08 - Sicherheitsmaßnahmen

Es wird zwischen technischen, organisatorischen und personenbezogenen Maßnahmen unterschieden.

Personenbezogenen Maßnahmen:

•     Unterweisungen
•     Fortbildungen
•     Persönliche Schutzausrüstungen

Organisatorische Maßnahmen:

•     Ausweisung von gesonderten HV-Arbeitsplätzen in Werkstätten
•     Kennzeichnung der HV-Fahrzeugen in der Werkstatt
•     Einhaltung von Arbeitsanweisungen

Technische Schutzmaßnahmen:

•     Automatische Abschaltung der Stromversorgung
•     Verstärkte oder doppelte Isolierung
•     Galvanische Trennung durch Trafo
•     Kleinspannung mittels SELV oder PELV
•     Potenzialausgleich

SELV = mittels Trafo wird zum Schutz einer Person eine kleine Spannung verwendet.

PELV = mittels Trafo wird eine kleine Spannung zum Schutz von elektronischen Baugruppen erzeugt.

Anmerkung: Automatische Abschaltung ist die häufigste verwendete Schutzmaßnahme. (Grundlage: DIN VDE 0100, Teil 410)

Aktive Teile müssen vollständig mit einer Basisisolierung (Bild 1) abgedeckt sein, welche nur durch Zerstörung entfernt werden kann.

Diese müssen umhüllt oder abgedeckt sein. (Bild 2)

Die Hersteller realisieren durch unterschiedliche technische Maßnahmen am Fahrzeug ein vollständiger Berührungs- und Lichtbogenschutz gegenüber dem HV-System gewährleistet.

Dies wird insbesondere erreicht durch:

•     Kabelverbindungen über Stecker in lichtbogensicherer Ausführung (Bild 1) und durch den Verzicht auf Schraubverbindungen,
•     sichere Abschaltung des HV-Systems beim Entfernen von Abdeckungen (Bild 2),
•     technisch sichere Abschaltung (Bild 3) des HV-Systems und automatische Entladung möglicher Energiespeicher vor Erreichen von unter Spannung stehender Teile.

Dabei gelten folgende Herstellerkonzepte:

•     Ein Fehler allein kann nicht zu einer elektrischen Gefährdung des Menschen führen,
•     zur Fahrzeugmasse und gegen die einzelnen Leiter des 12V-Bordnetzes isoliertes komplett eigenständiges HV-Netz,
•     Überwachung der Isolation der Leiter zueinander und gegen Masse.

Die Schutzrelais werden erst bei „Klemme 15 ein“ geschlossen, bei ausgeschalteter Zündung ist das System spannungslos. (Herstellerspezifisch)

•     Wartungsstecker mit integrierter Hauptsicherung und Sicherheitskontakt: Beim Ziehen des Wartungssteckers wird die Reihenschaltung der Batterieeinheit getrennt und die Sicherheitsschleife (Pilotlinie) geöffnet.
•     Basisschutz: Schutzisolierte elektrische Komponenten
•     Isoliertes IT-Netz (Schutztrennung gegen die Karosserie)
•     Abschalten der Schutzrelais bei einem Crashsignal
•     Abschalten der Schutzrelais bei Unterbrechung der 12 Volt-Bordnetzversorgung
•     Die Hochvoltbatterie mit Gehäuse ist an eine Potentialausgleichsleitung gegen Masse angeschlossen
•     Kennzeichnung der HV-Komponenten

    Steuergerät für Batterieregelung J840:

•     Es überwacht und verwaltet das Batteriesystem und die Sicherheitsschleife (Pilotlinie).
•     Die Schutzrelais werden geöffnet und das System dadurch spannungslos geschaltet, sobald ein HV-Stecker bei eingeschalteter Zündung abgezogen wird.
•     Prüfung des Isolationswiderstandes
•     Verwaltung der Kühlung und Heizung der HV-Batterie

Die aufgeführten Sicherheitseinrichtungen sind in der Abbildung farbig umrandet.

Bildquelle: VW-Herstellerschulung, Nutzung für schulische Zwecke gestattet

•     Basisschutz (Bild 1): Schutzisolierte elektrische Komponenten, Berührschutz (Bild 2)
•     Isoliertes IT-Netz (Schutztrennung gegen die Karosserie)
•     Service Disconnect (Bild 3) (Unterbrechung des Interlock (Brücke) und des Steuerstromkreises der Hauptschütze) (Bild 4)
•     Die Schutzrelais werden erst bei „Klemme 15 ein“ geschlossen, bei ausgeschalteter Zündung ist das System „im eingeschlafenen Zustand“ spannungslos.
•     Abschalten der Schutzrelais bei einem Crashsignal (Bild 5)
•     Abschalten der Schutzrelais bei Unterbrechung der 12 Volt-Bordnetzversorgung
•     Messung und Überwachung des Isolationswiderstandes der Hochvoltleitungen zueinander und gegen Fahrzeug-Masse
•     Galvanische Verbindung der Gehäuse aller HV-Komponenten mit der Fahrzeug-Masse (Potentialausgleich)
•     Kennzeichnung der HV-Komponenten
•     Anzeige im Display bei erfolgreich hergestellter Spannungsfreiheit (Bild 6)

In den Servicewerkstätten fallen an HV-Fahrzeugen folgende Tätigkeiten an:

• Bedienen der Fahrzeuge
• Nichtelektrotechnische Arbeiten (z.B. Öl- und Radwechsel, Karosseriearbeiten)
• Arbeiten an elektrischen Komponenten des konventionellen Bordnetzes bis 30 V AC bzw. 60 V DC
• Arbeiten am HV-System HV-eigensicherer Fahrzeuge sowie nicht eigensicherer Fahrzeuge
• Arbeiten an unter Spannung stehenden Energiespeichern und an Prüfplätzen

Da in den meisten Fällen der Arbeiten die Gefahr besteht, mit den Hochvoltkomponenten in Berührung zu kommen, ist es wichtig, dass eine fachkundige Person Hochvolt (FHV) den spannungsfreien Zustand des Hochvoltfahrzeuges herstellt.

