電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要

電気自動車のオンボード充電システムの EMC —IEC 61851-21-1 の概要
株式会社 e・オータマ

佐藤智典

2021 年 6 月 9 日

目次
1

概要

1

2

共通事項
2.1 試験時の構成や動作条件 . . . . . . . . .
2.2 電源の接続 . . . . . . . . . . . . . . . . .
2.3 AN, AMN, AAN . . . . . . . . . . . . .
2.3.1 LV-AN, HV-AN . . . . . . . . .
2.3.2 AMN . . . . . . . . . . . . . . .
2.3.3 AAN . . . . . . . . . . . . . . . .
2.4 イミュニティ試験時の性能基準 . . . . . .
2.5 試験の除外 . . . . . . . . . . . . . . . . .

1
1
3
3
4
4
4
5
6

車両での試験
3.1 セットアップ . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 電源線上の電気的ファスト・トランジェン
ト/バーストへのイミュニティ . . . . . .
3.3 電源線上のサージへのイミュニティ . . .
3.4 放射電磁界イミュニティ . . . . . . . . .
3.5 無線周波伝導エミッション . . . . . . . .
3.6 無線周波放射エミッション . . . . . . . .
3.7 AC 電源線上の高調波電流のエミッション
3.8 AC 電源線上の電圧変動/フリッカのエミッション . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6
6

3

4

5

IEC 61851-21-1[1] は電気自動車 (プラグイン・ハ
イブリッドを含む) の伝導での充電 (交流と直流のいずれでも) のためのオンボード充電システム (車載充電器) に対する EMC 要求に関するもので、イミュ
ニティとエミッションの双方の要求を、また車両での試験とコンポーネント (electronic sub assembly;

ESA) のレベルでの試験の双方を含む。
この規格はオフボード充電システム†1 や非接触充電 (WPT)†2 はカバーしない。また、この規格のエミッション要求では、車両上の無線受信器やその他の電子機器への干渉の可能性、電磁界の人体への影

6
6
6
7
7
9

響の可能性などは特に考慮されていない。
この規格の要求は ECE Regulation No. 10.06(ECE R10.06)[28] でのオンボード充電システムに対する要求と似ているが、大小の相違がある。
本稿ではこの IEC 61851-21-1:2017 の要求事項の9

概要を述べる。なお、本稿はその内容全てをカバー

ESA での試験
114.1 電源線上の電気的ファスト・トランジェン
ト/バーストへのイミュニティ . . . . . . 11
4.2 電源線上のサージへのイミュニティ . . . 11
4.3 無線周波放射電磁界に対するイミュニティ 11
4.4 低圧 DC 電源線上の過渡妨害に対するイ
ミュニティ . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
4.5 無線周波伝導エミッション . . . . . . . . 12
4.6 無線周波放射エミッション . . . . . . . . 14
4.6.1 セットアップ . . . . . . . . . . . 14
4.7 AC 電源線上の高調波電流のエミッション 14
4.8 AC 電源線上の電圧変動/フリッカのエミッション . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
4.9 低圧 DC 電源線上の過渡妨害のエミッション 14
参考資料

概要

1

するものではなく、また正確であるとも限らないので、正確な情報は規格そのもの [1] や関連する公式な文書を参照されたい。

2

共通事項

2.1

試験時の構成や動作条件• 車両システムは公称電源電圧の −15〜+10 %の範囲で正しく動かなければならず、試験はそ†1 IEC 61851-21-2, “Electric vehicle conductive charging
system – Part 21-2: Electric vehicle requirements for conductive connection to an AC/DC supply – EMC requirements for oﬀ board electric vehicle charging systems” で扱われている。
†2 IEC 61980-1, “Electric vehicle wireless power transfer(WPT) systems – Part 1: General requirements” で扱われ
ている。

15

1

ISO 11451-2

無線周波電磁界 (振幅変調)2
IEC 61000-3-3, -3-11

AC 電源線上の電圧変動/フリッカ

—
—

⇐=

—
⇐=

, 30〜1000 MHz[3][4][27]

表 1: 試験項目の一覧

IEC 61000-3-2, -3-12

AC 電源線上の高調波電流

CISPR 25

[2][5][26], 30〜1000 MHz

CISPR 12無線周波放射エミッション[13][24]—[9][21]—⇐=CISPR 22[12] , 0.15〜30 MHz

無線周波伝導エミッション (ネットワーク/テレコム)

pulse 3a/3b, test level III
CISPR 16-2-1[11] , 0.15〜30 MHz

エミッションB
A

pulse 2a & 4, test level III

IEC 61000-6-3 , 0.15〜30 MHz

[8]

C

⇐=

line-to-line: ±0.5 kV

B

ISO 7637-2[14][23] , pulse 1 & 2b, test level III⇐=, line-to-earth: ±0.5 kV

B

B

B

B

無線周波伝導エミッション (AC/DC 電源線)

IEC 61000-4-5

サージ (DC 電源線)⇐=

line-to-line: ±1 kV[7][25]⇐=, line-to-earth: ±2 kV

800〜2000 MHz, 30 V/m, 200〜800 MHz, 30 V/m

B—

IEC 61000-4-5

サージ (AC 電源線)⇐=

, ±2 kV[7][25]

ISO 11452-2[18][22]

性能基準

低圧 DC 電源線上の過渡妨害

IEC 61000-4-4

ESA での試験
ISO 11452-4[19][22] , 20〜200 MHz, 60 mA[6][25]800〜2000 MHz, 30 V/m, 20〜800 MHz, 30 V/m

イミュニティ

車両での試験

[16][20]

ファスト・トランジェント(パルス変調)—バルク・カレント注入 (振幅変調)

試験

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要の範囲内の電源電圧で実施する。

無線周波妨害のエミッションやイミュニティの試
験では、EUT となる車両や ESA の電源への接続は交流の場合、電源周波数は 50 Hz ±1 % か

以下のように行なう:

