Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Zur Dekarbonisierung der Mobilität werden immer mehr Elektrofahrzeuge in Betrieb gesetzt. Durch die elektrischen Komponenten des Antriebs, durch das Laden der Batterie, wie auch durch andere in modernen Fahrzeugen eingesetzte, vielfältige, elektronischen Systeme entstehen in und um die Fahr-zeuge elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder. Notwendig ist eine Gesamtbeurteilung der Belastung durch diese Felder bezüglich der Einhaltung von Grenzwerten zum Schutz von Menschen. Das Projekt will ausgehend von den geltenden Vorgaben in der EU (insbesondere Länder mit Fahrzeugproduktion) die Schweiz-spezifischen Anforderungen beleuchten. Sollte sich weiterer Handlungsbedarf aufdrängen, wird ein Folgeprojekt für detaillierte Abklärungen aufgezeigt.
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Kurzbeschreibung
(Englisch)
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For the decarbonization of the mobility sector more and more electric vehicles are put into opera-tion. The electrical components of the power unit, through charging of the battery and the use of other various electronic systems in modern cars, electrical, magnetic and electromagnetic fields are generated within and around the cars. Therefore, an evaluation of the impact of the generated fields regarding exposure limits for human safety is needed. The project will address the requirements in Switzerland considering the specifications in place in the EU (specifically in countries with a car industry). Should a need for further actions be identified, a project for detailed evaluations will be presented.
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Publikationen / Ergebnisse
(Deutsch)
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Man könnte denken: Wenn Menschen mit einem Elektroauto unterwegs sind, dann sind sie vermutlich stärkeren elektrischen, magnetischen und elektromagnetischen Feldern (EMF) ausgesetzt. Eine Studie kommt nun zu einem anderen Schluss: In E-Autos gibt es keine höhere Belastung. Das legen umfangreiche Messungen während der Nutzung dieser Fahrzeuge nahe. Der Grund dürfte darin liegen, dass die Batterien und Elektromotoren wirksam abgeschirmt sind.
Zugehörige Dokumente
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Publikationen / Ergebnisse
(Englisch)
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One might think that when people are driving an electric car, they are likely exposed to stronger electric, magnetic, and electromagnetic fields (EMF). However, a study has now reached a different conclusion. Extensive measurements during the use of electric vehicles suggest that people are not more highly exposed while driving electric cars. The reason is likely that the batteries and electric motors are effectively shielded.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Deutsch)
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Zur Dekarbonisierung der Mobilität werden immer mehr batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (E-Fahr-zeuge) in Betrieb gesetzt. Durch die elektrischen Komponenten des Antriebs, durch das Laden der Batterie, wie auch durch andere in modernen Fahrzeugen eingesetzte, vielfältige, elektronische Systeme entstehen in und um die Fahrzeuge elektrische, magnetische und elektromagnetische Felder (EMF). Prinzipiell lässt sich aus technischer Sicht feststellen, dass unabhängig von der Antriebsart alle Fahrzeuge Immissionen elektromagnetischer Felder erzeugen. Dabei sind nebst den elektrischen Parametern der Komponenten das Design und die verwendeten Materialien wesentlich. Die Expositionssituation in Fahrzeugen weist die Besonderheiten auf, dass die Passagiere unter Umständen für Stunden gleichzeitig einer Vielzahl von Quellen verschiedenster Frequenzen auf engsten Raum ausgesetzt sind. Man befindet sich zudem in einem durch die Karosserie und metallbedampfte Scheiben (teil-)abgeschirmten Volumen.
Ziel dieses Projektes war es, durch Messungen an einer Auswahl von E-Fahrzeugen abzuschätzen, ob die zusätzlichen EMF-Immissionen durch den elektrischen Antrieb und der dazugehörenden Komponenten als Gesundheitsrisiko kritisch zu beurteilen sind und weitere, vertiefte Abklärungen notwendig sind.
