車載電子機器におけるEMC対策の基礎
近年、車載電子機器はエンジン制御やブレーキ、ナビゲーション、通信システム、ADAS（先進運転支援システム）に至るまで、車両の中枢を担う存在となっています。これらの多機能化とネットワーク化が進む中で、機器間の電磁干渉（EMI）による誤作動やトラブルのリスクが高まり、電磁両立性（EMC）への対応はますます重要となっています。
本記事では、車載機器におけるEMCの基礎知識から、国際的な主要規格、EMC試験の分類と手法、設計時の具体的な対策までを体系的に解説します。さらに、EVや自動運転時代に求められる最新の対応も取り上げ、実務者が直面する課題に対して実用的な知見を提供します。車載開発に関わる設計者・試験担当者にとって、EMC対策の理解と実践に役立つ内容を目指します。
車載機器とEMCの関係
自動車に搭載される電子機器は年々増加し、その機能も高度化しています。しかし、各機器が発する電磁ノイズが相互に干渉することで、誤作動やシステム障害を引き起こすリスクも高まります。こうしたトラブルを未然に防ぎ、安全かつ安定した車両制御を実現するためには、車載環境に特化したEMC（電磁両立性）への理解と対策が不可欠です。
なぜ車載電子機器にEMC対策が必要か
現代の自動車には、数十から数百に及ぶ電子制御ユニット（ECU）が搭載され、通信・制御・安全監視などの多様な機能を担っています。これらの機器は動作時に電磁波を発生させると同時に、外部からの電磁干渉（EMI）の影響も受けやすいという特徴があります。もしEMIによって通信が途切れたり、誤動作が発生すれば、運転支援機能の停止やブレーキ制御の遅延といった重大なリスクに直結します。
とくに車載環境では、限られたスペースに高密度で電子部品が配置され、車内外からのノイズ源も複雑です。スマートキーや無線通信、DCモーター、インバータなど多くの要素が電磁的影響を及ぼし合うため、個別対策だけでは不十分です。システム全体としての「電磁両立性（EMC）」が確保されていなければ、意図しないノイズが別の機器に干渉し、システム全体の信頼性が低下します。
そのため、自動車メーカーや部品サプライヤーは、設計段階からEMCを考慮した構成やレイアウト、部品選定を行うとともに、国際的な規格や試験にも適合させる必要があります。車載電子機器におけるEMC対策は、単なる品質確保ではなく、安全と信頼性を守るための必須要件といえるでしょう。
電磁ノイズが引き起こすトラブル事例
車載電子機器における電磁ノイズは、目に見えないにもかかわらず、致命的なトラブルを引き起こす原因となります。実際の現場では、ノイズによってメーター表示が乱れる、カーナビやオーディオが誤作動を起こす、エアバッグの誤展開警告が出るなど、多様な障害が報告されています。こうした現象は一見すると軽微に見えますが、重大事故の引き金になりかねません。
たとえば、高周波ノイズがCAN通信ラインに干渉することで、制御信号が欠落したり、誤った信号が送出されたりするケースがあります。これがブレーキ制御やステアリングアシストに影響を与えれば、ドライバーの操作意図と異なる動作が発生し、安全性が著しく損なわれます。また、外部からの強い無線波により、エンジン制御ユニット（ECU）が誤認識を起こす事例もありました。
外部試験では問題がなくても、量産段階や実走行環境でトラブルが顕在化することもあります。これは、部品の個体差や組み付け誤差、配線経路の微妙な違いがノイズ経路に影響を与えるためです。こうした事象を未然に防ぐには、設計段階からの対策と試作段階での綿密な評価が欠かせません。
EV・自動運転化で高まるEMCの重要性
近年、自動車産業は電動化と自動運転技術の進展により、大きな構造変化を迎えています。特にEV（電気自動車）では、インバータや高電圧バッテリー、大電流モータなど強力な電磁ノイズ源が車載システム内に存在します。これにより、従来の内燃機関車とは比較にならないほど複雑かつ高レベルなEMC対策が求められています。