60 Hz ±1 % の範囲である。

• EUT の AC や DC の電源は適切な AMN や• これと異なる指定がない限り、無風の 23±5 ◦ C

AN (§2.3) を介して給電する。

の環境で試験する。

• 電源の (また、通信用の) ソケットはグランド・• EUT やその他の可動部は最も不利な条件とすプレーン上に直接置く。

る。

• ソケットと AMN や AN のあいだのハーネス• 車両での試験の場合、は可能な限り短くし、グランド・プレーン上に– 車両は必要な試験機器を除いて無積載状

直接置く。

態とし、

• 充電ステーションを用いる場合、それは試験– 車両は静止させ、エンジンを切り、充電
モードで動作させ、サイト内にあっても試験サイト外にあっても良い。†5– ドライバや乗客が恒久的にオンにするこ• 充電ステーションが試験サイト内にある場合、とができるその他の全ての機器はオフとする。

– ケーブルは充電ステーションの側面を垂• ESA (車載充電器単体) での試験の場合、車両直に引き下ろし、ケーブルの余長はグラで使用されるものと同様の高圧バッテリ、あるンド・プレーン上に (必要であれば折り返

いはそれを模擬する適切な負荷が必要となり、して) 置く;

これはテスト・プランで指定しなければなら– 放射エミッション測定に際して、充電スない。

テーションを測定用アンテナと車両のあいだの視線内に置いてはならない。

• 電流を調整可能な場合、• 充電ステーションが試験場所の外にある場合、– イミュニティ試験 — 電流を公称値の 20 %

電源や通信用のソケットはフィルタされている以上とする;

べきである。

– エミッション測定 — 電流を公称値の 80 %
• 車両と充電ステーションのあいだの通信を模擬以上とする。

できる場合、その模擬装置と電源からの直接の• 電流を調整できない場合、バッテリの SOC (充給電で充電ステーションを代替できるかも知れ電率) を試験の全期間にわたって最大 SOC のない。

20〜80 % の範囲内に保つ。†3

2.2

2.3

電源の接続

AN, AMN, AAN

多くの試験では、表 2 で示すような AN (artificial

試験は、その長さなどの詳細がテスト・プランでnetwork)、AMN (artificial mains network)、及び

示された、充電ステーションか車両の製造業者が指AAN (asymmetric artificial network) を接続対象

定、もしくは提供する充電ケーブル†4 を用いて行なの線に応じて使用する。

う。充電ケーブルの余長は 0.5 m の幅で折り返して

これらの測定用ポートはそのラインのエミッショ

配置する (図 15 なども参照)。

ンを測定する際には測定器 (テスト・レシーバ) に†3 実際にバッテリを充電しながら試験を行なう場合、試験の接続し、その他の時には 50 Ω で終端する。

あいだバッテリの SOC (充電率) を規定の範囲内に維持するために、試験を分割し、途中でバッテリを放電させることが必要となるかも知れない。
†4 例えば車両に付属する普通充電用ケーブル、急速充電器に取り付けられている充電ケーブルのような。

†5 充電ステーション (IEC 61851-21-2 で扱われている) はこの規格の対象とならないが、充電ステーションと接続される車両側のシステムはこの規格でカバーされる。

3

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電源線用 AN, AMN

AN (LV-AN; (5 µH / 50 Ω) — CISPR 25:2016[13][24] Annex E (図 1)
HV-AN (5 µH / 50 Ω) — IEC 61851-21-1 §A.3.3 (図 1)
AMN (50 µH / 50 Ω) — CISPR 16-1-2:2014 §4.3 (図 3)

低圧 DC 電源線
高圧 DC 電源線
AC 充電ライン

信号/制御/通信線用 AAN

IEC 61851-21-1 §A.5.2 (図 5)
IEC 61851-21-1 §A.5.3 (図 6)
IEC 61851-21-1 §A.5.4 (図 7)対称信号/制御ポート
電源線上の PLC
コントロール・パイロット上の PLC

表 2: AN, AMN, AAN

2.3.1

LV-AN, HV-AN

100
90
80

は高圧 DC 電源 (60〜1000 V) に用いられる。これ

70

らはいずれも 5 µH / 50 Ω AN で、基本回路 (図 1)60| Z | (Ω)∠Z (°)

LV-AN は低圧 DC 電源 (60 V 未満) に、HV-AN

やインピーダンス (図 2) の規定は同様だが、図 1 に示すように、電源入力側の定数として異なる値が示

50
40
30

†6

されている。

20
10

A

P

0

C2

1 k̀

R2

0.1 µF

5 µH

B

−10
100 kHz

1 MHz

10 MHz

100 MHz

Frequencyฆଅ

図 2: 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)

B

ション測定で良く用いられるものと同様の 50 µH /
AN

C2

R2

50 Ω のものであり、AC 充電の車両や ESA の試験

AN (LV-AN)
HV-AN

1 µF
0.1 µF—
1 MΩ

で用いられる。

図 1: LV-AN, HV-AN の原理

ฆଅ

L1

きるような構造となっているか、あるいはそのようなシールド・ケースに入れて使用されることが多い。

0.1 µF

め、HV-AN はケーブルのシールドを適切に終端で

1 µF

1 µF

る。高圧 DC 電源線はしばしばシールドされるた

L2

1 k̀

50 µH

0.1 µFL2

切なインピーダンス整合回路網を入れることができ

1 k̀

HV-AN と EUT のあいだには、必要に応じて適

L1

50 µH

PE

PE

図 3: AMN (50 µH / 50 Ω) の原理 — 単相電源用

2.3.2

AMN

AMN (artificial mains network; 図 3) は商用電源2.3.3に接続される一般の電気機器の電源ポート伝導エミッ†6 インピーダンス Z

AAN

AAN (asymmetric artificial network) は通信ポー

PB は端子 A–B を (従って C2 を) 短絡
した状態で規定されているため、C2 の容量の違い (また、C2 があるかどうか) の影響を受けない。だが、C2 の 150 kHz におけるインピーダンスは 1 µF では約 1 Ω、0.1 µF では約 10 Ω
で、実際の使用時には C2 = 0.1 µF の HV-AN の端子 P–B
側から見たインピーダンスは電源入力側のインピーダンスの影
響を有意に受けることが予期される。HV-AN の入力側の貫通フィルタ (図 32 などを参照) はこの影響を緩和するだろう。

