ARBEITen an HybridUND ELEK TROFAHRZEUGEN Informationsbroschüre zur Elek tromobilität und Die sich dar aus ergebenden Ver änderungen in der Kfz-Werkstat t Sta nd: Mä r z 2013
Was erfahren Sie in dieser Broschüre Die Mobilität auf deutschen Straßen befindet sich gerade im Wandel durch das Aufkommen des Elekromotors in Fahrzeugen. Aber nicht nur für die Fahrer sondern auch für die Werkstätten kommt eine Zeit der Veränderung und Neuausrichtung der Tätigkeitsfelder. In dieser Thematik ist noch mancher unsicher und unvertraut. In dieser Broschüre finden Sie deshalb alle notwendigen Informationen zu dem Thema Arbeiten an Hybrid- und Elektrofahrzeugen. Inhalt Seite 1. Allgemeine information 3 2. Unterschied zu Verbrennungsfahrzeugen 4 2.1 Service- und Instandsetzungsarbeiten in der Werkstatt 4 2.2 Worauf muss ein Werkstattmitarbeiter achten 5 2.3 Service- u. Instandsetzungsarbeiten an einem Unfallort 6 2.4 Vorsichtsmaßnahmen am Schrottplatz 6 3. Die Qualifikation Arbeiten an HV-Anlagen 7 4. Die Rechtslage im Betrieb 4.1 Verantwortung und Verpflichtung 8 4.2 Die Gefährdungsbeurteilung 8 4.3 Die Gefahren 8 5. Berner als starker Partner 9 6. Häufige Fragen 11 2
1. AllgemeinE Information Um die CO 2 -Emissionen zu senken und damit unsere Umwelt zu schonen, sind alternative Energiequellen auch in der Fahrzeugtechnik vorzufinden. Nach und nach wird der Verbrennungsmotor ersetzt. Deswegen ist das Ziel der Automobilhersteller, so schnell wie möglich ein serienreifes Elektrofahrzeug am Markt zu haben. Schon jetzt sind zahlreiche Beispiele auf den Straßen zu finden, wie Toyota Prius, Opel Ampera oder Mercedes A-Klasse E-CELL, die zur Senkung des Benzinverbrauchs beitragen. Im ersten Schritt sollen Hybridfahrzeuge den Markt auf die neue Energiequelle vorbereiten um im zweiten Schritt mit der Produktion von reinen Elektrofahrzeugen zu beginnen. Die Serienfertigung von reinen Elektrofahrzeugen wird noch durch die teure Batterietechnologie und die geringe Reichweite dieser Fahrzeuge ausgebremst. Selbst die Bundesregierung ist an dieser umweltschonenden Technologie interessiert und verabschiedete schon im August 2009 den Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität (NEPE) und fördert im Rahmen des Konjunkturpakets II die Entwicklung von Elektrofahrzeugen mit 500 Mio.. Diese Ziele wurden dabei formuliert: Bild: pixelio Kurt F. Domnik fbis f 2020: ca. 1 Mio. Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen fbis f 2030: ca. 5 Mio. Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen fbis f 2050: Stadtverkehr hauptsächlich mit Elektroautos Laut dem Kraftfahrt-Bundesamt wurden im Jahr 2012 deutschlandweit 21.483 Hybridfahrzeuge und 2.956 Elektroautos neu zugelassen. Zum Vergleich: Die Gesamtzahl der zugelassenen Fahrzeuge belief sich auf 3,08 Mio. Die Grafik zeigt deutlich, dass das Verhältnis vernachlässigt werden kann. Jedoch wird sich dieses Bild in den nächsten Jahren deutlich ändern. Zulassungen 2012: Verbrennungsmotor Hybrid Elektro 3