また、自動運転技術の中核をなすセンサ群（レーダー、LiDAR、カメラ、GPS）や制御ユニットは、ノイズに対して非常に繊細な特性を持ちます。外部ノイズの影響で位置情報が狂えば、誤進入やブレーキ遅延が生じる危険性があります。これにより、EMC対策は快適性ではなく命を守るための前提条件へと位置づけが変化しています。
さらにEVでは充電中の電磁ノイズ、無線充電に伴う磁界干渉など新たなEMC課題も浮上しています。これらに対応するため、EMC規格も年々厳格化され、CISPR 25やISO 11452シリーズではEV・HV専用の試験条件が明記されるようになっています。
このように、EV化・自動運転化の進展は、EMCの重要性を一層高めており、今後の車載設計ではEMCを周辺対応ではなく中核設計要素として扱うことが不可欠です。
車載EMCに関する主要規格と概要
車載電子機器におけるEMC対策は、各国の法規制や自動車メーカーの技術要件に従い、厳格な試験と設計が求められます。その根拠となるのが国際的なEMC規格であり、CISPR 25やISO 11452シリーズなどがその代表です。本節では、車載機器に適用される主要規格の体系や役割を理解し、設計・試験上の出発点を整理します。
CISPR 25、ISO 11452など国際規格の位置づけ
車載機器のEMC試験では、国際的に広く用いられているのがCISPR 25およびISO 11452シリーズです。これらの規格は、自動車および同等のモビリティ機器におけるEMC適合性を評価する上で、基本となる位置づけを持っています。
CISPR 25は、車載機器から発生するエミッション（放射・伝導）を評価するための試験規格です。自動車内部の受信機器（AM/FMラジオなど）への影響を考慮し、測定周波数や試験環境（電波暗室・アネコックチャンバー）などが詳細に規定されています。また、車載システム全体のエミッション管理という視点から、完成車両への適用も想定されています。
一方、ISO 11452シリーズは、外部からのノイズに対するイミュニティ性能（耐性）を確認するための規格群です。BCI（バルク電流注入）、ストリップライン、ダイレクトRF注入など、複数の試験方法が含まれており、機器ごとに適した方式を選択して適合性を確認します。
これらの規格は、自動車メーカーが独自に定めるEMC要件のベースとなっており、Tier1・Tier2サプライヤーも対応を必須とされています。したがって、車載EMC対策を検討する上では、まずCISPR 25およびISO 11452の構成と目的を理解することが重要です。
放射／伝導エミッションに関する規格
車載EMC規格においては、電磁ノイズの「発生側」となるエミッション（妨害波）に対し、放射エミッションと伝導エミッションの2つの側面から試験が行われます。放射エミッションは空間を伝わる電磁波、伝導エミッションは配線や電源ラインを通じて伝わるノイズを対象としています。
これらに関する代表的な試験規格がCISPR 25です。同規格では、車両内で無線通信やラジオ受信に悪影響を及ぼす可能性のあるノイズを測定し、等級（クラス1～5）によって適合基準が定められています。放射エミッションは150kHz〜2.5GHz（または最大6GHz）程度の周波数帯をカバーし、専用のアンテナと暗室を用いた測定が行われます。
一方、伝導エミッションの試験では、ノイズが電源ラインや信号線を通じて伝わる様子を測定します。これにより、同一車内の他機器や外部給電装置への干渉を抑える設計が可能になります。代表的な伝導測定対象はDC電源ラインであり、150kHz～108MHzの範囲が一般的です。
これらの試験は、製品単体だけでなく、システム全体での干渉を防止する観点からも極めて重要です。車載環境におけるエミッション対策は、ノイズの発生・伝播・影響の3段階を正しく把握し、試験結果と設計の両面から管理する必要があります。
製品カテゴリ別の適用例
