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ADAC Württemberg e.V. Carl-Eugen Metz 1
Württemberg e.V.
Elektromobilität im Motorsport
Obering. Dipl. Ing (FH) Thomas Kassner
ADAC Württemberg e.V.
ADAC Württemberg e.V.
Übersicht
• Gefahrenquellen an elektrifizierten Fahrzeugen
• Verhalten der Fahrzeuge im Gefahrenfall
• Beispiele für Sicherheit an Elektrofahrzeugen
• Informationen über die Batterien und das Hochvoltsystem
• Auszug weiterer Sicherheitsregeln
• Gefährdungen am elektrifiziertem Fahrzeug
• Entzünden und Löschen einer Batterie
• Löschen von Fahrzeugbränden
• Rettungskarten
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ADAC Württemberg e.V. Obering. Dipl. Ing (FH) Thomas Kassner 3
ADAC Württemberg e.V.
Potentielle Gefahrenquellen an beschädigten Fahrzeugen
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Anzeige von Fahrbereitschaft funktioniert nicht
(eingeschaltete Fahrzeuge sind geräuschlos und ggf. mit
automatischer Anrollfunktion Überrollen?)
Fahrzeug ist noch an elektrischer Anlage angeschlossen
(Erdung nicht mehr vorhanden, Sicherung hat nicht ausgelöst
Elektrischer Schlag?)
Antriebsblockade beim Laden funktioniert nicht
Abschaltung HV-System funktioniert nicht
HV-System ist nicht mehr isoliert
Lokale Erhitzung durch Kurzschlüsse
Gesundheitsgefährdende Stoffe treten aus
Bei Hybridfzg. treten brandgefährliche Stoffe aus
(Öl, Benzin,…)
Sonstige Gefahren konventionell angetriebener Fahrzeuge…
(Airbags, Lüfter,…)
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Verhalten der Elektroautos bei einem Unfall
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• Die Fahrzeuge sind mit mehreren, verschiedenartigen Schutzmechanismen ausgestattet.
- Einerseits ist das Hochvoltsystem berührgeschützt ausgeführt
- das HV-System ist elektrisch getrennt von Fahrzeugkarosserie
- bei schweren Unfällen, bei denen die Airbag-Auslösung stattfindet, wird bei den meisten Fahrzeugen das HV-System abgeschaltet. Es kann auch vergleichbare Schutzmechanismen geben. Die Details sind aus den fahrzeugspezifischen Rettungskarten zu entnehmen.
- es wird in jedem Fall zusätzlich eine manuelle Abschaltung des HV-Systems
vorhanden sein.
Hinweis:
Bei Deaktivierung der Stromversorgung (Trennung der Batterie) ist das Hochvoltsystem nicht sofort spannungsfrei. Die Selbstentladung des gesamten Systems kann bis zu 20 Sekunden dauern.
(Quelle: Unfallhilfe & Bergen bei Fahrzeugen mit Hochvolt-Systemen, VDA, 2013)
• Allerdings bei einem geparkten Fahrzeug oder einem Fahrzeug an der Ladestation erfolgt meist keine Abschaltung durch einen Unfall. Daher ist in diesen Fällen bei schweren Unfällen das HV-System unbedingt manuell zu deaktivieren.
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Beispiel für Sicherheit an Elektrofahrzeugen
Beispiel 1: Untersuchung des Crashverhaltens des Prius II
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- Crash Test im DEKRA Crash Test Center in
Neumünster
- Frontanprall unter 30° Winkel in Anlehnung
an FMVSS 305
- Aufprallgeschwindigkeit 49km/h
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Beispiel für Sicherheit an Elektrofahrzeugen
Beispiel 1: Untersuchung des Crashverhaltens des Prius II
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Keine Verletzung der HV-Kabel am Unterboden
HV Spannung 60Vdc nach ca.
1,9s
Sofortige
Abschaltung der HV
Spannung
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Heckcrash
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Ausschnitt Aufnahme Crashversuche
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Batterie ist nicht beschädigt.
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Batterie
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Für den Antrieb der Elektromotoren wird eine hohe elektrische Antriebsleistung
benötigt, die nicht von einer 12 Volt Autobatterie geleistet werden kann. Deshalb
werden in der Regel Batterien verwendet, die eine Spannung von mind. 400 Volt
bereitstellen und mehrere Kilowattstunden Energiegehalt aufweisen - deutlich mehr als eine
12 Volt Batterie. Bei Nutzfahrzeugen liefern solche Batterien Spannungen von bis zu 1000
Volt.