2. Unterschied zu Verbrennungsfahrzeugen Ein Elektroauto wird mit einem Elektromotor betrieben. Ein Hybridfahrzeug verfügt neben dem herkömmlichen Benzin- oder Dieselmotor über ein Hochvolt-System, welches den Motor durch Elektrizität antreibt. Vier Grundkomponenten machen den Unterschied: felektromotor/generator: f Sorgt für den Antrieb des Wagens, im Generatorbetrieb wird Drehstrom erzeugt fhv-batterie: f Versorgt den Elektromotor mit Energie finverter: f Wandelt beim Fahren Gleichspannung in Wechselspannung um, beim Laden der Batterie ist das der umgekehrte Fall fdc/dc-wandler: f Senkt die HV-Spannung zum Laden der 12 V-Batterie entsprechend ab 2.1 SerVIce- und Instandsetzungsarbeiten in der Werkstatt Zunächst sind vor dem Arbeiten an einem HV-Fahrzeug alle Herstellerhinweise und Sicherheitsmaßnahmen zu beachten. HV-Fahrzeuge können zum größten Teil wie herkömmliche Fahrzeuge gewartet werden. Die Arbeitsabläufe an dem 12 V-Bordnetz sowie an dem Antriebsstrang sind hier identisch. Ein Mitarbeiter muss hier jedoch eine zusätzliche Qualifizierung haben oder von einem qualifizierten Mitarbeiter betriebsintern über die Hochspannungsbauteile aufgeklärt werden, damit die Gefahr eines Stromschlags vermieden wird. Sobald direkt an dem HV-System oder den einzelnen HV-Bauteilen gearbeitet wird, sind drei Hauptregeln zu beachten. 4
Die 3 Hauptregeln: 1. Herstellung der Spannungsfreiheit: Hierbei wird der Service-/ Wartungsschalter betätigt, um den Stromkreis innerhalb des HV-Systems zu unterbrechen. Es darf keine Spannung an den Kontakten anliegen. Zündung aus; Wartungsstecker ziehen; HV-Batterie ziehen; Sicherung ziehen 2. Gegen Wiedereinschalten sichern: Bei diesem Schritt soll sichergestellt werden, dass es unter keinen Umständen zu einem versehentlichen Stromfluss kommt. Den Service-/ Wartungsstecker an einem sicheren Ort aufbewahren Sicherung verwenden durch Blindstecker, Isolierband oder Abdeckkappe die Schalter isolieren. 3. Spannungsfreiheit feststellen: Mit Hilfe eines zugelassenen Spannungsprüfers (nach DIN EN 61243-3) soll geprüft werden, ob die Anlage oder einzelne Komponenten spannungsfrei sind. Manche Fahrzeuge verfügen über einen internen Prüfer, der die Spannungsfreiheit über das Display an der Armatur anzeigt. In der Regel lässt sich die Spannungsfreiheit nach ca. 10 bis 15 min, je nach Hersteller, feststellen. Restladung kann bei abgeschalteter HV-Spannung vorhanden sein! Bis zum Nachweis der Spannungsfreiheit gilt das System als unter Spannung stehend! Sobald diese drei Regeln befolgt und die Spannungsfreiheit festgestellt wurde, kann an den fehlerhaften/beschädigten Bauteilen gearbeitet werden. Der spannungsfreie Zustand muss für die Dauer der Arbeit sichergestellt sein. 2.2 Worauf muss ein Werkstattmitarbeiter achten Die Fahrer eines HV-Fahrzeugs sind selbst bei Pannen keinen elektrischen Gefährdungen ausgesetzt, da das Fahrzeug systembedingt durch viele Maßnahmen abgesichert ist. Eine Stromschlag- oder Lichtbogengefahr geht nur von der HV-Anlage aus, wenn diese Störungen aufweist. Ein Lichtbogen entsteht beim Kurzschluss der beiden Pole des Systems und kann zu schweren Verbrennungen und zum Verblitzen der Augen führen. In der HV-Anlage selbst herrscht eine Spannung von bis zu 800 V DC (Gleichstrom), es ist vergleichbar mit einem Niederspannungsmast. Selbst bei einem geringem Stromfluss von 30 ma, kann es zu Störungen des Herzimpulses kommen. Ein höherer Stromfluss und eine längere Durchströmungsdauer können zu schweren inneren Verbrennungen und Herzkammerflimmern führen. Rund 40 % aller Stromunfälle bis 1.000 V ereignen sich bei der Störungssuche oder der Instandsetzung, so das IEU (Institut zur Erforschung elektrischer Unfälle). 5
