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ROTWILD Know-how: Was versteht man unter EMV-Tests bei E-Bikes?

Alle elektrischen Geräte erzeugen im Betrieb elektromagnetische Felder. Dies gilt auch für E-MTBs. Damit solche Strahlungen andere Geräte nicht stören, legt die Richtlinie DIN EN 15194:17 die Kriterien zur elektromagnetischen Verträglichkeit von E-Bikes fest. Der EMV-Test überprüft, ob ein Pedelec diese Kriterien erfüllt.

Begriffserklärung

Wenn der Motor eines E-MTB in Betrieb ist, entstehen zwangsläufig elektromagnetische Felder. Auch die am Bike verbaute Leistungselektronik wie Schalter, Regler und Umwandler von elektrischen Spannungen, und alle Kabel können derartige Effekte hervorrufen.

Bei der Konstruktion eines E-Bikes müssen die Ingenieure darauf achten, dass diese elektromagnetischen Felder die Elektronik des Bikes und die Funktion anderer elektronischer Geräte in der Umgebung nicht stören. Deshalb müssen alle elektronischen Bauteile bestmöglich vor störenden Feldern geschützt werden.

Wie machen sich elektromagnetische Störungen in der Praxis bemerkbar?

Im Alltag kann man Störungen durch elektromagnetische Felder sehr anschaulich beobachten. Zum Beispiel wenn man seinem Handy bei einem eingehenden Anruf in die Nähe von einem Monitor platziert hat. Der Bildschirm beginnt möglicherweise zu flimmern. Ursache für diese Störung ist das elektromagnetische Feld des Telefons. Auch das plötzliche Rauschen und Knacken der Hi-Fi-Anlage ist ein Zeichen dafür, dass ein anderes elektrisches Gerät in der Nähe Störungen verursacht.

Wenn solche Störungen beim E-Bike die Steuerung beeinträchtigen und der Motor ungewollt sein Verhalten ändert, kann es heikel werden. Passiert dies beim Radfahren im Straßenverkehr, zum Beispiel beim Warten vor einer roten Ampel, führt eine solche Fehlfunktion schnell zu einer gefährlichen Situation.

Vorgaben zu EMV Tests bei E-Bikes

Für E-MTBs gibt es klare Kriterien für die elektromagnetischen Verträglichkeit. Diese sind in der Richtlinie DIN EN 15194:17 definiert. Wichtig: jedes elektronische Bauteil am E-Bike für sich muss den vorgeschriebenen Standards entsprechen. Außerdem schreibt die DIN EN 15194:17 vor, dass alle Systemkomponenten, die ein Hersteller in Verkehr bringen will, im Verbund geprüft werden müssen.

In der Praxis bedeutet das für den Produzenten von E-Bikes, dass nicht nur der Motor als elektrischer Antrieb auf seine Abstrahlung, und seinen Schutz gegenüber Störungen durch elektromagnetische Felder, getestet werden muss. Alle Komponenten wie beispielsweise die Beleuchtung, der Akku und das Display müssen sowohl einzeln, als auch als gesamtes System am fahrtüchtigen Rad den Standards entsprechen.

Bei den notwendigen Tests unterscheidet man drei Bereiche:

Vorbereitungen des Prüfstandes im Labor der Hansecontrol Zertifizierungsgesellschaft mbH, hier mit dem ROTWILD R.T750 TOUR.

1. Test der Störfestigkeit

Hierbei wird das Rad auf einem Prüfstand einer Störfrequenz im Frequenzbereich von 20-2000 MHz ausgesetzt. Während des Tests darf die Drehzahländerung nicht über 10% liegen und auch der Betriebszustand des Systems muss unverändert bleiben.

2. Messung der Störaussendung

Bei diesem Test wird kontrolliert, ob alle vom E-Bike verursachten elektromagnetischen Felder unter den geltenden Grenzwerten bleiben. Hierzu wird das Rad auf dem Prüfstand mit einer realistischen Last von 75% der Nenndauerleistung betrieben. Die Antennen im Prüflabor  erfassen mögliche Emissionen in einem Frequenzbereich von 30-1000 MHz.

3. ESD – Test der elektrostatischen Entladung

Der ESD-Test prüft, ob die elektronischen Komponenten des E-Bikes durch Potenzialdifferenzen in der Umgebung gestört, und in ihrer Funktion beeinträchtigt, werden. In der Praxis können solche Potenzialdifferenzen auch vom Radfahrer selbst verursacht werden. Jeder Mensch kann sich elektrostatisch aufladen. Greift man dann beispielsweise an das Display des E-Bikes, kann es zu einer Entladung der Spannung kommen. Dieser Effekt kann die Funktion der Elektronik des Bikes stören.

Hintergründe und Herausforderungen

Für die aufwendigen EMV Tests beauftragt ROTWILD renommierte Prüfinstitute wie zum Beispiel die Hansecontrol Zertifizierungsgesellschaft mbH in Hamburg. Diese verfügen über eine absorbierende Messhalle, in der Atmosphärendruck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit exakt aufeinander abgestimmt sein müssen.

Das Tempo der Neuentwicklungen ist gerade bei E-Bikes enorm hoch. Da alle neuen Komponenten nach der DIN-Richtlinie getestet werden müssen, kommt es häufig zu Engpässen bei Testterminen in den Prüflaboren. Einen geplanten Serienstart eines neu entwickelten E-MTBs exakt zu terminieren, ist daher eine große Herausforderung.

Umfangreiche Informationen zum Test der elektomagnetischen Verträglichkeit findet man auf unseren Engineering Seiten.

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