La compatibilità elettromagnetica EMC (ElectroMagnetic Compatibility) è un requisito che devono avere moltissimi prodotti la cui vendita è soggetta a specifici regolamenti in base al mercato di destinazione. Lo è per l’apposizione della marcatura CE sui prodotti elettrici venduti nell’Unione europea, ma anche per l’omologazione dei veicoli. Più è alto il numero di centraline e componenti elettronici, più è critica la valutazione delle prove in capo al Costruttore. È il motivo che ha reso la compatibilità elettromagnetica delle auto nuove uno dei test obbligatori di primaria importanza per l’omologazione dei veicoli nell’Unione europea. Come si testa la compatibilità elettromagnetica delle auto? Ne parliamo con l’ing. Pietro Vergani, Business Unit Manager Commercial Product TÜV Italia, che ci ha spiegato come funziona il laboratorio EMC del Centro TÜV Italia a Volpiano.

A COSA SERVONO I TEST DI COMPATIBILITA’ ELETTROMAGNETICA DELLE AUTO?

La legislazione che regolamenta le interferenze elettromagnetiche è diventata negli anni sempre più stringente, sia per prevenire i rischi diretti per la salute umana dovuti all’esposizione a fonti elettromagnetiche, sia per minimizzare possibili rischi di malfunzionamento dovuti a interferenze elettromagnetiche. Il requisito della compatibilità elettromagnetica per i veicoli, ad esempio, deve essere soddisfatto da tutti i Costruttori per ottenere il rilascio dell’omologazione di un’auto. In qualità di ente di omologazione accreditato e riconosciuto, il TÜV Italia (che fa parte del gruppo TÜV SUD) assiste i Costruttori di veicoli (e non solo) sia nelle prove di validazione, sia nell’omologazione della compatibilità elettromagnetica prevista dal regolamento UE 2018/858. Le prove di compatibilità elettromagnetica per le auto hanno quindi lo scopo di verificare la sicurezza relativa all’immunità ai campi elettromagnetici ed ai livelli ammessi di emissione elettromagnetica.

CENTRALINE ELETTRONICHE 20 VOLTE PIU’ NUMEROSE SULLE NUOVE AUTO

Le prove di immunità e compatibilità elettromagnetica auto sono diventate sempre più importanti per l’omologazione al crescere delle centraline elettroniche a bordo. Un’auto nuova recente ha un numero di centraline 20 volte maggiore rispetto a un’auto di alcuni anni fa. “Per fare un esempio, quando le auto avevano il sistema elettrico molto più scarno, l’ottemperanza al requisito legislativo era più immediata e semplice”, spiega Pietro Vergani. “Una volta verificato l’impianto di alimentazione, accensione e illuminazione e dei sistemi a contorno, diventava molto semplice riuscire a valutare questo aspetto. Oggi anche la gestione della sicurezza e della compatibilità elettromagnetica è arrivata a livelli molto alti ed è un test abbastanza critico per i Costruttori”.

IL LABORATORIO TÜV ITALIA PER LA COMPATIBILITA’ ELETTROMAGNETICA

La compatibilità elettromagnetica delle auto nuove, come la sicurezza elettrica e la sicurezza generale del veicolo, sono requisiti per i quali i Costruttori di veicoli condividono la responsabilità con i fornitori ai fini della qualifica tecnica e dell’omologazione. Sia i produttori di componenti sia i Costruttori di auto si rivolgono al TÜV Italia per verificare l’immunità elettromagnetica di sistemi (ad esempio un inverter per auto elettriche simulandone il funzionamento reale sull’auto), sia di veicoli. Il luogo dove vengono eseguiti i test indoor è il laboratorio EMC del Centro TÜV Italia di Volpiano. Qui è presente una grande camera semi anecoica (“semi” perché il pavimento non è rivestito come le pareti per far rimbalzare le onde elettromagnetiche, ma ha dei rulli passivi per simulare il funzionamento dei veicoli per prove a distanza  fino a 10 metri dalle unità sottoposte alle prove EMC). Nella camera semi anecoica del laboratorio EMC TÜV Italia vengono effettuati test elettromagnetici di vario tipo:

• immunità, per valutare se l’auto o il sistema sottoposto alla prova è perturbato da un campo di radiazioni elettromagnetiche esterne;
• emissione, per valutare il livello delle radiazioni elettromagnetiche che vengono emesse durante il normale funzionamento verso l’esterno;

Entrambe le prove di compatibilità elettromagnetica si possono effettuare per valutare emissione e immunità condotte da 9 kHz a 110 MHz (cioè attraverso un cavo elettrico, ad esempio attraverso i cavi ad alta tensione delle auto elettriche) e radiate da 10 kHz a 26 GHz, che si propagano nell’ambiente di prova. In aggiunta è possibile anche seguire test in radio frequenza sulle unità RF (come unità wireless wi-fi, bluetooth, etc.)

COME SI EFFETTUANO LE PROVE DI COMPATIBILITÀ ELETTROMAGNETICA SULLE AUTO

Come per i test tecnici obbligatori per l’omologazione, anche il requisito della compatibilità elettromagnetica auto viene valutato verificando qual è la configurazione tecnica del veicolo che è testato sempre in allestimento full optional, quindi con tutte le centraline previste dal Costruttore. “Il criterio principale con cui si definiscono le centraline da sottoporre alla prova di compatibilità elettromagnetica è quello della sicurezza. Ad esempio una centralina elettronica che controlla la funzione ABS ha sicuramente la necessità di ottemperare a criteri di validazione maggiori rispetto a una centralina che gestisce l’alzacristalli elettrico”. Per valutare la compatibilità elettromagnetica di un’auto nuova da omologare come prototipo pre-produzione, possono servire fino a 2 giorni di prove. Quando invece il servizio tecnico del TÜV Italia assiste un Costruttore nella fase di sviluppo di un nuovo modello, le prove di validazione possono richiedere fino a 30 giorni per ogni singola unità elettronica a bordo veicolo, coinvolgendo anche decine di campioni differenti. In questo caso però si considerando anche condizioni di prova più severe rispetto ai criteri minimi di sicurezza previsti dal regolamento UE n.10 per la compatibilità elettromagnetica.  “Un’auto ha componenti elettrici che possono essere più critici di altri a livello di validazione, mentre a livello di omologazione il requisito minimo è trasversale ed è lo stesso per tutti i sistemi o componenti”.

COMPATIBILITA’ ELETTROMAGNETICA AUTO ELETTRICHE E ICE: QUALI DIFFERENZE

Riguardo alla compatibilità elettromagnetica delle auto con batteria al litio cosa è cambiato negli ultimi anni? “Nel tempo anche la legislazione stessa – Regolamento ECE-ONU R10 – è stata più volte aggiornata per stare al passo dei veicoli elettrici. Uno dei test più significativi per i Costruttori di veicoli elettrici è proprio la compatibilità elettromagnetica durante la ricarica della batteria al litio, che si aggiunge ai test di compatibilità elettromagnetica effettuati sui veicoli tradizionali. In base alla soluzione di ricarica del Costruttore possiamo eseguire tutti i test presso il laboratorio TÜV Italia di Volpiano o presso i laboratori TÜV SUD in Germania per soluzioni più specifiche, ad esempio con Fast Charger. Nel caso specifico delle auto elettriche però non c’è alcuna differenziazione per le restanti prove sul fatto che si stia verificando una batteria ad alta tensione, un motore di trazione o un motore del tergicristallo”.

Se vi state chiedendo perché su una batteria al litio separata dall’auto non si può valutare la compatibilità elettromagnetica, ecco la spiegazione. “La sola cella di una batteria non ha una suscettibilità del campo elettromagnetico, per cui se spacchettiamo un pacco batteria, la sola cella non è omologabile perché non ha una struttura che si può verificare dal punto di vista del campo elettromagnetico. Lo stesso vale per i moduli di celle, poiché, finché non c’è un’elettronica che li analizza e li collega e ne determina il livello di energia e i flussi di corrente, non è verificabile dal punto di vista della compatibilità elettromagnetica. Quindi nel caso delle batterie di trazione dei veicoli, l’unità più piccola che si può verificare è il sottogruppo con BMS, che è normalmente l’unità di gestione di un insieme di celle o di moduli rispetto al quale si può valutare la compatibilità elettromagnetica”.