(Fonte: Car Radiation)

Il rapido progresso delle tecnologie veicolari, in particolare l’integrazione di batterie ad alta capacità, componenti elettronici complessi e sistemi di comunicazione di bordo, ha portato all’emergere di vettori di rischio non tradizionali.

Uno di questi vettori, spesso sottovalutato ma sempre più rilevante, è la radiazione elettromagnetica generata all’interno dell’ambiente del veicolo. A differenza dei pericoli automobilistici convenzionali, come le emissioni di particolato o l’affaticamento dei componenti, la radiazione elettromagnetica non è percepibile attraverso i sensi umani e pertanto viene spesso trascurata nelle valutazioni iniziali della sicurezza dei veicoli.

Tuttavia, prove scientifiche sempre più numerose hanno dimostrato che le emissioni elettromagnetiche, anche quando operano entro soglie nominali o regolamentate, possono rappresentare un rischio biologico persistente, in particolare in condizioni di esposizione cronica .

Ciò ha spinto le agenzie di regolamentazione, gli enti di sanità pubblica e i produttori di veicoli a rivalutare la progettazione e i quadri operativi per le piattaforme di veicoli emergenti, in particolare nel contesto dei veicoli elettrici e ibridi elettrici (EV e HEV).

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Definizione e classificazione delle radiazioni

Nel contesto della sicurezza dei veicoli, le radiazioni si riferiscono all’emissione e alla propagazione di energia attraverso un mezzo o il vuoto sotto forma di onde elettromagnetiche o particelle.

Per le applicazioni automobilistiche, la preoccupazione principale riguarda lo spettro elettromagnetico, in particolare la regione non ionizzante.

Radiazioni non ionizzanti

Campi elettromagnetici (CEM) a bassa frequenza , tra cui radiofrequenza (RF), microonde e componenti a frequenza estremamente bassa (ELF). Questa forma costituisce il profilo di radiazione dominante osservato nei veicoli elettrici e ibridi.

Numerosi studi hanno indicato che l’esposizione prolungata a campi magnetici ELF (in particolare nell’intervallo di decine o centinaia di hertz, tipico dei sistemi di trazione elettrica degli autoveicoli) può indurre risposte biologiche misurabili. Tra queste, l’interferenza con la segnalazione neuroelettrica, la generazione di stress ossidativo e potenziali collegamenti con effetti sulla salute a lungo termine in scenari di esposizione prolungata .

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Tipi di radiazioni nelle automobili

I campi elettromagnetici (CEM) all’interno dei veicoli moderni, in particolare quelli alimentati da sistemi elettrici o ibridi, hanno origine da molteplici fonti. Tra queste rientrano sia le emissioni intenzionali legate al funzionamento del veicolo, sia i campi accidentali generati come sottoprodotto della distribuzione di energia e del funzionamento dei componenti.

Lo spettro dei campi elettromagnetici rilevati nei veicoli spazia dai campi magnetici statici ai segnali RF ad alta frequenza.

Campi elettromagnetici provenienti dai componenti del gruppo propulsore

I sistemi di propulsione elettrici e ibridi utilizzano pacchi batteria ad alta capacità, inverter CC/CA ed elettronica di potenza a commutazione per alimentare e controllare il motore di trazione. Ciascuno di questi sottosistemi introduce caratteristiche caratteristiche elettromagnetiche nell’ambiente della cabina:

Campi magnetici statici (SMF): prodotti da circuiti a corrente continua (CC), inclusi pacchi batteria e linee bus CC. Questi campi sono unidirezionali e persistono senza oscillazioni.
Campi a frequenza estremamente bassa (ELF): derivanti dal funzionamento a corrente alternata (CA) di inverter, caricabatterie e sistemi di motori ausiliari. Questi campi operano tipicamente nell’intervallo 20-300 Hz, con componenti spettrali dominanti intorno a 50-100 Hz. Questi campi rappresentano il principale problema di salute nei veicoli. Appartengono al tipo di effetto “non termico” (il più pericoloso) sull’organismo e sono classificati come “possibilmente cancerogeni” dall’OMS a causa di risultati relativi al rischio di leucemia infantile.
Emissioni a radiofrequenza (RF): emesse da moduli di comunicazione integrati come Bluetooth, Wi-Fi, modem LTE e sistemi di accesso senza chiave. Questi operano nella gamma MHz-GHz e sono soggetti a standard sulle emissioni irradiate.

