、不規則な隙間、コネクタ、および公差のばらつきが存在します。

導電性発泡ガスケットは、弾性圧縮によってこれらの隙間を吸収しながら、物理的な接触を維持することができる。

実際には：

• 銅箔平坦で連続した遮蔽面により適している
• 導電性フォーム隙間、接合部、界面、接地点により適している
• FOFガスケット柔軟な圧縮と連続的な導電性被覆が必要な場合に有用です。
• SMT用導電性フォーム:基板レベルの接地や自動組立に役立ちます

より広範な素材比較については、当社のガイドをご覧ください。導電性フォーム vs 銅箔 vs アルミ箔 vs 導電性布。

8. よくある質問

電気自動車において、導電性フォームはどのような用途で最も多く使用されていますか？

モーターコントローラは、一般的に最も大きな応用分野の一つであり、次いでオンボードコンピュータ（OBC）とバッテリー管理システム（BMS）が続きます。モーターコントローラは、プリント基板の接地用に複数のSMT導電性フォーム接点を使用し、内部絶縁と筐体シールド用に複数のFOFガスケットを使用する場合があります。

BMS用導電性フォームは、モーターコントローラー用フォームとどのように異なるのですか？

モーターコントローラーの用途では、一般的に温度、振動、高周波EMI性能がより重視されます。一方、BMS（バッテリー管理システム）の用途では、長期信頼性、耐腐食性、高感度センシング回路周辺の低圧電気接点がより重視されます。

電気自動車において、銅箔は導電性フォームの代わりになり得るか？

用途によっては銅箔が適している場合もあります。銅箔は平らな面には効果的ですが、導電性フォームガスケットのような弾力性のある隙間充填能力は持ち合わせていません。不規則な接合部や圧縮接合部には、導電性フォームの方が実用的であることが多いです。

自動車用導電性フォームは必ず金メッキが必要ですか？

いいえ。金メッキはすべての自動車用途に必須ではありません。金メッキの選択は、温度、湿度、腐食への曝露、接触抵抗、耐用年数、およびコスト要件によって異なります。金は、耐腐食性と耐酸化性に優れているため、要求の厳しい接地インターフェースによく使用されます。

なぜ硬質金属接点の代わりにEMIスポンジを使用するのか？

EMIスポンジは、電気伝導性と機械的柔軟性を兼ね備えています。寸法公差を補正し、接触圧力を維持し、不規則な隙間を密閉しながら、EMI接地経路を提供することができます。

9. KONLIDAを選ぶ理由EV EMIシールド？

蘇州コンリダ精密電子有限公司は2006年に設立され、自動車品質マネジメントに関するIATF 16949認証を取得しています。

KONLIDAは車載グレードの製品を提供しています。

• SMT導電性フォームガスケット
• FOF導電性フォームガスケット
• エアループガスケット
• 導電性ポリイミドフィルム
• 金メッキ、ニッケルメッキ、錫メッキの遮蔽ソリューション
• カスタマイズされたEMIシールド部品

当社のソリューションは、EVの電気駆動、パワーエレクトロニクス、BMS、OBC、およびDC/DCシステムに適用されています。

KONLIDAは、導電性PIフィルムの開発、自動車グレードのシリコーンフォーム成形、めっき選定、精密ダイカット、およびカスタマイズされたEMIシールド設計を網羅する統合的な開発能力も提供しています。

新規EVプロジェクトにおいて、当社のエンジニアリングチームは、設計段階から量産まで、DFM（製造性設計）に関する推奨事項、材料選定支援、プロトタイプ開発、およびカスタマイズされた導電性フォームガスケットソリューションを提供できます。

電気自動車のパワーエレクトロニクス用途向けに導電性フォームガスケットが必要ですか？温度、圧縮、接地、EMIシールドに関する要件については、KONLIDAまでお問い合わせください。