Wie gefährlich ist Elektromobilität? - VDRIvdri.de/fileadmin/downloads/fachinformationen/bautzen_09.03.2015_E-mobilitae.pdf · Wie gefährlich ist Elektromobilität? Sicherer Umgang

Wie gefährlich ist

Elektromobilität?

Sicherer Umgang mit „Hochvolt“-Fahrzeugen

Albert Först, Fachreferent Fahrzeugelektrik

Sachgebiet Hebezeuge und Instandhaltung

Was fürchten wir an der Elektromobilität?

• Lithium-Ionen Batterien

• Brände

• Gefahrstoffe

• „Beherrschbarkeit“

• „Hochvolt“-Spannung

• Stromschlag

• Lichtbogen

09.03.2015Sicherer Umgang mit HV-Fahrzeugen Seite 2

(Wie) kann man damit umgehen?

Was auf Unternehmer zukommt:

• Neue Arbeitsverfahren

• Neue Gefährdungen

• Elektrisch

• Chemisch

• Brand/Explosion

• Neue Qualizierungsbedürfnisse für Mitarbeiter

• Neue Gefährdungsbeurteilung


Informationen sind gefordert!

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a9/High_voltage_warning.svg


Übersicht

1. Einführung

2. Gefährdungen an Elektrofahrzeugen

3. Sicherer Umgang

4. Qualifizierung nach DGUV-Information 200-005

(BGI 8686)

Sicherer Umgang mit HV-Fahrzeugen Seite 709.03.2015

Übersicht

1. Einführung


3. Sicherer Umgang


(BGI 8686)


Chemische, Brand- und EX-Gefährdungen

• keine Gefährdung an unbeschädigten Fahrzeugen

• an Unfallfahrzeugen grundsätzlich vorhanden

• Quelle: Batterie

• Problematisch ist Arbeit an der Fahrbatterie

(z. B. Austausch, Reparatur)

• Problematisch können auch Lagerung und Transport der Batterien

sein (besonders auch in Zweiradwerkstätten)


Lithium-Ionen-Zelle: Gefährdungen

• Spannung: 4,2 V (unkritisch)

• Elektrolyt: z. B. LiPF6 in Carbonaten gelöst

• Zersetzung durch Erwärmung, Ausgasung

• HF-Bildung möglich

• Brennbar (Lösemittel), gesundheitsschädlich (Leitsalz)

• Separator: Bei Perforation interner Kurzschluss, Erwärmung

• Anode: Kohlenstoff / Graphit. (unkritisch)

• Kathode: z. B. LiCoO2. Reizend, allergisierend, Krebsverdacht

• „Thermisches Durchgehen“ über Tage und Wochen hinweg

Kurzschluss, Beschädigung und Überhitzung sind zu vermeiden!


Gefährdungen

Chemisch Elektrisch Brand/Ex Physisch

Zelle +++ - ++ -

Modul ++ (+) +++ +

Batterie + +++ + +++

GefahrSpannung

Gefahrstoff-

mengeMasse

SicherheitKapselung,

BMS

Kapselung,

BMS,

Kühlsystem

Aber: Im Havariefall versagen evtl. Sicherungssysteme!


Maßnahmen bei Betriebsstörungen

Havarie Maßnahmen

Ausgasen Absaugung

Atemschutz

Quarantäne

Selbstentzündung Brandbekämpfung

Atemschutz

Quarantäne

Leckage Hautschutz

Quarantäne

Unbekannter Zustand, z. B. nach

mechanischer Beschädigung

Quarantäne

Beobachtung / Überwachung


Elektrische Gefährdungen am Fahrzeug

Gene-

ratorVerbrennungs-

motor

Treibstoff-

tank

Elektro-

motor












Welche elektrische Gefährdungen gibt es?