Die letzten beiden der fünf Sicherheitsregeln

• Erden und Kurzschließen
• Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken

sind bei Arbeiten mit Spannungen bis 1000 Volt ggf. nicht von Bedeutung.

Herstellerangaben sind zu beachten!

Im Einzelnen lassen sich die Forderungen der drei Sicherheitsregeln an Fahrzeugen mit HV-Systemen folgendermaßen umsetzen (in Abhängigkeit vom jeweiligen Hersteller):

Regel 1: Freischalten (DGUV 209-093)

• Zündung ausschalten, Schlüssel abziehen und wegschließen
• einen evtl. stattfindenden externen Ladevorgang beenden
• Service-/Wartungsstecker ziehen bzw. Batterie-Hauptschalter ausschalten
• eventuell Freischalt-Sicherung ziehen
• Auslösen der Trenneinrichtung durch Betätigen des Steckers für Interlock-/Pilot-/Überwachungskreis
• 12 V Bordnetzbatterie abklemmen
• Geführter Freischaltprozess mittels Diagnosetester
• Ausreichende Entladezeit für die Kondensatoren abwarten

Regel 2: Gegen Wiedereinschalten und unbefugten Zutritt sichern.

• Zündschlüssel abziehen und gegen unbefugten Zugriff gesichert aufbewahren.

• Service-/Wartungsstecker gegen unbefugten Zugriff sichern und Maßnahmen gegen Wedereinstecken treffen.

• Batterie-Hauptschalter z. B. durch abschließbare Abdeckkappe oder Schloss gegen Wiedereinschalten sichern.

Weitere betriebsinterne Festlegungen und Vorgaben des Herstellers beachten.
In der DIN VDE 0100-410 ist unter anderem geregelt:

• Freigeschaltete Fahrzeuge sind nur vom gleichen Mitarbeiter wieder in den Betrieb zu nehmen. Dessen Name ist auf einem Warnschild zu vermerken, welches sichtbar zu platzieren ist.

Lässt sich ein Fahrzeug nicht regulär freischalten oder handelt es sich um ein havariertes Fahrzeug, ist das Fahrzeug von einer Absperrung zu umgeben (Abstand mindestens 1m) und gegebenenfalls auf einen Quarantäneplatz abzustellen (Herstellerangaben beachten). In diesem Fall benötigt die Fachkraft Stufe 3S bzw. Q2.

Bildquelle: ALP Dillingen

Regel 3: Spannungsfreiheit feststellen

• Spannungsfreiheit mit geeignetem Prüfgerät (z.B. zweipoliger Spannungsprüfer, nach DIN EN 61243-3 (VDE 0682-401) feststellen

Selbst bei entferntem Wartungsstecker (Service Disconnect Switch) sind in den Kondensatoren des Inverters noch Restladungen vorhanden.

Dabei gilt: 10 Minuten abwarten, bis ggf. die vorhandene Restladung abgebaut ist. (Herstellerangaben sind zu beachten!).

Deshalb ist vor Beginn der Arbeiten immer die Spannungsfreiheit des HV-Systems festzustellen!

Vor und nach dem Prüfen auf Spannungsfreiheit, muss das Messgerät auf ordnungsgemäße Funktion an der Spannungsquelle, z. B. an einer 12 V Batterie überprüft werden.

Das Feststellen der Spannungsfreiheit darf nur die "Fachkundige Person Hochvolt (FHV)" vornehmen.

Zum Feststellen der Spannungsfreiheit sind die Vorgaben des Fahrzeugherstellers zu beachten.

Zusätzlich ist eine Fahrzeugspezifische Schulung notwendig.

Es sind herstellerspezifische Prüfvorrichtungen und Werkzeuge zu verwenden.

Prüfschraubendreher (Phasenprüfer) sind für Arbeiten an energiereichen Anlagenteilen unzulässig.

Die Spannungsfreiheit muss an allen leitfähigen Teilen, die unter Spannung stehen könnten, nachgewiesen werden.
Bis zum Nachweis der Spannungsfreiheit gilt das System als unter Spannung stehend.

Bei einigen Herstellern wird der Freischaltprozess mittels Diagnosetester durchgeführt.
Die Spannungsfreiheit wird im Fahrzeugdisplay angezeigt und ein Freischaltprotokoll am Tester ausgefüllt. Das Protokoll wird dann gut sichtbar im Fahrzeug abgelegt

Nach Abschluss der Arbeiten wird das schrittweise Vorgehen beim Freischalten in umgedrehter Reihenfolge durchlaufen. Dabei ist zu beachten, dass die Freischaltung laut DIN VDE 0100-410 von der gleichen "Fachkundige Person Hochvolt (FHV)" aufgehoben werden soll.

Alle Werkzeuge, Hilfsmittel und sonstigen Geräte sind von der Arbeitsstelle und aus dem Gefahrenbereich zu entfernen.

Die zu Beginn der Arbeiten demontierten Schutzverkleidungen müssen wieder ordnungsgemäß angebracht werden. Ebenso sind Warnhinweise und Absperrungen zu entfernen.