2.3 SerVIce- und Instandsetzungsarbeiten an einem Unfallort Die Handhabung in der Werkstatt ist um einiges einfacher als direkt an einem Unfallort. Was ist zu tun, wenn man sich zu einem Unfallort begibt? Wie verhält sich der Abschleppdienst am Unfallort, um selbst keinen Schaden davonzutragen? Generell sind HV-Komponenten konstruktiv gegen Unfälle geschützt. Trotzdem kann es vorkommen, dass Spannung am Fahrzeug anliegt. Bei schwerer physikalischer Beschädigung des HV-Systems besteht sogar die Gefahr von Feuer durch Auslaufen brennbarer Flüssigkeiten. Der Unfalldienst hat hierbei die Aufgabe, den Gefahrenbereich abzusichern, indem das Fahrzeug spannungsfrei geschaltet wird und die unter Spannung stehenden Teile sichert. Somit ist auch hier eine qualifizierte Fachkraft von Vorteil. Der Unfalldienst sollte mindestens folgendes Wissen haben, um für den Ernstfall gewappnet zu sein: fdie f Lage der HV-Komponente/-Leitungen bei Serienfahrzeugen fspannungsfreischalten f als Sicherheitsmaßnahme farbeiten, f die man wegen der Gefahr nicht durchführen sollte 2.4 Vorsichtsmassnahmen am schrottplatz Wenn das Auto nicht mehr instandgesetzt werden kann, muss es zur Verschrottung zum Schrottplatz gebracht werden. Auch hier ist die elektrische Gefährdung zu berücksichtigen. Die Fahrzeuge müssen auf HV-Bauteile und -Leitungen (orangefarbene Kabel) überprüft werden. Bei einer Zerstörung, Beschädigung der Komponenten oder der Isolierung besteht auch hier die Gefahr der Lichtbögen. Deshalb ist die Aufgabe eines qualifizierten Mitarbeiters, das HV-System vor der Verschrottung: fspannungsfrei f zu schalten fkomponenten f vom Bordnetz zu trennen fkomponenten f für den Ausbau vorzubereiten 6
Bild: pixelio Stephan Wengelinski 3. Die Qualifikation Arbeiten an HV-Anlagen Das Messen der elektrischen Größen im 12 V- bzw. 24 V-Bordnetz ist Bestandteil der Kfz- Mechaniker, -Elektriker und -Mechatroniker Ausbildung. Eine zweitägige Fortbildungsmaßnahme für das Spannungsfrei Schalten eines HV-Fahrzeugs ist dennoch durchzuführen, um auf diesem Gebiet fit zu sein. Diese Qualifikation wurde zwischen Berufsgenossenschaften, VDA, ZDK und VDIK abgestimmt. Die Schulung wird von TÜV, TAK, DEKRA sowie von einigen Fahrzeugherstellern und Systemanbietern angeboten. Die Qualifizierung gliedert sich in 3 Stufen: Stufe 1 Nichtelektrische Arbeiten: Mitarbeiter soll HV-Komponenten sicher bedienen können, Aufbau und Wirkungsweise verstehen und mit den Kennzeichnungen der Komponenten vertraut sein. Wegen der Gefahr eines Lichtbogens ist hierbei das elektrotechnische Arbeiten unzulässig. Es dürfen lediglich alltägliche Arbeiten wie z.b. Ölwechsel oder Reifenwechsel durchgeführt werden. Stufe 2 Spannungsfreies Arbeiten: Ein sicherer Umgang mit Elektrosystemen muss vorhanden sein. Hier lernt man die drei Hauptregeln richtig anzuwenden. fdas f Freischalten fdie f Feststellung der Spannungsfreiheit fder f Tausch einzelner Komponenten Durch diese Stufe sind die Mitarbeiter in der Lage, am HV-System zu arbeiten, einen Unfallort sicherzustellen und das Fahrzeug ordnungsgemäß zu verschrotten. Stufe 3 Arbeiten unter Spannung: Die Grundlagen aus Stufe 2 sind erforderlich für diese Stufe. Zusätzlich sollten theoretische und praktische elektronische Kenntnisse vorhanden sein. Danach ist man in der Lage Bauteile unter Spannung zu wechseln, zu reparieren sowie eine detaillierte Fehlersuche durchführen. 7
