ISO 11451-2 の概要

ISO 11451-2 の概要
株式会社 e・オータマ 佐藤智典

2020 年 4 月 20 日

目次

1概要

1

概要

1

ISO 11451-2[1] は 10 kHz〜18 GHz の放射電磁界に対する車両のイミュニティの試験の方法を定め

2試験法

た国際規格であり、この試験法は ECE Regulation

アンテナ . . . . . . . . . . . .

122

2.1.2 TLS . . . . . . . . . . . . . .
校正 . . . . . . . . . . . . . . . . . .
試験 . . . . . . . . . . . . . . . . . .

222

シリーズで定められており、これについては別の記

車両の基準点 . . . . . . . . .

22

お、本稿は規格の内容全てをカバーするものではな

35ての正確な情報は規格そのもの [1] を参照していた

2.1

電磁界発生デバイスの条件 . . . . . .

2.1.1
2.2
2.3

2.3.1
2.3.2
2.3.3
2.3.4

ド ウェル・タイム . . . . . . .
周波数掃引ステップ. . . . .
変調 . . . . . . . . . . . . . .

3電源網に接続しての充電モード

54

補足

74.1

5

HV-AN, AMN . . . . . . . . . . . .
4.1.1 HV-AN . . . . . . . . . . . .

事で解説した。[6]
本稿ではこの ISO 11451-2 の概要を述べる。なく、また正確であるとも限らないので、規格についだきたい。

2774.24.1.2 AMN . . . . . . . . . . . . .
4.1.3 AAN . . . . . . . . . . . . . .
その他の設備 . . . . . . . . . . . . .

777

4.3

FPSC . . . . . . . . . . . . . . . . .

8

参考資料

No. 10[2][4] 、ISO 13766[3][5] などで参照されている。
車載機器のイミュニティ試験の方法は ISO 11452

試験法
この試験は以下の条件を満たすアンテナ (図 1) かTLS (transmission line system; 図 2) を用いて発生させた電磁界に車両を曝すことで行なう。通常、
20 MHz か 30 MHz 程度以上ではアンテナが、それよりも低い周波数では TLS が試験に用いられる。
†1

いずれの試験法でも周囲に強い電磁界が放射され、8また部屋の壁からの反射が試験に影響を与える可能性があるため、通常は適切な電波暗室の中での試験が必要となる。

†1 例えば 1 MHz のような低い周波数ではアンテナでの試験は困難で、TLS の使用が必要となるだろう。ETS Lindgren 5502
(エレ メント長 6 m の TLS) は 、高さを 2.5 m とした場合、1 kW 弱で 0.1〜30 MHz で 30 V/m を発生できそうである。

1

ISO 11451-2 の概要

2.1

電磁界発生デバイスの条件

2.1.1

アンテナ

– 車両のルーフの高さが > 3 m:
高さ 1.2 m, 1.5 m, 1.8 m, 及び 2.1 m• その他の周波数:

図 1に図示するように、

基準点 1 箇所:• 放射素子が吸収体から 0.5 m 以内、シールド・– 車両のルーフの高さ ≤ 3 m:

エンクロージャの壁から 1.5 m 以内に近付か高さ 1 ± 0.05 mない;

– 車両のルーフの高さ > 3 m:

• アンテナのど の部分も車体から 0.5 m 以内に近付かない;

高さ 1.8 ± 0.05 m• アンテナのフェーズ・センターから基準点まで200 MHz よりも上では 、基準点 (高さ 1 m か1.8 m) の左右 0.5 m の位置での電界強度が試験周
波数ポイントの 80 % 以上で公称電界強度の 50 %の水平距離は 2 m 以上;• 放射素子のどの部分も床から 0.25 m 以内に近以上であることも必要となる。

付かない。

2.1.2

試験2.3

TLS

車両をその基準点 (§2.3.1) が施設の基準点 (§2.2)

図 2に図示するように、の位置となるように放射源の方向に向けて配置し• 放射素子が吸収体から 0.5 m 以内、シールド・(図 1, 図 2) 、垂直偏波と水平偏波のそれぞれについエンクロージャの壁から 1.5 m 以内に近付かて所望の電界強度を発生させるために必要な電力をない;

注入することで、車両を電磁放射に曝す。
実際の 試験で の 周波数範囲や 掃引の ステップ

• TLS のどの部分 (グランド・プレーン以外) も車体から 0.5 m 以内に近付かない;(§2.3.3) 、ドウェル・タイム (§2.3.2) 、変調 (§2.3.4) 、試験レベルなどは、適用する規格に、またテスト・• 放射素子が基準点から垂直に 1 m 以上離れてプランに依存する。