トがある場合に用いられる。
電源線上の PLC 用の AAN (図 6) は AMN などと並列に接続することを意図しており、コモン・モー4電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要

Ĉȅจ

60
50

ą؉

70

AN| Z | (Ω)∠Z (°)

40
30

A

C
AE

20
10

B

D
2.5 k̀* 4.7 nF

030 MHz*̀ ࠈ

 

図 6: AAN (電源線上の PLC) の原理

図 4: AMN (50 µH / 50 Ω) のインピーダンス

AC
2.2 nFド・インピーダンスを制御する機能を持たない†7 が、その他の AAN (図 5, 図 7) は 150 Ω のコモン・モー39 ̀

ド・インピーダンスを与えるようになっている。

(longitudinal conversion loss; 不平衡減衰量) を実100 µH

*

*

A

C

B

D

Zcat

38 mH
4.7 µFą؉

ように調整する。

B

2.2 nF

39 ̀

際の使用時に接続される機器とケーブルに合わせる

270 ̀

Ĉȅจ

対称通信線用の AAN (図 5) の Zcat は、LCLĈȅจਈਉ

*ą؉

10 MHzFrequency(100 ̀)

1 MHz

AE

−10
150 kHz*Dਈਉȅ‫܅‬؅ഈࠈ

図 7: AAN (コントロール・パイロット上の PLC) の原理

200 ̀

ればならない。性能の低下や機能の喪失は許容
されない。

38 mH

• 性能基準 B: 車両は動いてはならない。充電機
ฆଅ能は試験後に意図した動作を続けなければなら

Zcat : LCL (不平衡減衰量) が所定の値となるように平衡度を調整ない。試験後の性能の低下や機能の喪失は許容

図 5: AAN (対称信号/制御ポート) の原理 — 2 線 (1 対)用されない。充電機能がユーザーの関与なしに自動的に回復する限り、試験中は充電機能の一時的な喪失が許容される。

2.4• 性能基準 C: 車両は動いてはならない。充電機

イミュニティ試験時の性能基準

能は試験後に意図した動作を続けなければならない。試験後の性能の低下や機能の喪失は許容

イミュニティ試験での合否の判断では以下のようされない。その機能が 機器のユーザーか遠隔な性能基準を適用する:のオペレータによる簡単な操作で、またツール• 性能基準 A: 車両は動いてはならない。充電機を用いずに回復させられる限り、機能の喪失が能は試験中と試験後に意図した動作を続けなけ許容される。

†7 PLC の信号は AMN などを通過できず、この AAN は信号を通すため代替の経路を提供する。

5

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2.5

試験の除外

電源線上の電気的ファスト・トラン
ジェント/バーストへのイミュニティ

3.2• 以下のいずれかの条件に該当する、製造業者がその制限を明確に表明した車両や ESA は、無図 9に例示するようなセットアップで、IEC 61000-

線周波伝導エミッション (§3.5, §4.5)、ファス

4-4[6][25] に従って車両の AC や DC の電源線 (充電ト・トランジェント (§3.2, §4.1)、及びサージ

ケーブル) とグランド・プレーンのあいだに所定の(§3.3, §4.2) の要求に適合する必要はない:

妨害 (図 8) を印加する。
充電ケーブルに信号線が含まれる場合、その信号– 30 m よりも短いケーブルで DC 充電ス

線も同様の妨害を受けるかも知れないが、この影響

テーションに接続することのみが意図さは充電ケーブル内の電源導体からの静電結合によっれている、あるいはてカバーされるものとみなされ、信号線に対する試– 他の者が利用しない私有の DC 充電ステー

験を別に行なうことは要求されていない。

ションへの接続のみが意図されている。

• テレコム・サービスを含む公衆通信網に接続されない通信線は無線周波伝導エミッション (§3.5,
15 ms or 0.75 ms
300 ms§4.5) の要求に適合する必要はない。

1 / t = 5 kHz or 100 kHz
100%
90%

3

車両での試験

3.1

セットアップ50%10%

これと異なる指定がない限り、車両やケーブルは

5 ns

以下のように配置する:

50 ns

図 8: IEC 61000-4-4 (EFT/B) 試験波形

• 車両はグランド・プレーン上に直接置く。†8• AC や DC の電源ケーブル (充電ケーブル) は
車体側のコネクタの位置に関わらず車体の側方

3.3に引き、0.8+0.2−0 m 離して置かれた AMN/AN†9†10や CDN に接続する。

電源線上のサージへのイミュニティ

電気的ファスト・トランジェント/バーストの試験• ケーブルの余長はグランド・プレーンから 0.1±

(図 9) と同様のセットアップで、IEC 61000-4-5[7][25]0.025 m の高さに置き、車体から 0.1 m 以上

に従って車両の AC や DC の電源線 (充電ケーブル)

離れた場所で 0.5 m 未満の幅で折り返す。

の各電源導体間、また各電源導体とグランドのあい
だに所定の妨害 (図 10) を印加する。

図 15 なども参照。

3.4

放射電磁界イミュニティ

図 12に例示するように、ISO 11451-2[16][20] に従って所定の電磁界を垂直偏波で照射し、妨害の影響を†8 試験は車両を静止させた状態で行なうため、ダイナモメー

観測する。†11

タなどは不要である。だが、状況によっては、妨害の影響で車両が動いた時でも危険を生じないような対処が必要となるかも知れない。
†9 coupling/decoupling network (結合/減結合回路網); 電
気的ファスト・トランジェント/バースト (§3.2, §4.1) やサージ(§3.3, §4.2) の試験で用いられる。
†10 この距離は規格の本文中では規定されておらず、図にのみ示されている。また、その距離が何と何のあいだの距離である
かは一貫しておらず、また 1 つの図の中の前面図と上面図とで食い違っていることもある。