車載電子機器は用途に応じて機能や設置環境が大きく異なるため、EMC規格の適用にも違いがあります。主にECU（電子制御ユニット）、センサ、アクチュエータ、情報通信機器、電動駆動系の5カテゴリに分けて、それぞれの規格適合の方向性を理解することが重要です。
たとえば、パワートレイン系のECUは高電流・高電圧を扱うため、伝導エミッションとサージ耐性の評価が重視されます。ISO 7637シリーズやISO 16750のほか、CISPR 25 Class 3以上の適合が求められるケースが多く、ノイズ抑制部品の実装が必須となります。
通信機器（カーナビ、テレマティクス制御ユニット）では、放射エミッションの管理が重要です。とくにGSM/LTE/Bluetoothなど無線機能を有する機器は、自機のエミッションだけでなく、周囲からのノイズ耐性（イミュニティ）も評価されるため、CISPR 25とISO 11452の双方をカバーする設計が求められます。
自動運転関連のカメラ・レーダーセンサは、誤動作のリスクが高いため、非常に厳しいノイズ規制が課せられます。EMCだけでなく機能安全（ISO 26262）とも連携した試験体制が必要です。
このように、製品カテゴリによって適用されるEMC試験規格は異なるため、設計初期段階での確認と要件整理が対策の第一歩となります。
EMC試験の分類と試験方法
車載電子機器におけるEMC試験は、主に「ノイズの発生を抑える」ためのエミッション試験と、「ノイズを受けても誤動作しない」ためのイミュニティ試験に大別されます。これらの試験は、実際の車載環境に近い条件下で行われ、製品の信頼性と安全性を評価するために不可欠です。本章では、それぞれの試験の目的と代表的な手法について解説します。
イミュニティ試験の種類と目的
イミュニティ試験は、電子機器が外部から受ける電磁ノイズに対して、どの程度の耐性を持っているかを確認するための試験です。車載機器の場合、エンジン、インバータ、無線通信機器、さらには周辺の送電線や基地局など、多くのノイズ源に囲まれて使用されるため、誤動作や制御不能といったリスクを避けるために非常に重要です。
代表的なイミュニティ試験には以下のような種類があります。まずBCI試験（Bulk Current Injection）は、信号線や電源線に疑似的な高周波ノイズを注入し、機器が動作を維持できるかを確認します。ストリップライン試験やダイレクトRF注入も同様に高周波ノイズに対する耐性を評価する方法です。
また、ESD試験（静電気放電試験）では、静電気による瞬間的な高電圧が機器に与える影響を確認します。これは、ユーザーの接触や車両の乗降時に発生する可能性があるため、特にUI機器では重要です。さらに、サージ試験やファストトランジェントバースト試験なども含まれます。
これらの試験によって、製品が現実のノイズ環境でも安定して動作できることを確認し、車載システム全体の信頼性を担保します。機能の正確性と安全性を両立させるために、イミュニティ試験はEMC対策の中核をなす要素といえます。
エミッション試験のポイントと測定環境
エミッション試験は、電子機器が外部に放出する電磁ノイズのレベルを測定し、規定された基準値を超えていないかを確認するために行われます。特に車載環境では、狭い車内空間に多くの電子機器が密集しているため、1つの機器が放出するノイズが他の機器の誤動作を引き起こすリスクが高くなります。
この試験は主に「放射エミッション」と「伝導エミッション」に分かれます。放射エミッションは空中に放出される電磁波を対象とし、専用のアンテナでノイズの強度を測定します。試験は電波暗室またはアネコックチャンバー（無反射室）と呼ばれる専用環境で実施され、外部からの影響を遮断した状態で行います。
伝導エミッションは、電源ラインや信号線を通して伝わるノイズを測定します。試験にはラインインピーダンス安定化ネットワーク（LISN）を使用し、測定対象の機器に一定条件を与えたうえでノイズレベルを可視化します。