いる。

2.3.1

校正

2.2

車両の基準点車両の基準点は車両の形状によって以下のように試験は、車両がない状態での電界強度の校正、及なる:び車両を配置しての試験の 2 段階の作業から成る、• ルーフの高さが 3 m 以下の場合は高さ 1 ±0.05 m 、3 m を超える場合は高さ 1.8 ± 0.05 m

進行波電力を制御パラメータとした置換法で行なわれる。

• 前の車軸から 0.2 ± 0.2 m 後方 (図 4) 、あるいは前ガラスとフード の交点から 1 ± 0.2 m 後方

校正では、以下の場所に電界プローブを置き、所望の電界強度を発生させるために必要な進行波電力(図 5) のいずれか前方寄りの方を求める。

• 20 MHz か 30 MHz†2から 2 GHz:
2.3.2 ド ウェル・タイム

基準線上の 4 箇所の平均値 (図 3):

試験に際しては、それぞれの周波数の妨害をある– 車両のルーフの高さ ≤ 3 m:

時間づつ印加し 、試験対象の車両への影響を確認す

高さ 0.5 m, 0.8 m, 1 m, 及び 1.2 m

る。この時間 (ド ウェル・タイム、滞在時間) の最小値は ISO 11451-1 では 1 秒以上と規定されてい†2 典型的には TLS からアンテナへの切り替えの周波数以上。

2

ISO 11451-2 の概要≥ 0.5 m≥ 0.25 m

ダイナモメータ

車両の基準点を施設の基準線に合わせる
アンテナのフェーズ・センターと車両の基準点は ≥ 2m

≥ 1.5 m (壁から)≥ 0.5 m (吸収体から)

図 1: アンテナでの試験≥ 1.5 m (壁から)≥ 0.5 m (吸収体から)車両から ≥ 0.5 m
車両の基準点から ≥ 1 m

図 2: TLS での試験

るが、実際の時間は、それぞれの周波数の妨害に対周波数の変え方には一定の周波数間隔で上げていくする車両の応答を確実に確認できるように、車両の方法 (リニア・ステップ ) と一定の比率で上げていく各部の特性や動作に応じて決める必要がある。

方法 (対数ステップ ) があり、ISO 11451-1 では最大のステップ幅は表 1のようになる。

2.3.3

周波数掃引ステップ試験に際しては、必要な周波数範囲内で周波数を変えながら、それぞれの周波数の妨害を印加する。

3

基準線

ISO 11451-2 の概要m)(2.11.2 m (1.8 m)
1.0 m 1.5 m)(0.8 m)1.2 m(0.5 mmをる場

超え

0.5 m

≥2m合

≥ 0.25 m

が
強度
ー
電界 以上
はのはル%
内m
zで0
括弧
0.5
GH
定の5
ら 2 値で規両側 レベルかの験点Hz) の平均
定M
規基準 ントで試
0では所(3所でイHz 上の4箇
1箇
以上 波数ポM点z
20
MH の周
基準
準線
では
200は基以上の他
ベル
そレ
80 %
試験
3フが

図 3: 校正hh ≤ 3 m の場合

1 ± 0.05 m

0.2 ± 0.2 m

図 4: 車両の基準点 (1)hh > 3 m の場合

1.8 ± 0.05 m

1 ± 0.2 m

図 5: 車両の基準点 (2)4≥ 1.5 m (壁から)≥ 0.5 m (吸収体から)ISO 11451-2 の概要• AC 電源は AMN (§4.1.2) を介して、DC 電源
は HV-AN (§4.1.1) を介して給電する

表 1: 周波数掃引ステップ
周波数帯
MHz

リニア・ステップ
MHz

対数ステップ%

0.01〜0.1
0.1〜1
1〜10
10〜200200〜400
400〜1 000
1 000〜18 000

0.010.1
15102040

1010105522• 通信線は AAN (§4.1.3) を介して接続しても良い• AMN などはグランド・プレーン上に直接置き、低インダクタンスで接地する• 電源ソケットと AMN などとのあいだのハーネスはできる限り短くし 、グランド・プレーン