†11 表 1に示したように、この試験で要求されている性能基準(§2.4) は B で、特定の周波数範囲の妨害の印加中に充電機能を喪失しても規格上は許容可能と判断されるかも知れない。だが、この試験で模擬される妨害は持続的なものとなる可能性も、従ってその妨害の印加中に充電機能を喪失する車両は特定の使用環
境で充電を正常に行えなくなる可能性も予期されそうであるので、より慎重な判断が必要となるかも知れない。

6

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要

CDN(EFT/B؇ԇ؅)؉ฆഇง̅

0.1 ± 0.025 m

༄ԉจ༄
0  คคฅȆ༈ คค؉༄༇

+0.2 m

0.8 m −0 m

図 9: 車両の電気的ファスト・トランジェント/バースト試験のセットアップの例

8 µs

1.4

0.7

0.6

1.2

0.6

1

0.5

0.4

0.8

0.4

0.3

0.6

0.3

0.4

0.2

0.2

0.1

20 µs

0.5

50 µs

‫܇‬ഇ؅ഈ؉ആ

0.2
0.1
0

0

20

40
60
؆ԉ ̀s

80

0
100

1 ± 0.05 m

0.8

0.7

ԉԆ؅ഈ؉‫܅‬؉‫܅‬؉ആ

0.9

1.6

0.8





図 11: 車両の基準点

ਈਉ؉‫܅‬

1.8

0.9

h

0.2 m
2 kV 1 kA

1h Ȃ 3 m ࠅЅ

1.2 µs3.50

無線周波伝導エミッション

図 15 に例示するような配置で、車両の AC や DC

図 10: IEC 61000-4-5 (サージ) 試験波形の電源線 (充電ケーブル) 上の、また該当する場合にはネットワーク/テレコム・アクセス線上の無線

車両の基準点は車両の左右の中央の位置、前輪の周波伝導妨害を準尖頭値 (QP) 検波と平均値 (AV)軸の 0.2 m 後方 (図 11) の位置で、車両は試験サイ検波で測定し、所定の限度 (図 16) を超えないこと

トの試験レベル (電界強度) の設定を行なったラインを確認する。

(図 13) に車両の基準点を合わせるように配置する。
20〜2000 MHz の全周波数範囲を ISO 11451-1
で規定されたステップを超えない周波数ステップで3.6

掃引し、印加する妨害には以下の変調を適用する

無線周波放射エミッション

図 17 に例示するように、CISPR 12[9][21] に従っ(図 14):て、車両から放射される電磁界を車両の側面から• ≤ 800 MHz — 1 kHz 80 % の振幅変調

10 m か 3 m の測定距離、垂直偏波と水平偏波、準• ≥ 800 MHz — ton = 577 µs, period = 4600 µs

尖頭値 (QP) 検波で測定し、所定の限度 (図 18) を超えないことを確認する。†12のパルス変調この測定は図 17で示したような屋外試験サイト
各周波数の妨害を印加する時間 (ドウェル・タイ

で、あるいはそのような屋外試験サイトとの相関がム) は、試験対象のシステムの応答時間や妨害の影

示された電波半無響室などで行なう。

響の観測に必要な時間に応じて、1 秒以上の時間をテスト・プランで指定する。

†12 広帯域エミッションと狭帯域エミッションの区別はない。

7

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要+0.2 m

0.1 m −0 m‫܅‬؇༅คจ༄ഈ؉
AAN
༅ईࠅЅ
AMN / HV-AN؉ฆ‫܆‬ഇ

Pfor

ഇง̅


༄ԉจ༄
0  คคฅȆ༈ +0.2 mจค‫܅‬ฆԆਈ‫܅‬ฆഇЅ

0.8 m −0 mจค‫܅‬ฆ Ȃ 2m

คค؉༄༇

≥ 0.25 m

0.1 ± 0.025 mԆЅഇЅ؅

؉ȅࠅฅ؅
༄̅؇ԇ؅

Ȃ 1.5 m (ࠅ)Ȃ 0.5 m (Ѕ̅༄)電源ケーブルの引き回しなどは 図 15 と同様‫܅‬ฆഇ

図 12: 車両の放射電磁界イミュニティ試験のセットアップのイメージm)(2.1
1.2 m .8 m)
(1
m
1.0
m)
(1.5
0.8 m
m)
.2
(1
0.5 m

0.5 m

Ѕ
ࠅ



Pfor


ഈ

≥2


mȆ

20 MHz (30 MHz)  2 GHz ਈਉ‫܅‬ฆഇค4ଇȆฅ‫܅‬ईଅ≥ 0.25 m


༅ą

m
3

ԆЅഇЅ؅

ค‫܅‬ฆ1ଇȆईଅ
200 MHz คค‫܅‬ฆค 0.5 m ؉ԇ༅ฅคคЅఆԆਈਉ 50 % คค

Ȃ
Ȃ

ࠅ
Ѕ̅༄

図 13: ISO 11451-2 での試験レベルの設定
t period = 4600 µs

1 ms

t on = 577 µs

2
1
0
−1

f = 1 kHz, 80 %
−2

ഇఆ

̆ฅअਈ

図 14: 変調

8

अਈ

؉ȅࠅฅ؅
༄̅؇ԇ؅

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要+0.2 m

0.1 m −0 m‫܅‬؇༅คจ༄ഈ؉

AAN
༅ईࠅЅ
‫܆‬ഇ

AMN / HV-AN

؉ฆ







ഇง̅

0.1 ± 0.025 m

༄ԉจ༄
0  คคฅȆ༈

+0.2 m
0.8 m −0 m คค؉༄༇

จคฅ‫܉‬ഈ؉

図 15: 車両の無線周波伝導エミッション測定のセットアップの例

それぞれの電流の範囲でそれぞれ該当する規格を適40用する。†1680

この測定は、IEC 61000-3-2 や IEC 61000-3-12

Emission limits (dBµV)