Dazu wurde an einer kleinen Auswahl von seriengefertigten Personenfahrzeugen (5 E-Fahrzeuge rein-elektrisch und batteriebetrieben, 1 Fahrzeug mit Dieselmotor zum Vergleich) aus dem normalen Fahrzeugbestand umfangreiche Messungen der auftretenden nieder- und hochfrequenten EMF unter realen Betriebsbedingungen inklusive des Ladevorgangs vorgenommen, um die Immissionen auf Passagiere und sich in der Nähe des Fahrzeugs aufhaltende Personen beurteilen zu können. Da es aktuell keine spezifischen Vorschriften für EMF in E-Fahrzeugen gibt, wurden die Feldstärken der gemessenen EMF gegenüber international etablierten Grenzwertempfehlungen (ICNIRP) eingestuft.
Die so ermittelten Ergebnisse ergaben eher tiefe totale Grenzwertausschöpfungen aus allen Quellen: durchschnittlich im Bereich bis 5% für niederfrequente Magnetfelder und bis ca. 10% für hochfrequente EMF. Vereinzelt wurden höhere Peak-Messwerte von niederfrequenten Magnetfeldern bis ca. 50% der Grenzwerte festgestellt. Generell sind diese hohen Werte – wie bei Magnetfeldern im Allgemeinen üblich – häufig sehr lokalisiert. Durch die dynamische und komplexe Situation im Fahrzeug treten sie zudem oft nur sporadisch auf und stehen, soweit sie identifiziert werden konnten, kaum direkt mit dem elektrischen Antrieb im Zusammenhang. Die Messergebnisse der vorliegenden Studie stehen im Einklang mit anderen bisherigen Untersuchungen. Nicht untersucht wurde in diesem Projekt das kabellose Laden (Wireless Power Transfer).
Soweit die Resultate dieser Studie verallgemeinerbar sind, erscheint der elektrische Antrieb mit Energiebezug aus einer Batterie bezüglich zusätzlicher EMF-Immissionen als unproblematisch.
Ein Augenmerk muss unabhängig von der Antriebsart auf die weitere technologische Entwicklung gelegt werden, insbesondere was den Trend zu zunehmender Vernetzung und Digitalisierung anbelangt. Ein offener Punkt bleibt die ungenügende EMF-Regulierung für Innenräume von Fahrzeugen.
Zugehörige Dokumente
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Schlussbericht
(Englisch)
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More and more battery-powered electric vehicles (e-vehicles) are being put into operation to facilitate the decarbonisation of mobility. Electric, magnetic and electromagnetic fields (EMF) are generated in and around vehicles by the electrical components of the drive, through battery charging and from other diverse electronic systems used in modern vehicles. In principle, it can be stated from a technical point of view that all vehicles generate immissions of electromagnetic fields, regardless of the type of drive. In addition to the electrical parameters of the components, the design and the materials used are significant. A feature of exposure in vehicles is that passengers may be simultaneously exposed to a large number of sources of various frequencies in a very confined space for hours at a time. One is also in a volume that is (partially) shielded by the car body and window panes coated with vapour-deposited metal.
The aim of this project was to assess, through measurements on a selection of e-vehicles, whether the additional EMF immissions from the electric drive and associated components are to be judged critically as a health risk and whether further, more in-depth clarifications are necessary.
For this purpose, extensive measurements of the occurring low-frequency and high-frequency EMFs extant under real operating conditions, including the charging process, were carried out on a small selection of series-production passenger vehicles (5 e-vehicles purely electric and battery-powered, 1 diesel-motorised vehicle for comparison) from the stock vehicle market in order to be able to assess the immissions on passengers and persons staying in the vicinity of the vehicle. Since there are currently no specific regulations for EMF in e-vehicles, the field strengths of the measured EMF were classified against internationally established limit recommendations (ICNIRP).