4. Die rechtslage im betrieb 4.1 verantwortung und verpflichtung Der Unternehmer/Arbeitgeber trägt die Verantwortung für: fauswahl f eines leitenden Mitarbeiters für Arbeiten an Fahrzeugen mit HV-Systemen fgrundsatzentscheidung f über die Sicherheitspolitik, -organisation und Einrichtung zur Sicherheit fmaßnahmen f zur Arbeitssicherheit, sowie die Motivation/Anweisung faufsicht f und Kontrolle seiner Mitarbeiter zusätzlich hat der Unternehmer/Arbeitgeber folgende Verpflichtungen: ffestlegung f der Schutzmaßnahmen fsicherstellung, f dass nur qualifizierte Mitarbeiter an HV-Systemen arbeiten fdie f Erstellung einer Arbeitsanweisung beim Umgang mit HV-Systemen forganisation f eines elektrischen Fachbetriebes 4.2 Die Gefährdungsbeurteilung Ein Unternehmer ist zuständig für die Sicherheit der Beschäftigten nach dem Arbeitsschutzgesetz. Nachdem man im ersten Schritt die Gefährdungsbeurteilung schriftlich festgehalten hat, werden daraus die Arbeitsschutzmaßnahmen abgeleitet. Wichtig bei diesem Thema ist zu wissen, dass bei einer HV-Anlage die Gefahr für irreversible Körperschäden durch Lichtbögen besteht. Die Maßnahmen: ftechnisch: f Serviceschalter/HV-Leitung/HV-Komponenten ziehen, isolieren, abdecken forganisatorisch: f Einhalten der Wartezeit zum Abbau der Spannung fpersönlich: f PSA (Persönliche Schutzausrüstung) 4.3 Die Gefahren Das Arbeiten an einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug ist nicht ganz ungefährlich. Die Hauptgefahren sind: fmögliche f Lichtbögen, die zu Verbrennungen oder sogar zum Tod führen können frestspannungen f oder nicht isolierte Kabel, die schmerzhafte Stromschläge verursachen faustretende f Säure aus der Batterie, die schwere Verätzungen hervorrufen kann 8
5. Berner als starker partner Zum Thema Arbeiten am HV-System gibt es noch keine gesetzlichen Vorschriften, lediglich Richtlinien oder Herstellervorschriften, die eingehalten werden sollten. Auf dem Markt kann zurzeit vereinzelt das notwendige Equipment angeschafft werden. Um Ihnen das lästige Suchen oder Anfragen zu ersparen, hat Berner zwei optimal zugeschnittene Lösungen aus einer Hand für Sie zusammengestellt und empfiehlt Ihnen diese zu Ihrem eigenen Schutz, neben der vorgeschriebenen Fortbildung: fbasis f Hybrid/Elektro Kit fprofi f Hybrid/Elektro Kit Basis Hybrid/Elektro Kit Das Basis Kit ist in erster Linie für die Sicherheit der Mitarbeiter gedacht und ein Muss für jede Werkstatt, die ein Hybrid-/Elektrofahrzeug warten will. Dieses Set hilft, das HV-System unbeschadet spannungsfrei zu schalten, gegen das Wiedereinschalten zu sichern und die Spannungsfreiheit festzustellen. Damit werden die drei Hauptregeln befolgt. Inhalt: fsicherheits-handschuhe f 1.000 V nach Klasse 0 fgesichtsschutzschild f nach EN 166 fmultitester f 1.000 V nach DIN EN 61243-3 fisolierband f Alles ist passend in einem Bera Clic+ Koffer verpackt, für einen einfachen Transport und die Lagerung. Art.-Nr. 187561 9