• Körperdurchströmung - „elektrischer Schlag“

• Nur bei gleichzeitigem Berühren von zwei unter

Spannung stehenden Teilen ist eine Körperdurch-

strömung möglich

• Karosserie ist von der HV-Spannung isoliert

• Lichtbögen

• möglich, da hohe Ströme fließen können

• HV-eigensichere Fahrzeuge sind geschützt


Definition Hochvolt

nach aktueller DGUV-Information 200-005:

Hochvolt (HV)umfasst Spannungen

>60V und ≤1500V Gleichspannung oder

>30V und ≤1000V Wechselspannung in der

Fahrzeugtechnik, insbesondere bei Hybrid-

und Brennstoffzellentechnologie sowie

Elektrofahrzeugen. Ausgenommen sind An-

und Aufbaugeräte nach Maschinenrichtlinie

an und auf Fahrzeugen.


Körperdurchströmung

Fahrzeug Spannung StromwegKörperwiderstand

in Ω ca.

Stromstärke in

mA

Pkw 200-400 V Hand-Hand 1000 Ω 200-400 mA

NFZ 600-800 V Hand-Hand 1000 Ω 600-800 mA


Körperreaktion im Zeit-Stromdiagramm bei DC

Quelle: in Anlehnung an VDE V 0140-479-1

1 üblicherweise keine Reaktion

2 üblicherweise keine

schädlichen physio-

logischen Effekte

3 kein organischer Schaden zu

erwarten es können reversible

Störungen der Impulse

im Herzen auftreten

4 zusätzlich schwere

Verbrennungen,

Wahrscheinlichkeit von

Herzkammerflimmern

0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 I [mA]

10

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000t [ms]

1 2 3 4

Typ. B

ere

ich H

ochvoltte

chnik

Bere

ich K

FZ

-Ele

ktrik

12V

-24V


Körperreaktion im Zeit-Stromdiagramm bei AC

1 nicht spürbar

2 spürbar bis Muskel-

verkrampfung

3 Muskelverkrampfung,

Atemschwierigkeiten

4 Herzkammerflimmern,

Atemstillstand,

Herzstillstand

Quelle: in Anlehnung an VDE V 0140-479-1

2

0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 I [mA]

10

20

50

100

200

500

1000

2000

5000

10000t [ms]

1 3 4


Zusammenfassung Gefährdungsfaktoren

• Elektrische Gefährdungen

• Akkumulator „immer eingeschaltet“

• Hochvoltsystem >400V Gleichspannung (typ.)

• Chemische Gefährdungen

• Batterieelektrolyt: Zersetzungsprodukt HF(!?)

• Gesundheitsschädliche Substanzen im Akkumulator

• Brand- und Explosionsgefahr (Li-Ionen)

• Elektrolyt brennbar

• Zündenergie im Akkumulator

• Lithium (!?)




Übersicht

1. Einführung


3. Sicherer Umgang


(BGI 8686)


Brandgefahr

• Lithium-Ionen-Akkus werden vollständig

ohne metallisches Lithium hergestellt

• Bei Defektzuständen können giftige, brennbare

Gase austreten, die kontrolliert abgeleitet werden

• Defekte Akkus können sich durch interne Kurzschlüsse

erhitzen und schlimmstenfalls verspätet entzünden

Daher müssen defekte Akkus beobachtet werden. Im Brandfall

sollte in der Regel mit viel Wasser gelöscht werden.

Beachten Sie immer auch das Sicherheitsdatenblatt des

Herstellers!


Elektrische Gefährdungen

• Körperdurchströmung

• Störlichtbogen

• Schutzmaßnahmen

• Isolierung und Kennzeichnung (Grellorange = „HV“)

• erdpotentialfreies HV-System (Karosserie isoliert)

• „Service Disconnect“-Schalter

• Batterietrennung bei Kollision

• Schulung („Fachkundiger für Arbeiten an HV-Systemen“)


Definition HV-eigensicheres Fahrzeug


nach DGUV-Information 200-005:

HV-eigensicheres Fahrzeug

bedeutet, dass durch technische

Maßnahmen am Fahrzeug für den

Mitarbeiter ein vollständiger Berührungs- und

Lichtbogenschutz gegenüber dem HV-

System gewährleistet ist

Forderung für elektrotechnische Arbeiten

Arbeiten unter Spannung

d.h. grundsätzlich nur nach 5- Sicherheitsregeln arbeiten


Vor Beginn der Arbeiten den spannungsfreien Zustand herstellen

und für die Dauer der Arbeiten sicherstellen!