いずれの試験も、CISPR 25などの国際規格に基づき、測定周波数、アンテナ位置、測定距離が厳密に定められています。測定値はピーク値、準峰値、平均値などで評価され、規格に適合しない場合は再設計が必要となることもあります。したがって、正確な環境設定と測定技術が、合否を左右する重要な要素となります。
試験前準備とトラブル事例
EMC試験を円滑に進めるためには、試験そのものの理解だけでなく、事前準備の徹底が欠かせません。準備不足により測定ミスや想定外の不適合が発生するケースも多く、結果として再試験や設計変更が必要になることがあります。
まず重要なのは、試験対象機器の構成を明確にし、試験モードを再現できる状態で用意することです。たとえば、通常時と最大負荷時の電流・電圧条件、通信状態など、想定される全動作モードを試験中にシミュレーションできるように設計する必要があります。また、配線の取り回しや結束、GNDの取り方なども、実際の使用状態にできる限り近づけることが理想です。
トラブル事例としては、配線経路を軽視してノイズが集中的に発生したり、筐体のシールドが不完全で放射エミッションが規格を超過したりする例があります。ほかにも、測定器や接続コネクタの不備で正確な測定ができないケースも少なくありません。
さらに、試験時に外部電源や補助機器がノイズの原因になっていると誤解するケースもあり、事前にそれらの影響を切り分ける対策も必要です。試験前には、テスト用治具やダミー負荷の品質も含めてチェックリストを用意し、トラブルの未然防止につなげることが重要です。
設計段階でのEMC対策の基本
EMC対策は、試験段階で行うだけでは不十分です。ノイズを「出さない」「受けない」設計にするには、構想・回路設計・レイアウトといった初期段階からの対策が必須です。本章では、基板設計や配線構造、コネクタ処理など、車載機器に特有のノイズ環境を意識した設計の基本方針とテクニックを解説します。
基板レイアウトの最適化
車載機器のノイズ対策において、プリント基板（PCB）のレイアウト設計は極めて重要な役割を担います。EMCの観点では、ノイズの発生源と伝播経路を最小限に抑えるレイアウトが求められます。とくに高周波信号やスイッチング電源を扱う回路では、その設計がEMIの発生量を大きく左右します。
基本となるのは、GNDプレーン（基板の接地面）を広く一体化させることです。信号のリターンパスを確保し、グラウンドループを避けることで、不要な放射や伝導ノイズの発生を抑えられます。また、高速信号線はできる限り短く、ストレートに配線し、インピーダンス整合にも配慮する必要があります。
さらに、ノイズ源となるブロックとセンシング系のようなノイズに弱いブロックは、基板上で物理的に分離する配置が効果的です。その際、ノイズの影響を遮るようなシールドパターンやビアの配置も有効です。
複数電源を使用する場合には、電源プレーンの分離やフィルタリング構成も検討します。アナログ／デジタル混在基板では、領域を分けてGNDを慎重に管理することが必須です。
基板レイアウトの段階でこうした工夫を凝らすことで、後工程の試験での不適合リスクを大幅に低減できます。
ケーブル・コネクタ部でのノイズ低減手法
基板設計と並んでEMC対策において重要なのが、ケーブルおよびコネクタ部のノイズ管理です。車載機器では、電源ラインや通信ライン、センサ・アクチュエータの配線が車両内を縦横に張り巡らされており、それらがノイズの「発生源」と「受信点」になり得ます。
まず、ケーブルはノイズを拾いやすいため、できるだけ短く、かつ平行配線を避けて引き回すことが基本です。特に高速信号やクロックラインは、ツイストペアケーブルやシールドケーブルを採用し、外来ノイズの侵入を防ぐ工夫が必要です。ケーブル同士の距離を取り、電源系と信号系を分離することも効果的です。
また、コネクタ部は接触不良やインピーダンス不整合が起こりやすいポイントであり、スパークや漏れ電流がノイズの原因になることもあります。接地構造を工夫し、信号の入り口・出口部分にはフェライトビーズやパスコンなどのフィルタ素子を挿入することが推奨されます。
