MCUとOBCのEMC設計最適化：再作業による不具合から初回合格への適合まで
電気自動車（EV）のパワーエレクトロニクス開発において、モーター制御ユニット（MCU）とオンボードチャージャー（OBC）は、EMI（電磁両立性）の問題が最も深刻化するサブシステムの一つです。高電圧プラットフォーム、高速スイッチング周波数、そしてコンパクトなパッケージが標準となるにつれ、電磁両立性（EMC）の問題はもはや例外ではなく、初期の設計決定によって予測可能な結果となっています。
しかし、多くのプロジェクトは依然としてリアクティブ ワークフローに依存しています。
プロトタイプ → EMC テスト失敗 → やり直し → 再テスト。
このループは時間がかかり、コストを増大させ、機械構造が固まると行き止まりに陥ることがよくあります。
この記事では、複数の実際の MCU および OBC 共同設計プロジェクトに基づいて、繰り返し発生する EMC 再作業の失敗から初回合格のコンプライアンスまでの実証済みのパスの概要を示し、EMC が基本的に設計上の問題であり、テスト後の修正ではない理由を説明します。
EMCのやり直しが失敗する理由: 実際のMCUとOBCプロジェクトからの教訓
ケース1: MCUの放射エミッションが12 dB制限を超える
問題
放射エミッションは、30～200 MHz の範囲で最大 12 dB 制限を超えました。
独自のアプローチ
MCU 制御ボードをシールドするために、大きな機械的ギャップを備えた標準の導電性ファブリックが適用されています。
根本原因
導電性生地の反発力の悪さにより、時間の経過とともに接触インピーダンスが増加する
嵌合エッジの面取りがないため、シールドの連続性が損なわれません
SMTプロセスと互換性がなく、接地が不安定になる
最適化されたソリューション
SMTガスケット（SMD-G-KLDシリーズ）に交換
構造面取りの最適化
25～30%の制御された圧縮比
結果
放射エミッションが 15 dB 減少し、単一のテスト サイクルで CISPR 25 クラス 3 に合格しました。
重要なポイント
シールド材料は導電性だけでなく、構造、プロセス、ライフサイクルの信頼性にも適合する必要があります。
ケース2: OBC伝導エミッションが150kHzで不合格
問題
伝導放射は 150 kHz で 8 dB 制限を超えました。入力および出力フィルタリングは効果がありません。
独自のアプローチ
標準のπフィルターが使用されていますが、フィルターハウジングは浮いたままになっています。
根本原因
フローティングメタルハウジングにより容量性ノイズ結合が可能
接地経路が20 mmを超え、誘導インピーダンスが増加
コプレーナ接地用の低インピーダンス材料がない
最適化されたソリューション
導電性シリコンゴムガスケットがフィルターハウジングを筐体に直接接合
接地経路を10 mm未満に短縮
360°ケーブル終端を可能にするアルミ箔シールドテープ
結果
伝導放射が 18 dB 削減され、GB 34660 に完全に準拠しています。
重要なポイント
フィルタのパフォーマンスは、コンポーネントの値だけでなく、接地の品質に大きく依存します。
不合格から初回合格まで：4段階のEMC設計手法
ステップ1：早期のEMCリスク特定
設計段階での主なチェック:
電源ゾーンと制御ゾーンを分離（推奨間隔 ≥ 5 mm）
接地経路が10 mm未満のインターフェースの近くに配置したフィルタ
シールド構造は360°終端をサポート
自動車の信頼性基準を満たす材料
関連資料:
PCB EMIシールド：ポイント保護からシステムレベルの分離まで
ステップ2：材料と構造の協調設計
遮蔽材料の選択原則
| アプリケーションの焦点 | おすすめ物件 |
|---|---|
| 高周波EMI | 表面抵抗≤0.006Ω/平方 |
| 高振動 | 体積抵抗率≤0.004Ω·cm |
| SMT互換性 | リフロー対応導電性フォーム |
構造最適化ガイドライン
均一な圧縮を確保するために面取りを追加する
「ピグテール」ケーブルの接地は避け、360°終端を使用してください。
フィルターハウジングは直接接続する必要があり、フライングリード線を経由しないでください。
SMT 対応ソリューションについては、以下を参照してください。
SMTガスケット｜電子機器をコンパクトかつ強力にEMIから保護
ステップ3：シミュレーション+測定検証
HFSSまたはCSTを使用した近傍場シミュレーションによるインピーダンス経路の予測
リスクを早期に特定するための顧客ラボでの事前コンプライアンステスト
すべての最適化は仮定ではなく測定データによって検証されています
ステップ4：クローズドループコラボレーション
追跡可能なループを構築する: 問題 → 解決 → 検証 → 標準化
成功した修正を社内のEMC設計ルールに変換する
新規プロジェクトに実績のあるソリューションを事前に適用し、初回成功を達成します
私たちの役割: 共同EMC設計パートナー
私たちはシステム設計者に取って代わるのではなく、実際の製造上の制約の中で、材料と接地性能の実現可能な限界を定義します。
私たちの貢献には以下が含まれます:
材料定義: TDS、シミュレーションモデル、プロセスパラメータ
構造設計中の早期EMCリスク警告
データに基づく再作業の推奨
SMT組立と量産一貫性のサポート
長期的な材料の信頼性リスクを理解するには、以下を参照してください。
導電性シリコーンゴムの隠れた腐食：マイクロスケールの電気化学がEMIの信頼性をいかに損なうか
リワーク思考からデザイン思考へ
MCU および OBC システムにおける EMC の問題は、テスト後に「発見されて修正される」ようなことは決してあってはなりません。最初から設計から除外される必要があります。
やり直しにはコストがかかります。
デザインは投資です。
コラボレーションこそが道です。
その結果、初回合格のコンプライアンスが達成されます。
Konlidaは普遍的な近道を提供するものではありません。材料科学、システムロジック、そして自動車製造の現実に基づいた、検証可能で再現性が高く、すぐに実稼働可能なEMCソリューションを提供します。
MCU または OBC プロジェクトが永続的な EMC 課題に直面している場合、当社は問題が根本的に解決されるまで協力する準備ができています。
ABOUT US