Wie gefährlich ist Elektromobilität? Quelle: Bosch Bilderbox, BGHM Carsten Diekel BGHM PD Bremen, 11.11.2014 Agenda ¾ Sicherer Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien ¾ Elektrofahrzeuge in der Servicewerkstatt ¾ ÅHochvolt´-Qualifikation gemäß BGI 8686 (DGUV-Information 200-005) ¾ Rettung aus Unfallfahrzeugen Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 2 Elektromobilität - eine moderne Erfindung? Egger-Lohner-Elektromobil (1899) Quelle: Wikipedia Elektrolastwagen (um 1912) Quelle: Diekel Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 3 Überblick alternativer Antriebstechniken Batterieantrieb Æ Hybridantrieb Brennstoff- Æ Æ zellenantrieb Wie gefährlich ist Elektromobilität? Batterie + Elektromotor Benzintank + Verbrennungsmotor Batterie + Elektromotor + Batterie + Elektromotor Wasserstofftank + + Brennstoffzelle 11.11.2014 Seite 4 :DVEHGHXWHWÅHochvolt´HV)? U > 60 V '&XQG9'&RGHU U > 30 V $&XQG9$& in der Fahrzeugtechnik insbesondere bei Hybrid- und Brennstoffzellentechnologie BGV A3: SKS AC 60V DC 120V sowie Elektrofahrzeugen Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 5 Agenda ¾ Sicherer Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien ¾ Elektrofahrzeuge in der Servicewerkstatt ¾ ÅHochvolt´-Qualifikation gemäß BGI 8686 (DGUV-Information 200-005) ¾ Rettung aus Unfallfahrzeugen Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 6 Quelle: Schadens-prisma IFS SCHADENBEISPIEL 2 2012 31 Selbstentzündung eines E-Bikes beim Laden Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 7 Quelle: Youtube/Screenshot: Golem.de Elektroauto Tesla S fängt nach Unfall Feuer Ein Tesla S hat in den USA Feuer gefangen, nachdem sich ein Metallstück durch den Unterboden in die HV-Batterie gebohrt hatte. Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 8 Quelle: Wikipedia Grundlagen Lithium-Ionen-Batterie Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 9 Was macht Lithium-Ionen-Akkus so attraktiv? geringes Gewicht hohe Energiedichte Hochstromfestigkeit Schnelladefähigkeit Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 10 Technologievergleich 12 V, 36 Ah Æ 432 Wh für kurzzeitige hohe Stromabgabe 360 V, 24000 Wh, pro Zelle ca. 4 V und 33 Ah Quelle: Wikipedia Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 11 Lithium-Ionen- Akkumulator Wie gefährlich ist Elektromobilität? Quelle: Wikipedia Æ kein metallisches Lithium enthalten! 11.11.2014 Seite 12 Lithium-Ionen-Zelle Spannung: 4,2V Anode: Kohlenstoff / Grafit (unkritisch) Kathode: z.B. LiCoO2 Æ reizend, allergisierend, krebsverdacht Separator: Bei Perforation interner Kurzschluss Æ Erwärmung Elektrolyt: z.B. LiPF6 in Carbonaten gelöst Zersetzung durch Erwärmung, Ausgasung HF-Bildung möglich brennbar (Lösemittel), gesundheitsschädlich (Leitsalz) Thermisches Durchgehen über Tage und Wochen hinweg ¾ Kurzschluss, Beschädigung und Überhitzung sind zu vermeiden! Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 13 Modul aus Lithium-Ionen-Zellen und Batterie-Management-System (BMS) Zelle Zelle Zelle Zelle Zelle Zelle Zelle BMS Modul Quelle: Wikipedia Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 14 Modul aus Lithium-Ionen-Zellen und BMS Im E-Bike oder als Baustein für Traktionsbatterien Spannung: 24V bis 48V Elektronik (BMS) zum Schutz vor: Kurzschluss Überladen Tiefentladen Stabiles Gehäuse Kühlung (passiv) (begrenzter) Schutz gegen mechanische Beschädigung Entgasungsöffnung (kontrollierter Gasaustritt) Quelle: Wikipedia Qualität der Elektronik entscheidend Modul Gehäusestabilität begrenzt, z.B. Sturz aus Regal Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 15 Zusammenfassung der Gefährdungen Elektrische