Die fünf Sicherheitsregeln- HV-System

1. Freischalten

2. Gegen Wiedereinschaltensichern

3. Spannungsfreiheit feststellen

4. Erden und kurzschließen

5. Benachbarte, unter Spannung stehende Teile abdecken oder abschranken


Bilder: BGI 8686

Übersicht

1. Einführung


3. Sicherer Umgang


(BGI 8686)


Fachkunde für Arbeiten an HV-Systemen


• KFZ-Mechatroniker z. B. haben bereits

Grundlagenwissen in der Elektrotechnik

(12V / 24V)

• Umgang mit Hochvolt erfordert zusätzliches

Wissen (Lichtbogen, Körperdurchströmung,

HV-Technik, 5 Sicherheitsregeln)

Qualifizierung notwendig nach DGUV-Information 200-005

(Schulung für die „alten“, Integration ins Berufsbild für die „neuen“

Kfz-Mechatroniker)

Arbeiten an HV-eigensicheren Serienfahrzeugen -

insbesondere PKW


• unterwiesenes Personal erforderlich

• keine Arbeiten am HV-System

Arbeiten am HV-System

Arbeiten ohne HV-Gefährdung

• Fachkundige für HV-Systeme an Fahrzeugen

z.B. KFZ-Mechatroniker mit Zusatzqualifikation „Hochvolt“

• Freischalten der HV-Komponenten nach den

5 Sicherheitsregeln

• Arbeiten am HV-System nach Herstellervorgaben

Bild: BGI 8686


Bild: BGI 8686

• HV-Schulung Theorie + Praxis

• Vorgehensweise bei HV-Gefährdungen

• Verhalten

Abschlusstest

KFZ-Mechatroniker

Elektrotechnische Grundlagen

Eingangstest

Fachkunde für HV-Systeme an Fahrzeugen - Servicearbeiten

IST ?

Soll = Fachkunde für HV-Systeme an Fahrzeugen

•Elektrotechnische Grundlagen

• Wie wird gearbeitet ?

• Was ist zu beachten ? (5 Sicherheitsregeln)

Ermittlung Qualifizierungsbedarf Servicewerkstatt

HV-eigensichere Fahrzeuge

Sicherer Umgang mit HV-Fahrzeugen Seite 30

Arbeiten an Fahr-

zeugen mit HV-System

notwendig?

Elektrotechnische

Arbeiten?

Unterweisung z.B.

Hybrid 0,5-2 UE

nein

ja

elektrotechnische Vor-

kenntnisse ermitteln


nein

nein

ja

ja

Kfz-Ausbildung ohne

HV-Qualifizierung?

Theorie

72 UE

praktische Übungen

z.B. 4-8 UE

Servicearbeiten

erlaubt

EFK ohne HV-

Qualifizierung?

Theorie

8 UEindividuelle

Ermittlungja

nein

elektrotechnische

Vorkenntnisse vor-

handen?


nein

nein

ja

ja

Kfz-Ausbildung ohne

HV-Qualifizierung?

Theorie

72 UE

praktische Übungen

z.B. 4-8 UE

Servicearbeiten

erlaubt

EFK ohne HV-

Qualifizierung?

Theorie

8 UEindividuelle

Ermittlungja

nein

elektrotechnische

Vorkenntnisse vor-

handen?

FAQ Elektromobilität

Die DGUV-Arbeitsgruppe

„Handlungsrahmen

Elektromobilität“ hat häufig

gestellte Fragen zur

Elektromobilität mit den

entsprechenden Antworten

zusammengestellt. Die

entstandene FAQ-Liste

kann im Internet

heruntergeladen werden.http://www.dguv.de/medien/inhalt/praevention/

themen_a_z/elektromobilitaet/faq_elekro.pdf


FAQ Elektromobilität


Albert Först

BG Holz und Metall

Präventionsdienst Nürnberg

09 11 / 23 47 -11 426

[email protected]

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