• Hinweis:
Die Batterien von Zweirädern bis 45 km/h führen Spannungen bis max. 60 V und
stellen somit nur eine geringe elektrische Gefahr dar.
Als Antriebsbatterien werden in heutigen Elektrofahrzeugen hauptsächlich Lithium-
Ionen-Batterien oder auch Nickel-Metall-Hydrid-Batterien eingesetzt. Die in PKW
verwendeten Batterien können mehrere hundert Kilogramm wiegen. Die bevorzugte
Einbaustelle für Batterien in Fahrzeugen ist der Unterboden oder Mitteltunnel sowie
der Raum zwischen den beiden hinteren Radkästen.
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Fehlermöglichkeiten bei Batterien
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Überladen
Durch fehlerhaftes Batteriemanagementsystem
Tiefentladen
Durch fehlerhaftes Batteriemanagement
Überhitzen
Durch externe Hitzequelle
Durch internen Kurzschluss, z.B. Membran zerstört
Mechanische Beschädigungen
Kurzschluss durch Beschädigung der Membran
Reaktionen durch eindringendes Wasser
Dentridenbildung in stark gealterten Zellen
Gasbildung in stark gealterten Zellen
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Hochvoltsystem
Anders als beim bekannten 12 Volt Bordnetz hat das Hochvoltnetz keine elektrische
Verbindung mit der Fahrzeugkarosserie. Plus- und Minuspol werden mit
Hochvoltkabeln zum Elektromotor geführt. Selbst wenn ein Kabel durch Schäden
Kontakt zur Karosserie bekommt, kann das Fahrzeug gefahrlos angefasst werden,
da nur ein Pol berührt wird. Nur wenn beide Pole gleichzeitig berührt werden, kommt
es zu einem elektrischen Schlag.
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Strom durch den Menschen
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Schulungen nach GDUV-I 200-005
(ehemals BGI 8686)
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Sicherheitsvorkehrungen Schritt 1:
Freischalten – Teil A: 12V-System
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Sicherheitsvorkehrungen Schritt 1:
Freischalten – Teil B: HV-System
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Sicherheitsvorkehrungen Schritt 2:
Gegen Wiedereinschalten sichern.
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Spannungsfreiheit des Systems prüfen
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Auszug weiterer Sicherheitsregeln bei beschädigten Batterien
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Tragen Sie geeignete Schutzkleidung, Handschuhe und Augen-/Gesichtsschutz
Tragen Sie beim Arbeiten keine Metallgegenstände mit sich.
Gehen Sie nie davon aus, dass das Hybridfahrzeug ausgeschaltet ist, weil es geräuschlos ist.
Die Hochvoltanlage kann nach dem Ausschalten bis zu 10 Minuten lang unter Spannung bleiben.
Sie dürfen nie ein (orangefarbenes) Hochspannungskabel oder Hochspannungskomponenten schneiden oder öffnen, ohne die Spannungsfreiheit selbst geprüft zu haben.
Verursachen Sie keinen Stoß, der einen Schaden auslösen könnte. Bsp.: Das Elektrolyten können ätzend sein und für menschliches Gewebe schädlich sein.
Im Fall eines Unfalls oder wenn Sie sich unwohl fühlen, suchen Sie umgehend ärztlichen Rat
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Sicherheitseinschränkung
Es muss darauf hingewiesen werden, dass Elektrofahrzeuge nicht nur von
Serienherstellern, sondern auch von Umrüstern gebaut werden. Folgende mögliche
Sicherheitseinschränkungen können auftreten:
‐ Die Batterien können minderwertige Materialien enthalten und sind evtl.
qualitativ schlechter verarbeitet, was eine höhere Brandgefahr zur Folge hat.
‐ Fahrzeuge sind nach einem Crash evtl. nicht eigensicher, da
Sicherheitsmechanismen nicht oder nur unzureichend vorhanden sind. So
kann es sein, dass bei einer Airbag-Auslösung keine Abschaltung des
Hochvoltsystems erfolgt.
‐ Zusätzlich gilt es zu beachten, dass die Hochvolt-Leitungen anders als bei
Serienfahrzeugen üblich verlaufen können oder die Batterien an
crashgefährdeten Orten eingebaut sind.
Hinweis: Vor Beginn der Veranstaltung alle sicherheitsrelevanten Informationen über das
Fahrzeug einholen.