配線の車体アースとの取り回し方や、シールド処理のGND接続位置にも注意が必要です。シールドを片側GNDに接続するか両端に接続するかの判断も、ノイズの周波数帯や構造に応じて最適化されるべきです。
このように、ケーブル・コネクタはノイズ経路の起点にも終点にもなるため、設計段階からの注意と明確な指針が、EMC対策全体の完成度を大きく左右します。
シールド・フィルタの効果的な配置と選定
EMC対策におけるシールドとフィルタの活用は、ノイズの発生源や伝播経路を物理的・電気的に遮断する有効な手段です。ただし、それぞれの設置位置や構造、特性に応じた選定と配置を誤ると、期待した効果が得られないどころか逆効果になることもあります。
シールドは、金属ケースやシールドシート、メッシュなどにより、電磁波の放射や侵入を防ぐ方法です。車載機器では、特にECUやセンサ、無線通信機器などノイズの影響を受けやすい箇所に適用されます。重要なのは、シールドのGND接続位置と方法であり、接続点が中途半端な場合、かえってアンテナとして機能してしまうことがあります。基本は360度接地、またはできるだけ短く太いGNDパスで接続することが推奨されます。
一方、フィルタにはノイズを電気的に除去する役割があり、代表的なものにはフェライトビーズ、LCフィルタ、π型フィルタなどがあります。これらは、対象となるノイズ周波数帯に適合する特性のものを選定し、信号の出入り口や電源ラインに配置します。過剰なフィルタ挿入は信号波形の劣化や遅延を招くため、設計初期から意図的に組み込むことが重要です。
シールドとフィルタは単独で使うのではなく、ノイズの種類と経路に応じて併用・最適配置することで、車載EMCの信頼性が大きく向上します。
高電圧系統（HEV/EV）への特別な配慮
ハイブリッド車（HEV）や電気自動車（EV）では、モーター駆動用のインバータや高電圧バッテリー、急速充電回路など、従来の内燃機関車にはなかった高電圧系統が搭載されます。これに伴い、EMC対策も一段と高いレベルが要求されるようになっています。
まず、高電圧回路ではスイッチング周波数が高く、大電流が急激に変化することで広帯域にわたるエミッションノイズが発生します。特にインバータとモーター間のケーブルは、強力な放射ノイズ源となり、無対策では他の電子機器に深刻な干渉を与える可能性があります。
このため、高電圧ラインには専用のシールドケーブルを使用し、ケーブルの両端を確実にGNDへ接続することが基本です。また、バッテリーマネジメントシステム（BMS）や車両制御ユニット（VCU）などの高電圧系統と低電圧制御系との間には、絶縁型DC-DCコンバータやフォトカプラなどでガルバニック絶縁を確保する必要があります。
さらに、EVでは充電中のEMIや無線充電時の磁界干渉も問題視されており、ISO 7637やISO 21498など、EV専用規格への対応も進められています。これらは高電圧サージ、雷インパルス、スイッチングトランジェントなどへの耐性評価が含まれており、実走行に即したEMC設計が求められます。
HEV/EVにおけるEMC対策は、単なるノイズ抑制にとどまらず、安全性や機能維持の基盤として扱うべき設計要素です。
まとめ
車載電子機器の高機能化が進む中で、EMC対策は単なる規格対応ではなく、安全性・信頼性・製品価値を守るための中核的要素となっています。CISPRやISOに基づく国際規格の理解はもちろんのこと、放射・伝導エミッション、イミュニティ評価を通じた実環境下での動作確認が不可欠です。
設計段階からノイズの流れを意識し、基板レイアウトやケーブル処理、シールド・フィルタの配置にまで配慮することで、EMC試験での不適合リスクは大幅に低減されます。特にEV・HEVといった高電圧システムにおいては、従来以上に高度な対策と絶縁・シールド技術が求められます。
車載EMCは「あとから調整」ではなく「最初から組み込む」設計思想が鍵となります。確かな理解と実践を通じて、製品品質と市場信頼の向上を図りましょう。