I.3. Calcul de l’exposition au champ magnétique
I.3.3. Calcul du critère n°2 et résultats
Dans le cadre du projet Européen, la mise en œuvre du premier critère (C1) confirme la remarque de l’ICNIRP : lorsque le nombre de composantes spectrales est important, le résultat obtenu surestime l’exposition. Des valeurs de l’ordre de 600 % ont été calculées et c’est pourquoi nous nous sommes attachés au calcul du second critère.
L’analyseur de champ (Narda EHP-50D) ne donnant pas accès à l’enregistrement temporel des signaux, seuls les mesures des magnétomètres ne sont utilisables pour ce calcul. Toutefois, l’analyse effectuée avec cet appareil montre que les composantes spectrales au-delà de 1 kHz diminuent très fortement (niveau maximum inférieur à 50 nT). Ainsi la somme des contributions pondérées des composantes spectrales entre 1 Hz et 2 kHz (bande passante des magnétomètres) devrait être valide.
Chapitre I : Calcul de l’exposition au champ magnétique
41 Mise en œuvre pratique du critère n°=2
La commission donne assez peu de détails sur la mise en œuvre de ce critère concernant les éléments suivants :
Le choix de la plage de temps [t1 ; t2].
Le calcul des composantes spectrales.
La prise en compte de signaux multidimensionnels.
Pour le premier élément, plusieurs largeurs de plage de temps [t1 ; t2] ont été mises en œuvre afin de vérifier la stabilité des résultats.
Pour le second élément, le signal traité étant échantillonné, ce fenêtrage temporel fait souvent apparaître des artefacts fréquentiels sur les bords du spectre car le signal n’est plus périodique. Pour s’en affranchir, il a été choisi d’étudier le critère d’exposition résultant pour tout instant « tk » appartenant à une plage de temps plus courte de « X % » que celle utilisée pour le calcul.
𝑡𝑘 ∈ [𝑡1+ 𝑋 ∙(𝑡2− 𝑡1)
100 ; 𝑡2− 𝑋 ∙
(𝑡2− 𝑡1)
100 ] (I.8)
Pour le troisième élément, les signaux que l’on mesure sont tridimensionnels. Nous avons fait le choix de calculer un critère d’exposition « C2,i » pour chacune des composantes « i »
puis de les rassembler par le calcul de la norme Euclidienne (I.9) à chaque instant « tk ».
𝐶2(𝑡𝑘) = √∑ (𝑐2,𝑖(𝑡𝑘))2
3
𝑖=1
(I.9)
Nous ne regardons enfin que la valeur maximale du critère temporel ainsi obtenu.
∀𝑡𝑘 ∈ [𝑡1+ 𝑞 ; 𝑡2 − 𝑞], 𝐶𝑀𝐴𝑋 = max(𝐶2(𝑡𝑘)) (I.10)
Résultats de calcul du critère n°=2
De manière générale sur tous les véhicules mesurés, on relève les trois principales caractéristiques d’exposition suivantes :
Un pic de la valeur d’exposition, compris en 14 % et 18 %, est obtenu à la mise en
route du véhicule. Ce pic est dû à l’appel de courant lors du démarrage de tous les équipements en même temps.
La plus haute valeur d’exposition s’obtient soit à proximité du pack batterie soit à
proximité des câbles de puissance.
L’exposition maximale obtenue à hauteur de la tête du passager avant ne dépasse pas
Chapitre I : Calcul de l’exposition au champ magnétique
42 Nous terminons par le Tableau ci-dessous qui résume les principales valeurs maximales d’exposition calculées selon le second critère.
Ces résultats sont obtenus pour chaque véhicule mesuré en circulation normale le long du parcours identifié et sans prendre en compte le pic d’exposition dû au démarrage de tous les équipements.
N° du
véhicule Type de véhicule
Exposition
maximale Zone d’occurrence
1 Tout électrique 14,3 % Au niveau des pieds
du passager avant
2 Hybride
rechargeable 17,8 % Au-dessus du pack batterie
3 Hybride 7,9 % Au-dessus du pack batterie
4 Tout électrique 5,9 % Au niveau des pieds
du passager arrière
5 Tout électrique 4,0 % Au niveau de l’assise
du passager avant
6 Tout électrique 3,2 % Au niveau de l’assise
du passager avant 7 Tout électrique (pile à combustible) 2,1 % Au niveau de l’assise du passager avant
8 Tout électrique 2,7 % Au niveau des pieds
du passager avant Tableau I.7 : Résumé des expositions maximales calculées sur les 8 véhicules mesurés
Chapitre I : Conclusions intermédiaires
43
Conclusions intermédiaires
Il est rassurant de voir que les campagnes de mesure réalisées dans le cadre du projet Européen « EMSafety » montrent le respect des recommandations internationales en matière de niveau de champ magnétique dans l’habitacle des véhicules. Ce résultat semble néanmoins relativement naturel de la part des constructeurs automobiles avec la mise en place probable d’éléments de blindage : solution certainement coûteuse.
Toutefois, comme expliqué au début de ce chapitre, ces mesures sont le prétexte pour analyser un cas concret représentatif de notre problématique générale : l’identification et la modélisation du champ magnétique à l’intérieur d’une zone (l’habitacle d’un véhicule électrique) entourée par les sources (les équipements électrotechniques embarqués).
Dans ce contexte, on relève l’importance des éléments en acier (essentiellement le châssis et la carrosserie). Ceux-ci se situent nécessairement entre la zone d’étude à l’intérieur de l’habitacle et les sources. Nous avons mis en évidence avec le champ magnétique terrestre que ces derniers ont la capacité de modifier la répartition du champ source à l’intérieur de l’habitacle. Des travaux ont par ailleurs déjà montré l’influence de tels éléments sur la
répartition locale du champ magnétique [LEGRIS 96], [CHADEBEC 01],
[VUILLERMET 08]. Il semble donc important de mieux caractériser cet élément pour répondre à la question qui nous est adressée.
Parmi toutes les sources de champ embarquées, les boucles de courant de puissance continue sont à l’origine de la majorité des variations de champ magnétique à l’intérieur de l’habitacle. Ces variations sont très basse fréquence et peuvent représenter plusieurs fois la valeur du champ terrestre (environ 50 µT sous nos latitudes). Même si les niveaux constatés restent bien inférieurs aux recommandations (400 mT à 0 Hz et 200 mT à 1 Hz), les caractéristiques de ce type de source méritent attention. En effet, l’évolution du véhicule électrique semble aller de pair avec le développement des systèmes de recharge sans contact [LAOUAMER 98], [MISKIEWICZ 11], [SHIN 12]. Ces derniers sont également composés de boucle de courant mais fonctionnant à plusieurs dizaines de kilohertz, plage de fréquence où les recommandations sont bien plus basses.
Le chapitre suivant présente alors la modélisation par problème direct des éléments en acier et des boucles de courant (pack batterie et câbles associés) afin de mettre en évidence leurs principaux paramètres d’influence et améliorer notre compréhension des phénomènes observés jusqu’à présent.