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イイね!
2011年02月09日

本当は怖いフェライトコア

みんからユーザの書き込みを見ると、フェライトコアを後付でとりあえずどこかにつけるとノイズが減る!
という適当な感覚でフェライトコアを取り付けている人を良く見かけますが、
自動車ECUの技術屋である自分からするとトンでもないことです。

まず、フェライトコアはオカルトアイテムではありません。
れっきとした電子部品です。詳細なスペックシートがあります。

ノイズの除去を目的とする事が多いと見受けられますが、多分皆さんが普段ノイズとしてとらえているのはラジオなどの可聴域の雑音の事だと思います。

フェライトコアが扱う周波数帯は可聴域より遥かに上であり、単純に効果は出ません。
FMやAM帯に不要ノイズが乗っているならばそれらのノイズを除去するということが偶然出来るかもしれませんが、スペックシートも見ずに闇雲に色々な配線にフェライトコアを付けるのは大変危険です。

基本的にはフェライトコアは交流(時間的に電圧が変化している信号だと思っていただければOK)に対して働く素子です。
ここで重要なポイントは、フェライトコアはある周波数に対して抵抗となる。
抵抗に電圧をかけると電流が流れて発熱する ということです。

また、本来取り付けた線が伝えたい周波数の信号を吸収したり、反射したりしてしまうという危険もあります。

発熱する場合の危険としては、もともと雰囲気温度の高いエンジンルーム内でコアが発熱し、
メーカーの想定するワイヤの耐熱温度を超えたとしましょう。
ワイヤの中のシールド線や芯線が露出してショートするかもしれません。
ただの信号線なら良いですが、電源線とグランドであれば最悪の場合出火します。
(たいていの場合はヒューズが切れるので大丈夫ですが・・・)

そもそもその取り付けようとしているフェライトコアは車載向けなのでしょうか?
車載向けは防水・耐震・防塵・耐熱(-40℃~125℃)が原則です。
車載対応でない物を使用してケースが変形し、ワイヤにテンションをかけてショートや接触不良等を招きかねません。

さらに、その取り付けようとしているワイヤが扱う信号の種類や必要な周波数は判っているのでしょうか?
単にエンジンをかけようとしたらかからない。かかったけどウォーニングランプが点灯する。
といった症状なら危険は少ないと思いますが、もし走行中に不具合が発生したらどうするのでしょうか?

実は自己診断がターゲットとする不具合が発生しているのに、取り付けたフェライトが減衰させた事で
隠れてしまっていて、ある速度や温度に達した場合に唐突に危険なモードへと陥ることになるかもしれません。

判らないことには手を出さないが鉄則です。

部品メーカーは各自動車メーカーの厳しいノイズ規制、国ごとに設定されている規制に合格する為に、後付フェライト以前に色々な対策をしています。
・ノイズを食らっても誤動作しない
・ほかの部品の誤動作の原因となるようなノイズを出さない
という事の為に膨大な時間と費用をかけています。
自分もそういった仕事をしている一人です。

ノイズの世界は奥が深く、各部品単体、車に組み付けた状態、稼動状態、経年劣化まで含めて
保証期間中、場合によっては半永久的にバランスするべく神がかり的かつ余裕度のある定数(部品それぞれののスペックと思っていただければOK)を導き出すために大変な努力をしています。
(見えないだけで部品の内側にきちんと対策部品が実装されています。)

(実のところワイパーや電動ミラー、ウォッシャー用のポンプ等のモーターは昔は結構酷いノイズ出てましたが・・・ そういった危険なやつらにも負けないように作ってます。)


もちろん、ユーザーが変な事を行う場合も想定したりしていますが、
その想定を超えることを行った場合にこれらの努力が水泡に帰すという事を心してください。

だからこそ僕はあまり自分の車をいじりません。
特に電子系は判る分だけ不明点が多いところは怖くて弄れません。

フェライトコアの基礎知識
http://www.murata.co.jp/products/emc/basic/ferrite/reason.html


本当に不要なノイズがある線に乗っている場合に対策が必要であれば、
以下の測定器を使用します。

・オシロスコープ     ・・・電圧、電流からノイズの形を見る (FFTで簡易的にスペアナの代わりも出来る)
・スペクトラムアナライザ ・・・ノイズの周波数成分を分析する
・インピーダンスアナライザ ・・・ 対策部品や作ったフィルタの周波数特性を測定する
・ネットワークアナライザ ・・・ 対策後に理想的な終端抵抗となっているか確認する等
・各種プローブ ・・・ 測定による影響を最小限に抑える事、正確な値を測定する為に色々必要です
・電波暗室 ・・・ 外来ノイズの影響を受けずに測定したり、微小なノイズを受けるのに必要です。

