車載 OBC の主トランス：なぜここは三層絶縁電線（TIW）の出番ではないのか

本稿は、車載充電器（OBC, On-Board Charger）と車載 DC-DC コンバータの電源・磁性部品の設計および調達エンジニアに向けて書いています。OBC の主トランス用の巻線を探していて、三層絶縁電線（TIW, Triple Insulated Wire）を使うべきかどうか知りたい、という方もいるでしょう。先に結論を述べると、OBC の主トランスは基本的に TIW の出番ではありません——その前には4つの壁（温度、認証、体系、技術）が立ちはだかっています。本稿ではこの4つの壁がなぜ成り立つのかを一つずつ説明し、車両上で TIW が使われうる唯一の隙間——Tier-2 の補助電源——についても率直に指摘します。本稿が示すのは方向性と判断基準のみで、大晉製品の数値はすべて「承認書による」ものとします。

1. まず、両者がそれぞれどの世界にいるかを見極める

「TIW を使うべきかどうか」をはっきりさせるには、まず2つの異なる世界を区別する必要があります：

• 車載 OBC の世界：OBC は系統の交流を高圧直流に変換してバッテリーを充電する車載装置です。一般的な出力は単相 3.3／6.6／7.2 kW、三相 11／22 kW（11 kW は電気自動車の標準装備になりつつあります）で、400 V と 800 V の2種類のバッテリーシステムに対応し、主電力段のスイッチング周波数は数百 kHz（約 400～600 kHz、1 MHz の試作例もあり）に収まることが多いです。その設計と認証は、車載電子機器の体系に従います。
• TIW の世界：TIW の承認書は、UL 2353／IEC 62368-1 Annex J（情報通信機器および映像音響機器の安全規格）、ならびに IEC 60601-1（医療機器、承認書による）という安全規格上の絶縁体系で評定されたものです。この体系は車載 OBC の認証体系ではありません。

2つの世界では、評定の対象、評定の基準、評定の機関がいずれも異なります。TIW 承認書の「情報通信／医療の安全絶縁」をそのまま車載 OBC 主トランスの採用根拠にすることは、参照すべき文書を取り違えることに等しいのです。これが、以下に述べる4つの壁の根源でもあります。

2. 4つの壁を一覧で

• 温度の壁 — 車載 OBC 主トランスの条件：エンジンルーム／パワーモジュールの環境。車載受動部品は AEC-Q200 の温度グレード（Grade 0：−50／−40 ～ +150 °C、エンジンルーム向け）に従い、さらに ISO 16750 の気候／機械／化学の複合ストレスが重なる；TIW（承認書が属する体系）の位置づけ：電線の熱等級は材料の熱的耐久性の分級（大晉は最高 F 種・155 °C、承認書による）で、ITE／医療の安全規格で評定されたもの。車載の複合環境に対する完成品の認証ではない
• 認証の壁 — 車載 OBC 主トランスの条件：AEC-Q200（受動部品の車載認定、トランス／インダクタを明記）＋ ISO 16750 ＋ ドイツ系 OEM の LV124；TIW（承認書が属する体系）の位置づけ：UL 2353／IEC 62368-1 Annex J（ITE／AV の安全絶縁）＋ IEC 60601-1（医療、承認書による）。車載の体系ではない
• 体系の壁 — 車載 OBC 主トランスの条件：主電力の磁性部品は、高周波・大電流下の銅損を解決するため、プレーナ（planar）とリッツ線（litz）による巻き方が主流；TIW（承認書が属する体系）の位置づけ：TIW は単線の細い導体＋厚い三層絶縁で「沿面距離不要の強化絶縁」を目的とするもの。主電力の巻き方ではない
• 技術の壁 — 車載 OBC 主トランスの条件：3.3～22 kW、400／800 V、数百 kHz～1 MHz。高い電流密度、高周波銅損、厳しい放熱条件；TIW（承認書が属する体系）の位置づけ：細い単線の TIW は許容電流と高周波銅損の性能に限界があり、主トランスの主巻線には不向き