È stato riportato che le intensità dei campi magnetici misurate nelle aree della cabina, in particolare adiacenti ai vani piedi, ai sedili e agli alloggiamenti delle batterie montati sul pavimento, raggiungono valori fino a 30 µT . Sebbene questi livelli siano spesso conformi alle linee guida per l’esposizione acuta, una tantum e di breve durata (ad esempio, ICNIRP o IEEE C95.1), superano significativamente i livelli considerati sicuri per il profilo di esposizione cumulativa (cronica) (che si aggira intorno a 0,3-0,4 µT).

Contributi EMF secondari

Oltre alle fonti legate alla propulsione, altri sottosistemi contribuiscono all’ambiente EMF complessivo all’interno del veicolo:

Moduli di ricarica wireless: i sistemi progettati per la ricarica induttiva (da veicolo a rete o da dispositivo mobile) generano campi magnetici variabili nel tempo durante il trasferimento di potenza. L’intensità del campo e la frequenza dipendono dal design della bobina, dall’efficienza di accoppiamento e dalla corrente di esercizio.
Elettronica del veicolo e funzioni di comfort: i sistemi di infotainment, i moduli di navigazione, gli elementi dei sedili riscaldati e i sensori di assistenza alla guida operano su diverse frequenze e irradiano campi elettromagnetici sia intenzionali che accidentali. Antenne integrate e ricetrasmettitori integrati aumentano ulteriormente l’intensità del campo locale.

È importante distinguere tra campi geomagnetici naturali, che sono statici e non induttivi, e radiazioni elettromagnetiche indotte dai veicoli, che sono sintetiche, dipendenti dalla progettazione e caratterizzate da campi alternati in grado di indurre correnti nei tessuti biologici.

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Misure preventive

La mitigazione dell’esposizione ai campi elettromagnetici (CEM) nei veicoli passeggeri richiede un metodo multidisciplinare che includa progettazione ingegneristica, comportamento degli utenti e conformità normativa. Questa sezione descrive le metodologie attualmente impiegate in questi ambiti e ne valuta la rispettiva efficacia.

Tecniche di progettazione e mitigazione tecnologica

Le architetture dei veicoli moderni incorporano sempre più strategie di progettazione volte a ridurre i campi elettromagnetici. Le principali categorie includono:

Schermatura elettromagnetica

I conduttori ad alta tensione e i dispositivi elettronici di potenza, come inverter e caricabatterie di bordo, sono racchiusi in involucri conduttivi (tipicamente metallici) progettati per sopprimere le perdite di campi magnetici a bassa frequenza. Questo metodo è ampiamente adottato su tutte le piattaforme dei veicoli e corrisponde ai principi generali della schermatura di Faraday. Sebbene la schermatura convenzionale non sia efficace nella schermatura dei campi magnetici a causa della frequenza estremamente bassa dei campi elettromagnetici, per schermare efficacemente tali campi sono necessari materiali speciali ad alta permeabilità. Inoltre, l’efficacia della schermatura dei campi magnetici è molto scarsa se la sorgente del campo non è completamente coperta dalla schermatura, come accade spesso nei veicoli.

Ottimizzazione del posizionamento dei componenti

Le configurazioni dei veicoli che posizionano i componenti ad alta corrente lontano dagli occupanti, ad esempio i moduli batteria nel sottoscocca o i convertitori montati posteriormente, contribuiscono all’attenuazione del campo magnetico nelle posizioni tipiche dei sedili. Sebbene le limitazioni spaziali possano limitare tali ottimizzazioni, la loro implementazione può portare a significative riduzioni dei livelli di esposizione degli occupanti.