これらをそろえようとすると軽く億を超えます。
逆に言うとこれらが無ければ効果的で不具合を出さない対策は不可能です。
ブログ一覧 | 改造 | 日記
Posted at 2011/02/09 00:04:34

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この記事へのコメント

2011年4月1日 23:38
はじめまして。

コメント失礼します。

ご質問ですが…TDKさんから出ているフェライトコアで車用…アーシングに付ける。と書かれている商品がありますが…もし車に付ける場合、取り付けても大丈夫ですか??
その場合気を付けないといけないポイントなどありますか??
コメントへの返答
2011年4月2日 1:44
結論からすると、アーシングラインには付けない方が良いと思います。

アーシング・・・すなわち、あるパーツのGND電位を強化する事が目的ですね。(主にボディアースとの接点増強、ワイヤハーネス強化)

部品メーカーは規定したハーネスやボディ接点がGNDとなり、それらへの帰還電流については詳細な評価をしていると思います。

しかし、追加でアーシングを行うと、評価時に想定していないGND経路が出来ることになり、オススメ出来ません。部品メーカが評価していないということは車両メーカーからチェックを受けておらず、何が起こるか分からないという事です。

また、GNDの強化が目的なのに、アーシングするラインにフェライトコアによるインダクタンス、インピーダンスを付与する事はむしろGND浮き(GNDよりも電位が高い状態)を生み出すおそれがあってあまり良くないと思います。

もし付けるとすれば、付けたい部品のIGもしくは+B(バッテリ直)ラインコネクタ直近部です。
誤って信号ラインにつけないようにしてください。特にCANや車輪速とか・・・


しかし、実はこの電源ラインに付ける行為も一概に良いとは言えません。
なぜなら、電子部品の電源ラインには必ずと言って良いほどフィルタが構成されているからです。

特に伝導ノイズを出さないようにと電源側へ付けているフィルタは効かせる周波数帯を厳密に狙って設計しており、外部にフェライトを付けることにより、
フィルタの次数が代わり、狙いの周波数からずれる事があります。

すると、今まで抑制されていたそのパーツのノイズが実はむしろ外に伝導してしまうという本末転倒な事が起こる可能性があります。

まぁ、他のパーツにもそういったノイズを除去するフィルタがついていますし、いきなりクリティカルな事にはなりにくいと思いますが、
出来れば最初は制御系や駆動系のECUへの取り付けは避けて、車内のオーディオ等の快適装備でお試しください。

しみっちゃんさんがつけようと思っているのは
これですか?

http://www.tdk.co.jp/tjfx01/j9a15_zcat.pdf

これであれば主に効いてくるのが100MHz以上の高周波なので、電源ラインが必要とするDC成分をカットする事は無いので問題無いと思います。

といっても、ノイズやフィルタの世界は本当に奥が深く、パーツの内部回路が分からないとどうなるかは一概に言えないというのが実情です。
しかも簡単に実測出来るシロモノでないので大変・・・

古い車で無ければアーシングも追加のノイズ対策もほぼ必要ないというのが僕の見解です。

古い車であれば、もともとのボディーアースポイントの接点が錆びていないかを確認したり、メーカーが標準でハーネスを用いてアースしている場所があればそこに並行してハーネスを追加する等した方が良いと思います。

変な経路を作らない がミソです。

長々した返答ですみませんがご参考になれば幸いです。
2013年11月9日 18:12
はじめまして(^^)
フェライトコアが余ってるから付けようと軽い気持ちで付けたところ、ソニックヴォイスという信号を拾って音声を流す装置が誤動作しだし、おかしいな…と思って検索した所、ここに行き着きました!