2.3.4

変調のできる限り近くに引く

ISO 11451-1 では以下の変調 (図 6, 図 7) が規定• 充電ステーションをサイト内に置く場合、充電されている。

ステーション側のハーネスはグランド・プレーンまで垂直に引き下ろし 、余長はグランド・プ• CW (連続波)

レーン上に必要であればジグザグに引く

一定振幅の、単一周波数の高周波• AMN などは車両から 0.8+0.2m の距離に置−0く†4

10 kHz〜18 GHz に適用• AM (振幅変調)• 車両側の充電ケーブルは、

AM 放送のような音声周波で振幅変調された送– 車体から 100+200mm の位置で垂直に引−0信を模擬する、変調周波数 1 kHz 、変調度 80 %の振幅変調

き下ろす

10 kHz〜800 MHz に適用– 車体の真横の方向に真っ直ぐに引く– 1 m よりも長い場合は余長は 0.5 m 未満

• PM type 1の幅でジグザグに折り返す

GSM の TDMA (時分割多元接続) の送信を模擬する、ton = 577 µs 、周期 = 4 600 µs (デュー– 100 ± 25 mm の低誘電率の台の上に置く

ティー 1/8) のパルス変調• 電源電圧は以下の範囲とする:

800 MHz〜1.2 GHz 、及び 1.2〜2.7 GHz に適用– DC — 公称電圧 ±10 %– AC — 公称電圧 −15 %, +10 %; 公称周
波数 ±1 %• PM type 2
レーダー・パルスを模擬する ton = 3 µs 、周期ISO 11451-2[1] では、通信がない場合とある場合、また充電コネクタが車両の側面にある場合と前面に= 3 333 µs のパルス変調
1.2〜1.4 GHz 、及び 2.7〜18 GHz に適用ある場合について、さらに非接触充電の場合について、それぞれのセットアップが示されている。

3

電源網に接続しての充電モード充電ステーションと接続して試験する場合、試験で印加される妨害の充電ステーションへの影響にも車両を電源網に直接、あるいは充電ステーション注意が必要となる。†5を介して接続した状態で試験する場合、次のような構成とし (図 8) 、充電状態以外での試験と同様に電†4 充電コネクタが車体の側面にある場合は車体の側面から 、車両の前後から出る場合は充電コネクタの位置から。
†5 充電ステーションの電磁放射に対するイミュニティ・レベ
ルはこの試験で照射される電磁界の強度よりもかなり低いかも知れない。また、充電ステーションを電波暗室の外に出したとしても、充電ケーブルを通して伝わる妨害の影響を受けるかも知れない。

磁放射に曝す: †3• 電源ソケットはグランド ・プレーン上に置く†3 ECE R10.06 にもこれと似た規定があるが、若干の違いがある。

5

ISO 11451-2 の概要

1 ms
2t period = 4600 µs

t period = 3333 µs

t on = 577 µs

t on = 3 µs

PM, PM 1 (パルス変調)

PM 2 (パルス変調)

10−1f = 1 kHz, 80 %−2CW (連続波)AM (振幅変調)

図 6: 変調CWAMPM 1
PM 210kHz

100kHz1MHz10MHz

100MHz1GHz10GHz

図 7: 変調の適用

充電ステーション
Mode 3, Mode 4 充電の場合
ハーネスは垂直に引き下げ、グランド・プレーンか地面のできる限り近くを引き、必要であれば余長を折り返す

AAN
必要な場合

電源

AMN / HV-AN
有線ネットワーク

へーバ・レシ 場合)
テストンの測定のョ

ミッシのエ線へ(電源絶縁台AMN 等の入力側のハーネスは最短とし、グランド・プレーンか地面のできる限り近くに引く

0.1 ± 0.025 m+0.2 m+0.2 m
0.1 m −0 m

0.8 m −0 m

ケーブルの余長は 0.5 m 以下の幅で折り返す

充電ポートが側面にある場合は車両の側面からの距離

垂直に引き下ろしたケーブルから車体までの距離

図 8: 充電モード での試験

6

ISO 11451-2 の概要

4

補足

4.1

HV-AN, AMN

4.1.1

HV-AN

測定ポート

L10.1 µF
1 000 ΩL20.1 µF

1 µF

DC 充電の車両の試験で用いられる HV-AN (highvoltage artificial network) は、DC 12 V などのラインで用いられる AN と同様の構成の 5 µH / 50 Ω

1 µF

50 µH

1 000 ΩL2AN である (図 9)。

L150 µH

PEAPE

図 11: AMN (50 µH / 50 Ω) の原理 — 単相電源用

P

B|Z|

5040|Z|(arg(Z) (degrees)