30← DC power line

70

20
60

← AC power line
1050

Emission limits − current (dBµA)← Wired network port →に従い、所定の条件を満たす電源†17 から高調波アナ
ライザを通して 10 m 以下のケーブルで評価対象の車両に給電し、電源電流を高調波アナライザで分析することによって行なう (図 19)。
観測期間は機器の電流の挙動が準静的 (quasi-

stationary)[2][26] とみなして決定するが、所定の条QP0件の範囲内で測定結果が厳しくなるような動作状態

AV
40
0.15

0.3

0.5

1

3

5

10

で、任意の 2.5 分の観測を行なえば済むだろう。

30

Frequency (MHz)図 16: 無線周波伝導妨害エミッションの限度 (ESA、及び車両) — AC 電源線、DC 電源線、及び有線ネットワーク

3.7

3.8

AC 電源線上の高調波電流のエミッ
ション

AC 電源線上の電圧変動/フリッカのエミッション

車両が AC 電源線上に引き起こす電圧変動やフリッ
カ†18 のレベルを制限するもので、入力電流が 16 A/

車両から AC 電源線に流出する電源高調波電流 (次相以下の場合は IEC 61000-3-3[3][27] 16〜75 A/相の数間高調波を含む、電源周波数の 40 次までの高調

場合は IEC 61000-3-11[4][27] の試験法が用いられ、

†13

波)

のレベルを制限するもので、入力電流が 16 A/

相以下の場合は IEC 61000-3-2[2][26]

いずれの場合も以下の限度が適用される:、16〜75 A/相• Pst ≤ 1.0 (短時間フリッカ値 — 10 分間でのフリッカの場合は RSCE = 33 で IEC 61000-3-12[5][26] (16〜の指標)

75 A/相)†14 の要求に適合することを確認する。†15
16 A/相以下とそれ以上の双方で動作できる場合、†16 例えば一般の 230 V のアウトレット (コンセント) に接続した場合と専用の回路に接続した場合とで異なる電流での充電が選択されるような場合。
†17 IEC 61000-3-2 は電源に対する要求が特に厳しく、おそら
くは適切な安定化電源の使用が必要となる。
†18 フリッカ (flicker) は「その照度やスペクトラム分布が時間につれて変動する光刺激によって誘起される視覚的な不安定さの印象」と定義されており、簡単に言えば照明のちらつきなどのことである。ここでは同じ電源系統に接続された照明のフリッカを引き起こすような電圧変動 (電圧の変動を引き起こすよ
うな電流の変動) が評価の対象となる。

†13 電源高調波電流は、例えば受電部の整流平滑回路によって引き起こされる。過剰な電源高調波は電力設備やその系統に接続された他の機器への悪影響、例えばコンデンサやリアクトルの過熱や損傷などの問題を引き起こすことがあることから、その抑制が求められるようになっている。
[5][26] では最も厳†14 短絡比 R
SCE = 33 は IEC 61000-3-12
しい条件となり、その要求に適合するものは電圧と電流が機器の要求を満たす任意のアウトレットへの接続が可能となるだろう。
†15 日本国内では、300 V 以下、20 A/相までの機器に適用可
能な JIS C 61000-3-2 がある。

9

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要

(1.8 ± 0.05 m)

3 ± 0.05 m

จ༄ฅ‫܇‬จ༄คअଆ‫܉‬Ѕ‫܉܅‬؇̆༇

ą؉AAN
AMN / AN0.2 m
10 ± 0.05 m)

ฆଅԇจค
ईഇą༇

̅༅ 30 m ฅ‫̅܅‬అȇ

(3 ±

ฆଅ؅

คअȈ

15 mฆଅ؅ࠉ‫܅‬༇Ȉ‫܉܅‬ĉఅคई

図 17: 屋外テスト・サイトでの車両の無線周波放射エミッション測定のイメージ

50

16 A/相以下とそれ以上の双方で動作できる場合、

60

Quasi−Peak, BW = 120 kHz

50

40

40

30

20
30

Emission limits, distance = 3 m (dBµV/m)

Emission limits, distance = 10 m (dBµV/m)

それぞれの電流の範囲でそれぞれ該当する規格を適
用する。
R
؉ฆ

EUT

M



図 20: 電圧変動/フリッカの測定の原理 (IEC 61000-3-3,-3-11)

30
1000

100

jX

Frequency (MHz)؉ฆ؉‫܅‬

図 18: 車両からの無線周波放射エミッションの限度≤ 10 m

3.3%

dc

d max

d(t)

ZM
؉ฆ

ZS

EUT

T max
t

図 21: 電圧変動のパラメータ (IEC 61000-3-3, -3-11)
図 19: 電源高調波電流の測定の原理-3-12)(IEC 61000-3-2,

フリッカ/電圧変動の測定は、IEC 61000-3-3 やIEC 61000-3-11 に従った電源から所定のインピー• Plt ≤ 0.65 (長時間フリッカ値 — 2 時間でのフリッカのダンス (IEC 61000-3-3 ではリファレンス・インピー

指標)

ダンス Zref ) を介して評価対象の車両に給電し、電源入力での電圧変化をフリッカ・メータで分析する• d(t) は 500 ms よりも長く 3.3 % を超えないことによって行なう (図 20)。

こと (Tmax ≤ 500 ms)

Plt 以外の項目は、充電動作中の 10 分間の観測、• dc ≤ 3.3 % (最大定常電圧変化 — 図 21 参照)

及び手動スイッチング [3][27] の測定手続きを用いて• dmax ≤ 6 % (最大相対電圧変化 — 図 21 参照)

測定できる。

10

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要

Plt は 1 回の測定に 2 時間を要するが、状況によっCDN( ؇ԇ؅)てはこの測定なしでも適合性を示せるかも知れない[27]。そのような場合に Plt の測定を省略すること