内容を拝見させて頂いたところ、良いお勉強になったと共に危機感を感じましたので拡散させて頂きますね(^^)d

多くの方が自分と同じ様に、取り敢えず付けとけば何かしら良くなるだろうと勘違いしてるので(^-^;
コメントへの返答
2013年11月14日 9:00
毒電波さんはじめまして。

フェライトやコイルは本当に使用が難しい素子の一つで今は転職してしまっていますが、元職では非常に苦労しました。

市販のハンディタイプの計測器では中々上手いこと使いこなせないと思います。

ソニックヴォイス面白そうですね。
僕のインプちゃんは鍵しめてもなーんも音しないので検討してみようかなw
2014年1月2日 12:50
初めまして
かなり前のブログへの
コメント申し訳ございません。

当方車のノイズで悩んでおり
フェライトコアの検索で
nesuke様のブログに
たどり着きました。

車両はアルトワークスのH7年式で
e-manage にて制御しているのですが
回転リミッター9000回転のところ
8000回転付近でノイズが入り、燃料カットされます。

デスビ車両なので、デスビ内のピックアップコイルで
回転を認識しているようで、そこからの配線を
シールド線にするとかなり軽減されました。
(フェライトコアをこの線につけたところ、ノイズが無くなりましたが
正確な回転を認識できず、空燃比がかなりおかしくなりました)

しかし、ノイズがどこから出ているのかは
わからず、恐らくオルタネーターかと考えています。
(電装品は少ないため)

そこで、オルタネーターの電気が発生している線と
e-manageの電源線にフェライトコアを
つけようと思っているのですが
問題ないでしょうか?

文章だけで難しいと思いますが
何かわかりましたら、教えていただけないでしょうか?

よろしくお願いいたします。
コメントへの返答
2014年1月2日 17:38
z1fさん初めまして。

コメントありがとうございます。
大変申し訳無いのですが、ノイズについては奥が深く正しい測定を行わないと対策が打てないのが本当のところです。
(どこをグランド基準にとってどのInputに対してノイズとなっているのか?
コモンモードなのか、ノーマルモードなのか、
そもそも本当にノイズなのか?)

ノイズをどのように観測したのか判らない(e-manageのロギング機能?)
+ノイズ源が判らない
+ノイズの種類が判らない
+問題となっている周波数が判らない

という状況では正しい対策が打てない状況です。

■nesukeの勝手な推測

①デスビからのノイズは純正部品メーカは必ず電源変動試験の一環として対策しているはず。

②オルタ直近には何が起こるかわからないのであまり付けたくない

③e-manageの中身を拝見すると、キャパシタが全体的に少ない。
 ・統合ICやレベルコンバータ、FPGAのようなものが見える割にノイズ対策部品が少ないように見えます。
 ・整流Diやチョークコイル、タンタルは見られるけど大きなアルミ電解が少ない?

④シールド線にしたらノイズ軽減したということで、キャパシタンスが増えると良い傾向がある?
(ただし、実はシールドも奥が深く、シールド自体を接地させるか、片側接地させるか、両端浮かし等で変わってくるので何とも言えず…)

⑤e-manage電源ライン直近にフェライトコアをつける分にはおそらく問題無い。
・CANや回転数モニタのラインでは無い
・電源ラインの理想はひたすらに平坦である事であり、
 フィルタしてしまう事による影響はe-manage側には無い
(※ただしフェライトの効果があるかは判断出来ない)

⑥実はノイズではなく、デスビからのサージ電圧が原因ではないか?
 回転が上がってくると電圧が下降してくるまでに次のピークが来ることになるのが原因ではないか?

⑦ ⑥が真である場合、④のシールド化で効果がある説明になるかも

と、ずいぶん色々書きつつ勝手な推理をした結果私の中では
・電源ラインにキャパシタを付けたい
・回転数モニタに影響しないフィルタを設計してきっちり対策したい
という結論になってしまったのですが…
フェライトを付けても良いかどうかと言われると、以下のようになります。

■結論
e-manage電源ラインにフェライトコアをつけてもクリティカルな事にはならないと思われる。
■注意
念の為走行せず吹かして様子見てください。


ちなみに、私が仕事で原因究明をお願いされたら
真っ先にそのe-manageをばらして
回転数モニタを行っている入力ポートの電圧をオシロスコープで確認します。


結局車両というのは安定性を考えると純正状態が一番なんですよね…
何故なら技術者が高価な機材を使って部品毎に対策しているわけですから、それを弄くるというのはかなり難しいのです。
最近は安いオシロスコープも出てきましたが、
車両に対して使うと耐圧が不十分でプローブや下手をすると入力チャネルを壊したりするのでそれも難しい。