Gefährdungen Akkumulator ist immer eingeschaltet für Hochvoltsysteme > 400 V DC (typ.) Chemische Gefährdungen (Li-Ionen-Akku) Batterieelektrolyt Æ Zersetzungsprodukte Gesundheitsschädliche Substanzen im Akkumulator Brand- und Explosionsgefahr (Li-Ionen-Akku) Elektrolyt brennbar Zündenergie im Akkumulator kein Lithium-Metall vorhanden! Modul Explosion unwahrscheinlich Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 16 Stichwort Brandgefahr Lithium-Ionen-Akkus werden ohne metallisches Lithium hergestellt Bei Defekten können giftige, brennbare Gase austreten, die kontrolliert abgeleitet werden defekte Akkus können sich durch interne Kurzschlüsse erhitzen und sich ggf. verspätet entzünden Defekte Akkus müssen beobachtet werden Æ Quarantäne Im Brandfall kann mit viel Wasser gelöscht werden Modul Sicherheitsdatenblatt des Akku-Herstellers beachten Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 17 Agenda ¾ Sicherer Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien ¾ Elektrofahrzeuge in der Servicewerkstatt ¾ ÅHochvolt´-Qualifikation gemäß BGI 8686 (DGUV-Information 200-005) ¾ Rettung aus Unfallfahrzeugen Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 18 Quelle: Toyota Wie gefährlich ist Elektromobilität? 201,6V HochleistungsBatterie 12V Batterie 11.11.2014 12V-Stromquelle Sicherheitseinheit für ECB-Bremse Seite 19 Potenzielle Gefahrenquellen HV-Batterie (Hochleistungsbatterie) Mögliche Gefahren: elektr. Spannung, Austritt von Lauge, Gewicht Servicestecker Mögliche Gefahren: elektrische Spannung Sichern des HV-Systems nur durch FK-HV* HV Kabel (orange) Mögliche Gefahren: elektrische Spannung * FK-HV: ÅFachkundiger für Arbeiten an HV-eigensicheren )DKU]HXJHQÅ Inverter Mögliche Gefahren: elektrische Spannung Antriebseinheit Mögliche Gefahren: elektrische Spannung, Gewicht Klimaanlagen Kompressor Mögliche Gefahren: elektrische Spannung, Austritt Kältemittel Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 20 Spannung bis 800 V DC Quelle: BGI 548 ¾ Bereich der Schutzkleinspannung bis 120 V DC nach BGV A3 ist überschritten, 60 V DC nach BGI 8686) Quelle: Wikipedia ¾ Schutz? Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 21 Agenda ¾ Sicherer Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien ¾ Elektrofahrzeuge in der Servicewerkstatt ¾ ÅHochvolt´-Qualifikation gemäß BGI 8686 (DGUV-Information 200-005) ¾ Rettung aus Unfallfahrzeugen Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 22 Nichtelektrotechnische Arbeiten Elektrotechnische Arbeiten im spannungsfreien Zustand Arbeiten unter Spannung ¾ Fachkunde für Arbeiten an HV-Systemen Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 23 Arbeiten ohne HV-Gefährdung Qualifikation unterwiesenes Personal erforderlich keine Arbeiten am HV-System Arbeiten am HV-System Bild: ZdK Elektrofachkräfte für HV-Systeme an Fahrzeugen z.B. KFZ-0HFKDWURQLNHUPLW=XVDW]TXDOLILNDWLRQÅHochvolt´ oder Fachkundiger für Arbeiten an HV-Fahrzeugen Arbeiten am HV-System nach Herstellervorgaben Freischalten der HV-Komponenten nach den 5 Sicherheitsregeln Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 24 Arbeiten am HV-System Unterscheidung zwischen HV-eigensicheren Fahrzeugen (vollständiger Berührungs- und Lichtbogenschutz, technisch sichere Abschaltung) Æ Fachkundiger für Arbeiten an HV-Fahrzeugen Bild: ZdK nicht HV-eigensicheren Fahrzeugen Æ Fachkundiger für Arbeiten an nicht HV-eigensicheren Fahrzeugen keine Berechtigung für Arbeiten an spannungsführenden HV-Komponenten Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 25 Elektrofachkraft für HV-Systeme an Fahrzeugen KFZ-Mechatroniker vor 2013 IST ? Elektrotechnische Grundlagen Eingangstest HV-Schulung