The total exhaustions of the limit values thus determined from all sources were rather low, on average in the range of up to 5% for low-frequency magnetic fields and up to approx. 10% for high-frequency EMF. Occasionally, higher peak readings of low-frequency magnetic fields up to approx. 50% of the limit values were found. In general, as is common with magnetic fields in general, these high values are often very localised. Moreover, due to the dynamic and complex situation in vehicles, they often occur only sporadically and, as far as they could be identified, are hardly directly related to the electric drive. The measurement results of the present study are consistent with other previous studies. Wireless power transfer (charging) was not investigated in this project.
As far as the results of this study can be generalised, the electric drive with energy drawn from a battery appears to be unproblematic with regard to additional EMF.
Regardless of the type of drive, attention must be paid to further technological development, especially with regard to the trend toward increasing networking and digitisation. One outstanding issue remains the insufficient EMF regulation for vehicle interiors.
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Schlussbericht
(Französisch)
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Afin de décarboner la mobilité, de plus en plus de véhicules électriques à batterie (véhicules électriques) sont mis en service. Les composants électriques de l'entraînement, la recharge de la batterie et d'autres systèmes électroniques divers et variés utilisés dans les véhicules modernes génèrent des champs électriques, magnétiques et électromagnétiques (CEM) dans et autour des véhicules. D'un point de vue technique, on constate que tous les véhicules émettent en principe des champs électromagnétiques, quel que soit le type d'entraînement. Les paramètres électriques des composants, mais aussi la conception et les matériaux utilisés jouent un rôle déterminant à cet égard. Les véhicules présentent la particularité d'exposer les passagers à un grand nombre de sources de fréquences différentes dans un espace restreint, et ce parfois pendant plusieurs heures. De plus, l'espace où se trouvent les passagers est (partiellement) protégé par la carrosserie et les vitres métallisées.
L'objectif de ce projet était, sur la base de mesures réalisées sur une sélection de véhicules électriques, d'estimer si les émissions de CEM supplémentaires générées par l'entraînement électrique et les composants associés constituaient un risque critique pour la santé et si de plus amples vérifications étaient nécessaires.
Pour ce faire, ce projet visait à soumettre une petite sélection de véhicules de tourisme fabriqués en série (5 véhicules exclusivement électriques et avec batterie, 1 véhicule avec moteur diesel pour comparer) du parc automobile classique à des mesures approfondies des CEM à basse et haute fréquence générés dans des conditions de fonctionnement (et de recharge) réelles afin d'évaluer les émissions affectant les passagers et les personnes se trouvant à proximité du véhicule. En l'absence de réglementations spécifiques pour les CEM dans les véhicules électriques, les intensités des CEM mesurés ont été comparées aux recommandations internationales en matière de valeurs limites (ICNIRP).
Toutes sources cumulées, le pourcentage des valeurs limites atteint était plutôt faible, s'établissant en moyenne à 5 % ou moins pour les champs magnétiques à basse fréquence et environ 10 % maximum pour les CEM à haute fréquence. Des pics isolés atteignant jusqu'à 50 % environ des valeurs limites ont été constatés pour les champs magnétiques à basse fréquence. En règle générale, ces valeurs élevées sont très localisées – ce qui est souvent le cas pour les champs magnétiques. En outre, étant donné la situation dynamique et complexe à l'intérieur du véhicule, elles ne se manifestent que de manière sporadique et, lorsqu'elles ont pu être identifiées, il est rare qu'elles soient directement liées à l'entraînement électrique. Les mesures obtenues dans le cadre de la présente étude sont cohérentes avec celles d'autres recherches antérieures. Ce projet ne s'est pas penché sur la recharge sans fil (Wireless Power Transfer).
Pour autant qu'il soit possible de généraliser les résultats de cette étude, l'entraînement électrique alimenté par une batterie apparaît comme non problématique en termes de CEM supplémentaires.
Indépendamment du type d'entraînement, il convient d'accorder une attention particulière aux futures évolutions technologiques, notamment dans le contexte d'une interconnexion et d'une numérisation croissantes. La question de l'insuffisance de la réglementation en matière de CEM pour l'intérieur des véhicules reste en suspens.
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