弄りたくなる気持ちも凄くよくわかります。自分もインプちゃん弄りたい。けど怖い…w
という事でお力になれず大変申し訳ないのですが是非トライしてみてください。
2014年1月2日 20:45
お忙しいところ、丁寧な説明
ありがとうございます。

http://minkara.carview.co.jp/userid/1600008/blog/31823876/

にて書いているのですが、
e-manage ultimateのログで見ております。

レブリミッターは9000ですが、それまでに
燃料カットが入っております。

純正コンピューターはデスビのピックアップにて
回転を見ており、
e-manageのログは
回転信号や点火信号で回転数を見ております。

デスビのピックアップの配線は
e-manageには結線していなくても
ノイズが入るので、e-manageからでは
ないかな?
とも思っています。

nesuke様の仰るとおり
デスビからのものかも?

シールド線は室内側については
シールドをアースに落としております。

普通なら何回転でも出ると思うのですが
現象は8000回転以上回さないと出ないので
そういうもの?
とも考えています。

できればe-manageとかつけたくないのですが
今回、エンジンもタービンも、かなりいじってしまい
燃料が全く足りなくなったので
やむなく導入しております。

ノーマル戻しをして検証もしたいのですが
そういうわけにもいかなくなり
困ってしまっています。

ところで、e-manageに
キャパシタをつけるというのは
e-manageの電源とアースに
電解コンデンサーをつけるということでしょうか?

その場合、何μFぐらいでしょうか?

お忙しいところ申し訳ございませんが
よろしくお願いいたします。


コメントへの返答
2014年1月3日 0:44
z1fさんすみません。
ページ拝見しました。

おそらく私の予想は全く外れてます。

ログデータを見るとe-Manageの回転数はきちんととれてるとの事。
e-manageが何msで復帰するか、ロギングのサンプリング間隔が何msかわかりませんが(4ms?)、もし電源不安定となってI/J出力がおかしくなっているのならばその他のデータも落ちるのではないかと思います。
ところが実際は継続して取得出来ているのでe-manageの電源にノイズが乗っていて不調となっているとは考えにくくなってきました。

ということでキャパシタ追加やフェライト追加は辞めておいた方が良いと思います。

私はブレーキECUのマイコンとその周辺回路、YGセンサや圧力センサの担当をしていたため、エンジンECU周りに詳しくないのですが、鈴木メカニックさんが言っていたプレッシャセンサへのノイズについて調べたほうが良いかもしれません。

プレッシャセンサの値はe-manageはモニタしているだけですよね?

e-manageはI/J入力噴射率や時間を入力して補正マップやその他情報を元に再計算して出力している⇒純正ECUはレブリミット機能でそもそも燃料カット出来るので失火する。 というような理解で良いのでしょうか?

もしかするとe-manage側はプレッシャセンサの値にデジタルフィルタやA/DコンバータにRCフィルタが入れてある等の処理をしているので問題なく値がとれているように見え、純正ECUはノイズをもろに見てしまっているのかもしれません。

この辺りはまったくの想像なのでヒントにでもなれば幸いです。

とりあえずe-manageの電源安定化は行っても悪さする恐れはそれ程無いけど、改善するとも思えない…

であればリスクを増やすよりも脇においておいたほうが良さそうというのがわたしの感覚です。

私も以前デジタル出力の油圧センサが出してくる異常値に悩まされたことが合ったのですが、これは油圧センサ内部ICのロジックに問題があって特定の電源変動パターンで極稀に変な値が出るというパターンでした。

しかもマイコン側で異常値をFIRフィルタで落としてしまっていて問題を隠蔽する方向に働いていたというやっかいな案件がありましたが、もしかすると似たような事が起きているのかもしれません。

複数のECUが絡むとやっかいですよねぇ…

プロフィール

「ヤリスの無理矢理感があんまりだわ…>2000年以降に活躍した国産WRCマシン(インプレッサ・SX4・86・ヴィッツ)
http://carview.yahoo.co.jp/news/market/20160818-10250048-carview/?sid=cv
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愛しのアストラルイエローのインプたんからフォレスターに乗り換えました。 更に最近WRX STI 20th Anniversaryモデルへ乗り換えました。 ...
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