Annullamento del campo attivo

Tecniche avanzate, come quelle sviluppate da SafeFields Technologies, impiegano sorgenti di campo magnetico a fase invertita per sopprimere attivamente il campo elettromagnetico netto all’interno della cabina. Questi sistemi funzionano secondo il principio dell’interferenza distruttiva, in base alla quale vengono generati campi secondari per annullare le emissioni primarie nelle zone target.

I test controllati della soluzione SafeFields hanno evidenziato una riduzione quantificabile dell’intensità del campo magnetico misurata nelle posizioni degli occupanti, convalidando l’efficacia della cancellazione attiva come controllo ingegneristico valido.

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Gestione dell’esposizione comportamentale

Sebbene i controlli ingegneristici rimangano il meccanismo principale per la mitigazione dei campi elettromagnetici, il comportamento degli occupanti può influenzare i profili di esposizione in modo misurabile. Le pratiche raccomandate includono:

Consapevolezza del posizionamento del sedile

Gli occupanti dovrebbero evitare di rimanere seduti a lungo direttamente sopra componenti ad alte emissioni. Ad esempio, i sedili posteriori situati sopra i pacchi batteria potrebbero presentare livelli di campo elettromagnetico più elevati.

Precauzioni di ricarica

In particolare durante le sessioni di ricarica rapida in corrente continua, l’intensità dei campi magnetici transitori può superare i livelli operativi in cabina. Evitare di avvicinarsi al veicolo durante tali sessioni può ridurre l’esposizione non necessaria.

Considerazioni specifiche sulla popolazione

I gruppi vulnerabili, come le donne incinte e i bambini, sono più sensibili agli effetti biologici dei campi a bassa frequenza. In questi casi, potrebbe essere consigliabile ridurre la durata del viaggio o scegliere configurazioni di veicoli con campi elettromagnetici più bassi.

Quadro normativo e benchmarking del settore

Attualmente, la supervisione normativa dei livelli di campi elettromagnetici dei veicoli è definita da linee guida volontarie e specifiche per regione, piuttosto che da mandati armonizzati a livello globale. I principali quadri normativi includono:

Raccomandazioni ICNIRP e OMS

La Commissione Internazionale per la Protezione dalle Radiazioni Non Ionizzanti (ICNIRP) e l’Organizzazione Mondiale della Sanità (OMS) definiscono le soglie di esposizione ai campi a frequenza estremamente bassa (ELF) e a radiofrequenza (RF). Queste linee guida costituiscono la base per le valutazioni di sicurezza eseguite da OEM e laboratori indipendenti.

Iniziative della Commissione Europea

Recenti valutazioni della Commissione Europea sottolineano la necessità di protocolli di misurazione sul campo standardizzati e di valutazioni di conformità in fase di progettazione per veicoli elettrici e ibridi. Tra queste, l’applicazione della norma IEC 62764 e degli standard correlati per garantire la coerenza.

Programmi di valutazione delle auto nuove (NCAP)

Alcuni programmi per la sicurezza dei veicoli hanno già avviato procedure di valutazione specifiche per i campi elettromagnetici. In particolare, il programma cinese di valutazione delle nuove auto (C-NCAP) ha implementato una metodologia di classificazione che valuta i livelli di radiazione elettromagnetica durante il funzionamento dei veicoli. I veicoli vengono classificati in base all’intensità di campo misurata all’interno dell’abitacolo. Questo sistema di classificazione introduce un parametro di riferimento quantitativo per l’esposizione ai campi elettromagnetici all’interno dei veicoli, consentendo un’analisi comparativa tra i modelli.

Si prevede che questo programma si espanda a livello internazionale. Si prevede che altri quadri NCAP adottino criteri simili e stabiliscano un riferimento unificato per le prestazioni di sicurezza in materia di campi elettromagnetici. Il risultato sarà una maggiore trasparenza e informazioni standardizzate per i consumatori sui rischi di esposizione ai campi magnetici nelle piattaforme di trasporto elettrificate.