Profi Hybrid/Elektro Kit Das Profi Kit ist für fortgeschrittene Arbeiten direkt an dem HV-System gedacht. Hierbei können bei eingeschaltetem System Fehler festgestellt, analysiert und bearbeitet werden. Da die Gefahr für Außenstehende hierbei höher ist als bei den Basisarbeiten, ist ein auffallendes Absperrset empfehlenswert. Gerade nicht unterwiesene Kollegen, Auszubildende, Reinigungskräfte oder sogar Kunden, die sich in der Werkstatt aufhalten, sollen durch das Absperr-Set gewarnt werden. Inhalt: fmegaohmmeter f fmiliohmmeter f fabsperr-set f Das Absperr-Set kann bestens dazu eingesetzt werden, einen dauerhaften elektrischen Fachbereich abzugrenzen. Das Set ist ebenfalls in einem Bera Clic+ Koffer verpackt. Art.-Nr. 188016 Art.-Nr. 187562 Neben diesen beiden Sets empfehlen wir einen schützenden Mantel gegen Flammen und Lichtbögen sowie Schuhe nach EN 345, die ebenfalls vor der Gefahr eines Stromschlags schützen. Zusätzlich empfehlen wir, immer einen Feuerlöscher griffbereit zu haben, insbesondere in einem Abschleppfahrzeug. 10
6. Häufige Fragen Was ist ein HV-System? HV steht für Hochvolt. Es beschreibt ein System, welches mit bis zu 800 V betrieben wird. Was ist ein Lichtbogen? Ein Lichtbogen ist eine Gasentladung zwischen zwei Elektroden, der zum Feuerausbruch führen kann. Müssen die Schutzhandschuhe 1.000 V geprüft werden? Vor jeder Verwendung sollten die Handschuhe einem Dichtigkeitstest durch Aufblasen unterzogen werden. Wer bietet Schulungen zum Arbeiten an HV-Fahrzeugen an? DEKRA, Fahrzeughersteller, TAK, TÜV Ist isoliertes Werkzeug zur Wartung notwendig? Wenn Spannung am System anliegt, ist das Arbeiten auch mit isolierten Werkzeugen gefährlich. Es empfiehlt sich nach der Feststellung der Fehlerquelle den Serviceschalter zu betätigen, um gefahrlos am System arbeiten zu können. Wie schützt man sich vor den HV-Gefahren? Am besten ist man geschützt durch die Zusatzqualifikation Arbeiten an HV-Anlagen, Schutzhandschuhe 1.000 V, Gesichtsschutzschild, Sicherheitsschuhe und einen nicht entflammbaren Mantel. Welchen Gefahren ist man durch das HV-System ausgesetzt? Lichtbögen, Restspannung, austretende Säure und Stromschläge. Ist ein elektrischer Fachbereich für das Arbeiten an HV-Systemen sinnvoll? Ja, da dadurch unwissende Personen, wie beispielsweise Kunden, durch das Absperr-Set gewarnt werden. Was ist ein HV-eigensicheres Fahrzeug? Ein Fahrzeug, bei dem durch technische Maßnahme ein vollständiger Berührungs- und Lichtbogenschutz besteht. Darf man ohne Zusatzqualifikation an einem HV-Fahrzeug arbeiten? Nur wenn man von einem qualifizierten Mitarbeiter unterwiesen wurde und die Tätigkeit nicht im Zusammenhang mit dem HV-System steht, wie z.b. Ölwechsel, Bremsenservice oder Reifenwechsel. Welche Grundausrüstung braucht jede Werkstatt, um ein HV-Fahrzeug warten zu können? Neben der Zusatzqualifikation ist ein Basis-Kit erforderlich, bestehend aus einem Paar Sicherheitshandschuhe 1.000 V, Gesichtsschutzschild und Multitester 1.000 V.?11
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