Theorie + Praxis Vorgehensweise bei HV-Gefährdungen Verhalten Abschlusstest Bild: ZdK Soll = Fachkundiger für Arbeiten an HV-Fahrzeugen Elektrotechnische Grundlagen Wie wird gearbeitet ? Was ist zu beachten ? (5 Sicherheitsregeln) qualifiziert für Servicearbeiten an Serienfahrzeugen Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 26 Elektrofachkraft für HV-Systeme an Fahrzeugen Elektrotechnischer Laie IST ? o. Elektrotechnische Grundlagen Elektrotechnische Grundkenntnisse HV-Schulung Theorie + Praxis Vorgehensweise bei HV-Gefährdungen Verhalten Abschlusstest Bild: BGHM Soll = Fachkundiger für Arbeiten an HV-Fahrzeugen Elektrotechnische Grundlagen Wie wird gearbeitet ? Was ist zu beachten ? (5 Sicherheitsregeln) qualifiziert für Servicearbeiten an Serienfahrzeugen Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 27 Beschreibung der Ausbildung in BGI 8686 Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 28 Elektrische Gefährdungen: Gleichstrom - nur bei gleichzeitigem Berühren von zwei Punkten Körperdurchströmung möglich Karosserie ist von der HV-Spannung isoliert (eigensicherer Stromkreis) Lichtbögen durch hohe Ströme möglich - HVeigensichere Fahrzeuge sind dagegen geschützt Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 29 Körperdurchströmung Quelle: Bosch Bilderbox, Diekel Fahrzeug Spannung Stromweg Körperwiderstand Stromstärke Pkw 200 - 400 V Hand-Hand ca. 1000 ȍ 200-400 mA Nkw 600 - 800 V Hand-Hand ca. 1000 ȍ 600-800 mA Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 30 Körperreaktion im Zeit-Stromdiagramm bei DC 5000 2000 1000 500 1 2 200 100 50 20 3 HV-Technik Bereich Kfz-Elektrik 12V - 24V 10000 t [ms] 1 üblicherweise keine Reaktion 2 üblicherweise keine schädlichen physiologischen Effekte 3 kein organischer Schaden zu erwarten es können reversible Störungen der Impulse im Herzen auftreten 4 zusätzlich schwere Verbrennungen, Wahrscheinlichkeit von Herzkammerflimmern 4 10 0,1 0,2 0,5 1 2 5 10 20 50 100 200 500 1000 I [mA] Quelle: in Anlehnung an VDE V 0140-479-1 Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 31 Elektrische Gefährdungen: Gleichstrom - nur bei gleichzeitigem Berühren von zwei Punkten Körperdurchströmung möglich Karosserie ist von der HV-Spannung isoliert (eigensicherer Stromkreis) Lichtbögen durch hohe Ströme möglich - HVeigensichere Fahrzeuge sind dagegen geschützt HV-Spannung schaltet sich bei Unfall eigenständig ab keine besondere Gefährdung bei nassen Fahrzeug oder Fahrzeug im Wasser Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 32 Die 5 Sicherheitsregeln: 1. Freischalten 2. gegen Wiedereinschalten sichern 3. Spannungsfreiheit feststellen 4. Erden und Kurzschließen Quelle: BGI 8686 5. benachbarte, unter Spannung stehende Teile, abdecken oder abschranken Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 33 Die 5 Sicherheitsregeln: 1. Freischalten Zündung ausschalten Service-/Wartungsstecker abziehen bzw. Batteriehauptschalter ausschalten Quelle: BGI 8686, BGHM Sicherungen ziehen zunehmend automatisierte Freischaltprozesse Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 34 Die 5 Sicherheitsregeln: 1. Freischalten - zunehmend automatisierte Freischaltprozesse Quelle: BGHM, Toyota Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 35 Die 5 Sicherheitsregeln: 2. gegen Wiedereinschalten sichern z.B. Service- / Wartungsstecker entfernen und wegsperren Quelle: BGI 8686 3. Spannungsfreiheit feststellen bei abgeschalteter HV-Spannung können noch Restladungen (z.B. Zwischenkreisspannungen) vorhanden sein. geeignetes Messgerät verwenden. Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 36 Bei Arbeiten unter Spannung: Ausbildung nach BGR A3 Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 37 Laden von Elektrofahrzeugen AC/DC Umrichter EMF Energie Management System Batterie Empfangsspule Energieübertragung Sendespule Energieversorgung Quelle: public-domain und Diekel Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 39 Agenda ¾ Sicherer Umgang mit Lithium-Ionen-Batterien ¾ Elektrofahrzeuge in der Servicewerkstatt ¾ ÅHochvolt´-Qualifikation gemäß BGI 8686 (DGUV-Information 200-005) ¾ Rettung aus Unfallfahrzeugen Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 40 Rettung aus Unfallfahrzeugen Quelle: DGUV, BGI 8651 Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 41 Neue Gefährdungen für Rettungskräfte? Mechanische Gefährdungen durch Fahrzeugbewegungen Elektrische Gefährdungen - höhere Spannungen (bis ca. 800 V) - Anzahl der elektrischen Bauteile - andere Funktionsweisen Chemische Gefährdungen - Gefahrstoffe - Gase - Verbrennungsprodukte Brand-/ Explosions-Gefährdungen - Verzögerte Brandentstehung - Freiwerdende Gase Thermische Gefährdungen durch tiefkalte Gase Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 42 Konstruktive Sicherheiten in Hochvoltfahrzeugen Å8QIDOOVLFKHUH´8QWHUEULQJXQJGHU+9-Komponenten mit geringen Beschädigungsrisiken Schutz vor Stromschlag bei HV-Komponenten durch Berührungsschutz - galvanische und elektrische Trennung - Abschaltung bzw. Kurzschluss des HVSystems bei einem Unfall Manuelle Deaktivierung des HV-Systems mittels Trennschalter bzw. des Disconnect-Schalters Schnelle Wahrnehmung der HV-Kabel (orangefarbene Isolierung) Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 43 An der Unfallstelle Quelle: DGUV, BGI 8651 Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 44 Sicherheits-Strategie Abschaltung bei Crash mit Airbagauslösung Batterie und Leitungen außerhalb der aufprallgefährdeten Zonen Austritt Batterie-Gel erst bei 80% Verformung der Batteriemodule Gel wird mit Wasser neutralisiert Quelle: Toyota Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 45 Quelle: BGHM Vortragstitel, Autor, Veranstaltung Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 46 Vortragstitel, Autor, Veranstaltung Wie gefährlich ist Elektromobilität? BGI 8664 11.11.2014 Seite 47 FAQ-Liste der $*Å+DQGOXQJVUDKPHQ (OHNWURPRELOLWlW´ - Stand 12. Februar 2014 Vortragstitel, Autor, Veranstaltung Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 48 Rettungskarte Seit 1. Februar 2013 Zugriff auf Daten des Kraftfahrtbundesamtes zur Kennzeichenabfrage für Rettungsleitstellen für in Deutschland zugelassene Fahrzeuge möglich. Æ eindeutige Zuordnung des Fahrzeugs möglich Æ Informationen zum Abschaltsystem Quelle: VDA ±Verband der Automobilindustrie Vortragstitel, Autor, Veranstaltung Beispiel: Mercedes-Benz SLS AMG Electric Drive Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 49 nützliche Links: BGHM-Informationen: http://www.bghm.de/arbeitsschuetzer/gesetze-und-vorschriften/informationen.html BGI 8686: http://publikationen.dguv.de/dguv/pdf/10002/i-8686.pdf BGI 8664: http://publikationen.dguv.de/dguv/pdf/10002/i-8664.pdf Wartung von Hybridfahrzeugen (TAK / DGUV): http://www.tak.de/download/praxisratgeber-hybrid.pdf FAQ-Liste: http://www.dguv.de/medien/inhalt/praevention/themen_a_z/elektromobilitaet/faq_elekro.pdf Rettungskarten: Vortragstitel, Autor, Veranstaltung http://www.adac.de/infotestrat/ratgeber-verkehr/sicher-unterwegs/rettungskarte/ Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 50 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Haben Sie Fragen? Vortragstitel, Autor, Veranstaltung Wie gefährlich ist Elektromobilität? 11.11.2014 Seite 51
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