以下、壁ごとに説明します。

3. 温度の壁と認証の壁：量の意味が違い、体系が違う

温度の壁のポイントは「十分に熱に耐えるか」ではなく「どの種類の分級か」です。 車載受動部品の温度分級は AEC-Q200 に従います：Grade 0 の動作範囲は +150 °C まで（エンジンルーム向け）、Grade 1 は +125 °C、Grade 2 は +105 °C、Grade 3 は +85 °C までです。大晉の電線の最高熱等級は F 種・155 °C（承認書による）ですが、この 155 °C は材料の熱的耐久性の分級であり、AEC-Q200 Grade 0 の +150 °C（複合環境下における完成品の動作／生存の分級）とは同じ種類の量ではありません。電線の熱等級は、完成品である磁性部品の車載温度グレードと等しくもなければ、それを代替するものでもありません。電線の熱等級とシステム／完成品の熱等級は別々の登録に属します。詳しくは電線の熱等級と絶縁システムの熱等級をご覧ください。

認証の壁は、体系全体の違いです。 車載電子機器が通過しなければならないのは、AEC-Q200（受動部品の車載認定。トランスやインダクタなどの磁性部品を明文で含む）、ISO 16750（道路車両の電気・電子機器の環境条件と試験。一般、電気的負荷、機械的負荷、気候的負荷、化学的負荷の5部構成）、そしてドイツ系自動車メーカー連合（Audi／BMW／Daimler／Porsche／Volkswagen など）が策定し、ISO 16750 より厳しいことが多い LV124 です。TIW の承認書はこの体系の中にはありません——それは ITE／医療の安全絶縁の評定です。注意点として、大晉には撚線型の製品（TLW-B7S、7本撚り）もありますが、これも ITE 安全規格体系下の 130(B) 部品であり、車載の資格ではありません。体系が異なる以上、互いに代用することはできません。

4. 体系の壁と技術の壁：主トランスはなぜ細い単線の TIW を使わないのか

OBC の主トランスは、高周波・大電流・高電力密度の電力用磁性部品です。数百 kHz 以上では、巻線の高周波銅損（表皮効果と近接効果）が設計上の主戦場となり、業界の主流の解法はリッツ線（litz。多数の細い素線に電流を分散）とプレーナトランス（planar。PCB／銅箔の層で巻線を構成し、電力密度を高める）です。これが「体系の壁」です。主電力の巻線はもともとこの2つの道を進むものであり、単線の出番ではありません。

TIW の設計上の位置づけはちょうど正反対です——比較的細い単線のエナメル線に厚い三層絶縁を施したもので、その価値は1本の線で強化絶縁（Reinforced）を満たし、沿面距離や絶縁テープを省いて、低～中出力のトランスを小型化できる点にあります。これを OBC 主トランスの大電流主巻線に当てはめると、細い単線の許容電流と高周波銅損の性能が「技術の壁」になります。主電力を担うにはリッツ線の多数素線による分流か、プレーナの幅広い銅箔が必要であり、厚い絶縁をまとった1本の線を太くすることではありません。800 V システムでは巻数比が倍になるため二次側電流は低く（約半分）、電流面の負担はやや緩和されますが、主電力巻線の巻き方の選択がそれで単線の TIW に変わることはありません。

一言で言えば、主トランスという階層では、巻き方と許容電流という物理的条件が細い単線の TIW を門前で止めているのです。これはブランドや承認書で補えることではありません。

5. 唯一ありうる隙間：Tier-2 の補助電源

率直に言えば、車両上に TIW の居場所がまったくないわけではありません——ただしそれは主電力ではなく、Tier-2 の補助電源です。OBC や車載 DC-DC の内部には通常、絶縁型のバイアス／補助電源（bias power supply）、ゲートドライブ用絶縁トランス（gate-drive isolation transformer）、そしてフライバック（flyback）の補助巻線が別途あります。これらは低出力でありながら、高圧バリアを越えて強化絶縁を行う必要がある場面です——まさに TIW の「1本の線で強化絶縁を完結させる」強みが活きるところで、業界でも実際にこの種の小型絶縁トランスに TIW が使われています。

ただし、この隙間には率直な但し書きがあります。Tier-2 であっても、車載用途では完成品の磁性部品を AEC-Q200／ISO 16750／LV124 の車載認定に通さなければなりません。 電線の承認書がカバーするのは材料（型番と線径範囲、承認書による）であり、完成品が車載認定を通過したことを意味するものではありません。言い換えれば、車両上で TIW が「現れうる」場所はこれらの Tier-2 補助巻線ですが、「完成品が車載認定を通るかどうか」の責任は依然として完成品である磁性部品の設計側にあり、電線の承認書1枚で肩代わりできるものではありません。この隙間を評価するには、まず完成品の車載認定を誰が担うのかを明確にしてください。

選定の第一歩（B 130 °C vs F 155 °C など）については選定ガイドをご参照ください。