C2

測定ポート

1 000 ΩR20.1 µF

5 µH

B30|

AN

C2R2AN (LV-AN)
HV-AN

1 µF0.1 µF—1 MΩ

2010

図 9: LV-AN, HV-AN

0150karg(Z)
300k

1M

3M
Frequency (Hz)

10M

30M

図 12: AMN (50 µH / 50 Ω) のインピーダンス

9080

4.1.3

|Z|(arg(Z) (degrees)

70

AAN

60

通信線は AAN (asymmetric artificial network)|Z|

50を介して接続することができ、ISO 11451-1 では以|40

下の AAN が述べられている:

30• 対称通信線

2010• 電源線上の PLC (電力線通信)

arg(Z)
0100k

1M

10M

100M

Frequency (Hz)• コントロール・パイロット上の PLC

図 10: 5 µH/50 Ω AN のインピーダンス ZPB (測定ポートを 50 Ω で終端、端子 A–B を短絡した状態での計算値)

4.2その他の設備

内燃機関を動作させる場合は適切な排気システム

4.1.2

AMNが、また車両を走行状態とする場合はダ イナモメー
タが必要となるだろう。

AMN (artificial mains network; 図 11) は商用電源に接続される一般の電気機器の電源ポート 伝導
エミッション測定で良く用いられるものと同様のその他、車両を必要な条件で動作させるため、また動作状態を監視するため、様々な機材が必要となることがある。例えば 、試験中にステアリング、ペ50 µH / 50 Ω のものであり、AC 充電の車両の充電モード での試験で用いられる。

ダル、スイッチなどをアクチュエータで操作することや、車両の状態を適切なセンサで監視することが必要となるかも知れない。

7

ISO 11451-2 の概要

このような機材を使用する場合、それらは試験に[2] ECE Regulation No. 10 Revision 6, Uniform
provisions concerning the approval of vehicles withregard to electromagnetic compatibility, UnitedNations, 2019

悪影響を与えない (電磁界を乱さない) 、また試験で印加される妨害で悪影響を受けないものであることが必要となる。

4.3

https://www.unece.org/trans/main/wp29/wp29regs1-20.html[3] ISO 13766-1:2018, Earth-moving and building construction machinery – Electromagnetic compatibility(EMC) of machines with internal electrical power
supply – Part 1: General EMC requirements undertypical electromagnetic environmental conditions

FPSC

ISO 11451-1:2015 は 、イミュニティ評価に関連して、function performance status 、及び試験厳し[4] ECE Regulation No. 10.05 の概要, 株式会社 e・オー
タマ, 2014–2020,

さレベルから成る、FPSC (functional performancestatus classification) と呼ばれる枠組みを定めている。

https://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html[5] ISO 13766-1, -2 の概要, 株式会社 e・オータマ, 2020,

Function performance status は性能の判定の枠組みで、次のようなものとなる:

https://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html[6] ISO 11452 シリーズの概要 — 前編/後編, 株式会社e・オータマ, 2018–2020• Status I: 試験中、及び試験後、機能が設計通https://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html

りに動作する。

• Status II: 試験中は機能が設計通りに動作しないが 、試験後は自動的に正常動作に戻る。

• Status III: 試験中は機能が設計通りに動作せず、妨害が止められた後での DUT のオフ/オンやイグニション・スイッチの操作のような運転手や乗客の簡単な関与なしでは正常動作に戻らない。

• Status IV: 試験中は機能が設計通りに動作せず、例えばバッテリや給電線を外して再接続するようなより広範な関与なしでは正常動作に戻らない。試験の結果として、機能が恒久的な損傷を被ってはならない。
この枠組みを用いる場合、車両の個々の機能について、どの試験レベルで Status I〜IV のいずれを満足する必要があるか、また Status I〜IV が具体的にどのような状態となることを意味するのかを試験に先立って規定することが必要となるだろう。†65

参考資料[1] ISO 11451-2:2015, Road vehicles – Vehicle test
methods for electrical disturbances from narrowband
radiated electromagnetic energy – Oﬀ-vehicle radiation sourcesc 2020†6 ここで示されているものは「設計通り」や「正常動作」な

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ど の表現を含んでいるが 、この枠組みに従って判定を行なうためには少なくとも何が「設計通り」や「正常動作」なのかを明確にすることが必要となるだろう。

8