EUT

を考える場合、あらかじめテスト・プランにその詳1±細を記載し、関係機関の合意を得ておくことが望ま

0.1

m

ఈ̈

しい。



3-11 の対象となる機器で測定結果を Zref での相当値に換算したものが上記の限度に適合するものは、
一般に電圧と電流が機器の要求を満たす任意のアウ

0.1 ± 0.05 m

IEC 61000-3-3 に適合する機器、及び IEC 61000ą؉༄ԉคคฅȆ༈0

図 22: ESA の電気的ファスト・トランジェント/バース
ト試験のセットアップの例

トレットへの接続が可能とみなされる。

IEC 61000-3-11 に適合する機器 (測定結果を Zref
での相当値に換算したものが上記の限度に適合する

アップについての特別な規定はなく、例えば電気的ものを除く) は条件付き接続となり、測定結果から

ファスト・トランジェント/バーストの試験 (§4.1) と得られた最大許容系統インピーダンス (上記の限度

同様のセットアップで試験することができるだろう。

に適合させるために必要な最大インピーダンス) 以
下のインピーダンスの電源系統にのみ接続することが必要となる。[4][27] †194.3

無線周波放射電磁界に対するイミュ
ニティ

4

ESA での試験

4.1

電源線上の電気的ファスト・トラン
ジェント/バーストへのイミュニティを用いて妨害を印加し、妨害の影響を観測する。†11

車両での試験 (§3.2) と同様、EUT の AC や DC

ISO 11452-4 や ISO 11452-2 に従えば良いことにの電源線 (充電ケーブル) とグランド・プレーンのあなるが、ISO 11452-4 の試験は例えば図 23のような[6][25]配置で、ISO 11452-2 の試験は無線周波放射エミッ

いだに IEC 61000-4-4

20〜200 MHz は ISO 11452-4[19][22] (BCI 法)、
200〜2000 MHz は ISO 11452-2[18][22] (ALSE 法)
セット アップ に つ い て の 特 別 な 規 定 は な く、で定められた妨害を印

ションの測定 (§4.6) と同様の配置で行なえるかも

加して試験する。

知れない。

ESA の筐体をグランド・プレーンに直接接続する必要はないと述べられていることを除いてセット

20〜2000 MHz の全周波数範囲を ISO 11452-1 でアップについての特別な規定はなく、IEC 61000-4-4

規定されたステップを超えない周波数ステップで掃に従って、また §2.2 で述べたように配置して試験引し、印加する妨害には車両での試験 (§3.4) の場すれば良い (図 22)。

合と同様の変調を適用する。
各周波数の妨害を印加する時間 (ドウェル・タイ

4.2

ム) は、試験対象のシステムの応答時間や妨害の影

電源線上のサージへのイミュニティ

響の観測に必要な時間に応じて、1 秒以上の時間をテスト・プランで指定する。

車両での試験 (§3.3) と同様、EUT の AC や DCの電源線 (充電ケーブル) の各電源導体間、また各電源導体とグランドのあいだに IEC 61000-4-5[7][25]4.4で定められた妨害を印加して試験する。

ESA の筐体をグランド・プレーンに直接接続す

低圧 DC 電源線上の過渡妨害に対するイミュニティ

る必要はないと述べられていることを除いてセット

ESA の公称 DC 12 V や DC 24 V の電源線やそ†19 突入電流が適切に抑制され、またその後に急激な、あるいは頻繁な電流の変化を生じないようになっていれば、短絡比
RSCE ≥ 33†14 に相当する系統インピーダンスの電源に接続した時もこの規格の要求を満たせそうである。

れらの電源に接続され得るその他の線に ISO 7637-

11電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要

؉ȅ

ࠅฅ

؅


؇̆ईଅ
ค̆‫܅‬

T
DU

≥ 50

0







≥ 10

0



50

N




N



/A

es

er

AM

ఈ

DC

150
±

ch

arg

rn
ha

/
AC

(450

s
00

+1

0 −0 +1000
0−
10

10

00

LV

-A

N




LV








؉



ԉ


:1

0

40



−
00

7

AN

≥1


00
+3 0

50 ±5

±50)

±50)

≥2

HV

HV

(750

ആ

ఆ

ą

؉

ฆ

13.5 ± 0.5 V
27 ± 1 V

し、妨害の影響を確認する。†20†21< 100 µs

2:2011[14][23] で規定された過渡妨害 (表 1) を印加
パルス 3a/3b は立ち上がり時間が 5 ns の比較的高に影響を与える可能性があることから、ISO 7637-2

0.5 s to 5 s−112 V−450 V

速なパルスで、試験時のハーネス長などが試験の結果

200 ms

図 23: ISO 11452-4 (BCI 法) のセットアップの例 — 置換法

ではこれらのパルスでの試験についてのみ試験時の
1 ms
2 ms

ハーネス長などが定められている (図 30)。他のパルと同じセットアップで試験することもできる。

 / 24 V ༄̅ฆ:10 ̀ / 50 ̀

図 24: ISO 7637-2:2011 パルス 1 (Level III)

また該当する場合にはネットワーク/テレコム・アクセス線上の無線周波伝導妨害を CISPR 16-2-1[11] や+55 V†20 ECE Regulation No. 10.06 (ECE R10.06)[28] も同様に
ISO 7637-2 での試験レベル III に対するイミュニティの要求を含むが、参照されている規格が ISO 7637-2:2004 で、パルスの振幅などには相違がある。
†21 表 1 に示すようにパルス 4 での試験が含まれているが、参照規格である ISO 7637-2:2011[14][23] にはパルス 4 は含まれない。ISO 7637-2:2004 にはパルス 4 (セルモーターの動作による電圧低下; 図 29) が含まれていたが、この規格の対象となる
車両では一般にセルモーターによるエンジン始動とそれに伴う12 V や 24 V の直流電源電圧の低下の考慮は必要となりそうにない。パルス 4 での試験の要否、また試験を行なうのであればその試験条件などについては、事前に検討や取り決めが必要となるかも知れない。

