Aktuelle Hochvoltsysteme in Hybrid- und Elektrofahrzeugen (PKW) werden von Energiespeichern versorgt, deren Spannungen bis zu 500 V betragen. Künftig wird sich die Spannungshöhe voraussichtlich etwa verdoppeln.
Bei heutigen Nutzfahrzeugen werden bereits Technologien mit Betriebsspannungen bis zu 1.000 V eingesetzt. Als unbedenklich in Bezug auf eine elektrische Gefährdung der menschlichen Gesundheit oder des Lebens gelten jedoch nur Spannungswerte unterhalb von 60 V Gleichspannung (DC) und 30 V Wechselspannung (AC). Da die in Hochvoltsystemen genutzten Spannungen weit oberhalb der Unbedenklichkeitsgrenzen liegen, wurden in den vergangenen Jahren umfangreiche Gefährdungsanalysen durchgeführt. U.a. wurden seitens der EU Richtlinien erlassen, die die Hersteller binden. Diese haben Betriebs- und Arbeitsanweisungen herausgegeben, um Gefährdungen durch elektrische Energie bei der Nutzung, aber auch bei Herstellung, Entwicklung, sowie Wartung und Instandsetzung weitestgehend auszuschließen.
Die Arbeitsschutz- und Sicherheitsrichtlinien verlangen ein akzeptables Restrisiko, annähernd vergleichbar mit dem Risiko bei der Benutzung eines intakten Haushaltsgerätes.
Die Gefährdung bei der Verwendung von elektrischen Geräten und Systemen ergibt sich immer aus den Gefahren von Körperdurchströmung, Lichtbögen, elektromagnetischen Störungen und statischer Elektrizität. Mögliche weitere vermeidbare Gefährdungen können durch unsachgemäße elektrotechnische Arbeiten am Fahrzeug durch nicht ausreichend qualifiziertes Personal als auch durch technische Mängel am Fahrzeug verursacht ergeben.
Eine Wechselspannung (AC) von 50 V oder eine Gleichspannung (DC) von 120 V gilt nach VDE für einen gesunden erwachsenen Menschen bereits als lebensbedrohliche Berührungsspannung. Die technischen Regeln für die Sicherheit beim Betrieb elektrischer System, herausgegeben durch das Bundesamt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAUA) legen die Maximalwerte auf 25 V Wechsel- oder 60 V Gleichspannung (DC) fest.
Das Institut zur Erforschung elektrischer Unfälle, kurz IEU, stellt fest, dass sich rund 40 % aller Stromunfälle bis 1.000 V bei der Störungssuche oder der Instandsetzung ereignen.
Abbildung 1: Orange Kennzeichnung von Hochvoltkomponenten
Bei der Arbeit an Hybrid- und Elektrofahrzeugen besteht für Werker in der Forschung, Entwicklung, Produktion und im Service ein gewisses Restrisiko. Auch wenn die durch gesetzliche Richtlinien geforderte Eigensicherheit der Fahrzeuge durch konstruktive, technische Maßnahmen der Fahrzeughersteller äußerst hoch ist, lässt sich dieses Restrisiko bei aller nötigen Sorgfalt nicht völlig ausschließen (o.g. Beispiel der Haushaltsgeräte).
Durch Berühren von Hochvolt-Komponenten, die infolge eines internen Fehlers unter Spannung stehen, ist ein Stromfluss über den menschlichen Körper denkbar. Schon bei Gleichströmen ab etwa 30 - 50 mA im Bereich des Brustkorbs kann es zu einer Kontraktur der Atemmuskulatur mit Atemstillstand für die Dauer des Stromflusses kommen. Wechselstrom mit 50 Hz kann schon bei einem Strom von nur 10 mA und einer Einwirkdauer länger als 2 Sekunden zu Herzkammerflimmern oder auch Herzstillstand führen.
Welche elektrischen Gefährdungen müssen an Hybrid- und Elektrofahrzeugen bedacht werden?
Man unterscheidet zwischen Elektrokraftfahrzeugen (engl.: Battery Electric Vehicle BEV), Hybridelektrokraftfahrzeugen (engl.: Hybrid Electric Vehicle HEV) und Steckdosenhybridfahrzeugen (engl.: Plug In Hybrid Electric Vehicle PHEV).
Reine Elektrofahrzeuge verwenden zum Antrieb ausschließlich elektrische Energie. Die Energie wird dafür entweder im Fahrzeug gespeichert, z.B. in einem Akku, oder sie wird bei Bedarf von außen zugeführt, z.B. über eine Oberleitung, eine Stromschiene oder durch Induktion. Seltener wird die elektrische Energie auch an Bord des Elektrofahrzeuges
generiert.
Hybridfahrzeuge verfügen über zwei unterschiedliche Antriebssysteme mit jeweils einem eigenen Energiespeichersystem. In der Regel ist das neben dem konventionellen Antrieb (Verbrennungsmotor mit zugehörigem Kraftstofftank) noch ein zusätzlicher elektrischer Antrieb (Elektromotor mit Hochvoltbatterie). Man unterscheidet heute zwischen Plug-In-, Mild- und Mikrohybrid.
Abbildung 2: Elektrofahrzeugtypen
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