13.5 ± 0.5 V
27 ± 1 V0) µs(1 −0.5

ESA の AC や DC の電源線 (充電ケーブル) 上の、

0.2 to 5 s

無線周波伝導エミッション

0.05 ms

4.5

12 V

0
) µs
(1 −0.5(3 0−1.5 ) µs

スについてはこのような規定はなく、パルス 3a/3b

12 ఇ / 24 V ఇ༄̅ฆ: 2 ̀

図 25: ISO 7637-2:2011 パルス 2a (Level III)12

10 ms90 ms+112 V+220 V

13.5 ± 0.5 V
27 ± 1 V

0.2 to 2 s

5 ns ± 1.5 ns༄̅ฆ: 00.05 ̀

図 26: ISO 7637-2:2011 パルス 2b (Level III) / 24 V 

0.5 s to 20 s (*1)

5 ms to 100 ms
10 ms to 100 ms−2.5 V to -6 V
−5 V to -12 V≤ 50 ms

−6 V
−12 V
5 ms
10 ms

100 µs−165 V−220 V

12 V ఇ / 24 V ఇ

15 ms to 40 ms (*1)
50 ms to 100 ms (*1)

12± 0.2 V
24± 0.4 V−165 V−220 V
150 ns ± 45 ns

5 ns ± 1.5 ns

100 µs12 V༄̅ฆ: 50 ̀

図 28: ISO 7637-2:2011 パルス 3b (Level III)

90 ms

10 ms

13.5 ± 0.5 V
27 ± 1 V

150 ns ± 45 ns+112 V+220 V

1 ms± 0.5 ms

100 µs

10 V
20 V

13.5 ± 0.5 V
27 ± 1 V

1 ms± 0.5 ms

1 ms± 0.5 ms

100 µs

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要

จคࠈआਆ؅༄ഇЅĆఇ/༄̅ฆ: 50 ̀ఇ༄̅ฆ



図 29: ISO 7637-2:2004 パルス 4 (Level III)

図 27: ISO 7637-2:2011 パルス 3a (Level III)ਈਉ؇ԇ؅CISPR 22[12] で述べられているような形で測定し、00≤1

車両での測定 (§3.5) の場合と同様の限度 (図 16) を超えないことを確認する (図 31)。

DUT

0

10

ESA のグランド・プレーンへの接続は車両での

0±

50





試験に合わせるべきで、接地の構成はテスト・プラ




50−0
50 ±5

+10

ンで規定する。†22̀ Ȃ‫܉‬అ؉̅

ISO 7637-2:2004 / ISO 7637-2:2011†22 ESA の筐体が車体に低インピーダンスで接続されるとしても、一般に車体は地面 (グランド・プレーン) には直接接続されず、だが相当の容量性の結合を生じる状態となるだろう。この状
況を模擬するためには、ESA の筐体は適度な厚さの絶縁材 (この厚さはあらかじめ決め、テスト・プランで指定すべき) の上に配置するのが良さそうである。

図 30: ISO 7637-2:2011 パルス 3 試験セットアップの例

13̀

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要• ハーネス全ては低誘電率 (εr ≤ 1.4) の非導電性

AMN / ANAAN‫܆‬ഇฆଅࠅЅ





の台の上、グランド・プレーンから 50 ± 5 mm

の高さに置く。

EUT
0.8• 高圧や 3 相のシールドされた電源線は使用さm

れる高圧コネクタに応じて同軸ケーブルか一括

ఈ̈

ഇง̅

≤ 0.15 m

シールドのものとする。
車両からのオリジナルの HV ハーネスを使用ą؉༄ԉ
0.5 m คคฅȆ༈

しても良い。

• これと異なる指定がない限り、ESA の筐体は

図 31: ESA の無線周波伝導エミッション測定のセット
アップの例

直接、あるいは規定されたインピーダンスを介してグランド・プレーンに接続する。

無線周波放射エミッション

4.6

図 32 に例示するように、CISPR 25[13][24] に従っ

4.7て、ESA から放射される電磁界を 1 m の測定距離、
垂直偏波と水平偏波、準尖頭値 (QP) 検波で測定し、所定の限度 (図 33) を超えないことを確認する。†23

AC 電源線上の高調波電流のエミッション

車両での高調波電流測定 (§3.7) と同様に ESA から AC 電源線に流出する電源高調波電流を評価する。

4.6.1

セットアップ

続は車両での試験と同様とすべきで、接地の構AC 電源線上の電圧変動/フリッカのエミッション

成はテスト・プランで規定しなければならない。

車両での電圧変動/フリッカの測定 (§3.8) と同様シールドの構成は実車での構成と同様とし、通に ESA が AC 電源線上に引き起こす電圧変動やフ常は全てのシールドされた高圧部 (AN、ケー

リッカのレベルを評価する。

4.8• ESA や AN のグランド・プレーンへの電気的接ブル、コネクタなど) は適切に低インピーダン
スで接地する。

4.9

ESA と負荷は接地に接続する。

低圧 DC 電源線上の過渡妨害のエミッション

外部の高圧電源は貫通フィルタを介して接続

ESA の公称 DC 12 V や DC 24 V の電源線やする。

それらの電源に接続され得るその他の線の電圧波形• HV のテスト・ハーネスの直線部は LV のテス

を ISO 7637-2[14][23] で述べられている方法 (図 34,

ト・ハーネスから 100+100
mm の位置に引く。
−0

図 35) で観測し、ESA が電源のオン/オフやその他の動作に際して車両の DC 12 V や DC 24 V の電

• これと異なる指定がない限り、HV のテスト・

源線上に規定された値 (表 3) を超える振幅のパル

ハーネスをグランド・プレーンの縁から 100 ±スを生じさせないことを確認する。

10 mm、LV のテスト・ハーネスを HV のテス
ト・ハーネスから 100+100
mm の位置に引い−0

パルスの極性た構成でも試験する。
正負• AC や DC の電源線はアンテナから最も遠くに、その手前のハーネスから 100+100
mm の−0

最大許容パルス振幅
12 V 系の車両 24 V 系の車両

+75 V
−100 V+150 V−450 V

表 3: 過渡伝導妨害エミッション — 最大許容パルス振幅

位置に引く。
†23 広帯域エミッションと狭帯域エミッションの区別はない。

14

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要

؇̆ईଅ
ค̆‫܅‬

≥ 10

00

ఈ 

अ  HV ؉ฆఈ ค̆ഇ

AC

rg
ha

c

C

/D

AC

ha

er

00
+1

es

rn

s

00

0
0 − 0 +1
10 100 −0 00 ±1
1

HV
LV

0±
50

1000
±10
75

1

AN
50 ±5
ԉ:

100±20100 ±10

N

؉

T

 


/A
N
AM N
-A
HV

ฆ

DU

 +300
−0















HV

図 32: ESA の無線周波放射エミッション測定のセットアップの例



L  І༄؅ഈഇ)

70

60±15
< 500

Quasi−Peak, BW = 120 kHz؉‫܅‬Rs
50

0.1 µF

5 µH

S

DUT
50 ̀

Emission limits (dBµV/m)

60
40

200±50< 500
30200±50ഇง̅+10
t = 50 −0
t = 50 ±5

ISO 7637-2:2004 / ISO 7637-2:2011

図 34: 過渡伝導妨害エミッションの測定 — 遅いパルス
30

100

1000

Frequency (MHz)図 33: ESA からの無線周波放射エミッションの限度

5[2] IEC 61000-3-2:2014, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-2: Limits – Limits forharmonic current emissions (equipment input
current 16 A per phase)

参考資料[1] IEC 61851-21-1:2017, Electric vehicle conductive charging system – Electric vehicle on-board
charger EMC requirements for conductive connection to an AC/DC supply
15

電気自動車のオンボード充電システムの EMC — IEC 61851-21-1 の概要



100±25[11] CISPR 16-2-1:2014, Specification for radio
disturbance and immunity measuring apparatus
and methods – Part 2-1: Methods of measurement of disturbances and immunity – Conducted
disturbance measurements؉‫܅‬5 µH

S[12] CISPR 22:2008, Information technology equipment – Radio disturbance characteristics – Limits and methods of measurement

DUT

50 ̀

Rs

0.1 µFL  І༄؅ഈഇ)[13] CISPR 25:2016, Vehicles, boats and internal
combustion engines – Radio disturbance characteristics – Limits and methods of measurement
for the protection of on-board receivers
200±50200±50ഇง̅+10
t = 50 −0
t = 50 ±5

ISO 7637-2:2004 / ISO 7637-2:2011[14] ISO 7637-2:2011, Road vehicles – Electrical
disturbances from conduction and coupling –Part 2: Electrical transient conduction alongsupply lines only

図 35: 過渡伝導妨害エミッションの測定 — 早いパルス[3] IEC 61000-3-3:2013, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-3: Limits – Limitation ofvoltage changes, voltage fluctuations and flicker
in public low-voltage supply systems, for equipment with rated current 16 A per phase and not
subject to conditional connection[15] ISO 11451-1:2015, Road vehicles – Vehicle test
methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy – Part 1:
General principles and terminology[16] ISO 11451-2:2015, Road vehicles – Vehicle test
methods for electrical disturbances from narrowband radiated electromagnetic energy – Part 2:
Oﬀ-vehicle radiation sources[4] IEC 61000-3-11:2000, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-11: Limits – Limitation of voltage changes, voltage fluctuations andflicker in public low-voltage supply systems –Equipment with rated current ≤ 75 A and subject to conditional connection[17] ISO 11452-1:2015, Road vehicles – Component
test methods for electrical disturbances fromnarrowband radiated electromagnetic energy –Part 1: General principles and terminology[5] IEC 61000-3-12:2011, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 3-12: Limits for harmonic currents produced by equipment connected
to public low-voltage systems with input current> 16 A and ≤ 75 A per phase[18] ISO 11452-2:2004, Road vehicles – Component
test methods for electrical disturbances fromnarrowband radiated electromagnetic energy –Part 2: Absorber-lined shielded enclosure[6] IEC 61000-4-4:2012, Electromagnetic compatibility (EMC) – Part 4-4: Testing and measurement techniques – Electrical fast transient/burst
immunity test

[19] ISO 11452-4:2011, Road vehicles – Component
test methods for electrical disturbances fromnarrowband radiated electromagnetic energy –Part 4: Harness excitation methods[7] IEC 61000-4-5:2014, Electromagnetic compatibility measurement techniques – Part 4-5: Testing and measurement techniques – Surge immunity test[20] ISO 11451-2 の概要, 株式会社 e・オータマ, 2020
http://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html[21] 車両等からの電磁波の放射の制限 — CISPR 12の概要, 株式会社 e・オータマ, 2020,[8] IEC 61000-6-3:2006+A1:2010, Electromagnetic
compatibility (EMC) – Part 6-3: Generic standards – Emission standard for residential, commercial and light-industrial environments

http://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html[22] ISO 11452 シリーズの概要 (前編 / 後編), 株式
会社 e・オータマ, 2016

[9] CISPR 12:2007+A1:2009, Vehicles, boats andinternal combustion engines – Radio disturbancecharacteristics – Limits and methods of measurement for the protection of oﬀ-board receivers

http://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html[23] ISO 7637-2 & ISO 7637-3 の概要, 株式会社 e・
オータマ, 2017
http://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html[10] CISPR 16-1-2:2014, Specification for radio
disturbance and immunity measuring apparatus
and methods – Part 1-2: Radio disturbance andimmunity measuring apparatus – Coupling devices for conducted disturbance measurements[24] CISPR 25 の概要, 株式会社 e・オータマ, 2016
http://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html[25] IEC 61000-4 シリーズ イミュニティ試験規格の概要, 株式会社 e・オータマ, 2018
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http://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html[27] 電圧変動やフリッカの制限 — IEC 61000-3-3、3-11 の概要, 株式会社 e・オータマ, 2020
http://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html[28] ECE Regulation No. 10.06 の概要, 株式会社e・オータマ, 2020
http://www.emc-ohtama.jp/emc/reference.html

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