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Gefährdungen am elektrifiziertem Fahrzeug
Elektrische Gefahr
Wirkt Gleichstrom auf den menschlichen Körper ein, können bereits ab einer
Spannung von 60 Volt körperliche Schäden auftreten, z.B. feine Risse im Gewebe.
Bei Elektrofahrzeugen treten Spannungen von bis zu 1000 Volt auf. Bei erheblichen
Beschädigungen, starken Deformationen oder einem Brand kann es zu Kurzschlüssen
oder Verbindungen von Hochvolt-Kabeln mit der Karosserie kommen.
Liegt zwischen zwei Polen eine hohe Spannung an und beträgt der Abstand
zwischen den zwei Polen nur wenige Zentimeter, kann es zu einer Lichtbogenbildung
kommen. Befinden sich Personen in unmittelbarer Nähe zu einem unter Spannung
stehenden Fahrzeug oder wird ein metallischer Gegenstand, wie z. B. eine
Rettungsschere, an die Karosserie geführt, kann es zu einem Spannungsüberschlag
mit einem grellen Lichtblitz (Lichtbogen) kommen. Lebensbedrohliche Verletzungen
können entstehen. Es ist jedoch sehr unwahrscheinlich, dass ein Spannungspotential
auf der Karosserie vorhanden ist.
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Gefährdungen am elektrifiziertem Fahrzeug
Chemische Gefahr
Im Falle einer Deformation des Batteriegehäuses kann es zum Austritt von
Elektrolytflüssigkeit, gasförmigen und teilweise gesundheitsschädlichen, ätzenden,
giftigen und brennbaren Gefahrstoffen kommen. Diese bergen eine Gesundheitsgefahr
für die Atemwege und können zu einer verpuffungsartigen Reaktion führen. Klassische
12 V-Fahrzeugbatterien enthalten ätzende Schwefelsäure und stellen somit im Falle einer
Beschädigung ebenfalls eine Gesundheitsgefahr dar.
Hinweis:
Hautkontakt und Einatmen der Dämpfe sind unbedingt zu vermeiden.
Es sind konventionelle Bindemittel zu verwenden.
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Gefährdungen am elektrifiziertem Fahrzeug
Brandgefahr
Kommt es zu einer internen Beschädigung der Batterie, auch ohne dass Stoffe
austreten, kann es in Extremsituationen zu einem internen Kurzschluss kommen.
Das führt zu einer massiven Wärmeentwicklung. Die Bestandteile der Batterie
können brennen oder es kommt zu einer verpuffungsartigen Reaktion. Dies kann
auch durch einen Kurzschluss im Hochvoltsystem ausgelöst werden, wenn die
Sicherheitseinrichtungen versagen.
Hinweis:
Eine Batterie kann auch noch Tage nach einem Unfall in Brand geraten. Interne
Reaktionen in der Batterie können auch mit zeitlicher Verzögerung ablaufen.
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Gefährdungen am elektrifiziertem Fahrzeug
Explosionsgefahr an der Batterie
Bei einer Beschädigung der Batterie jeglicher Fahrzeugtypen oder Ausfall des
Batteriekühlsystems kann es in der Batterie zu einer massiven Wärmeentwicklung
bis hin zu einer Entzündung von Batteriezellen kommen, welche durch einen Pingpong-
Effekt auf die gesamte Batterie übergreifen kann. In Abhängigkeit der Batteriegröße kann
dies auch zu einer massiven Beschädigung des Fahrzeugs führen. Die Reaktion der
Batterie kann auch erst nach Tagen erfolgen!
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Was tun, wenn es brennt?
Beflammung
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Beflammung und Abblasen der Sicherheitsventile
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Batteriebrand
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Löschen mit Wasser möglich.
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Löschen durch Fluten möglich.
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Gefährdungen am elektrifiziertem Fahrzeug
Löschen von Fahrzeugbränden
Fahrzeugbrände im Zusammenhang mit einem Elektrofahrzeug (z.B. Brandstiftung)
werden von der Feuerwehr grundsätzlich erst mit Wasser (evtl. mit einem
Löschmittelzusatz) und falls nötig, in einem zweiten Schritt mittels Schaum gelöscht.
Vorgehensweise: Wenn ein Fahrzeug brennt, muss die Feuerwehr verständigt werden.
Ein Entstehungsbrand sollte bereits bis zum Eintreffen der Feuerwehr mit zur Verfügung
stehendem Feuerlöscher bekämpft werden. Mit dem Wind vorgehen. Zirka einen Meter
Abstand halten. Diese Vorgehensweise ist nicht gefährlicher als bei einem normalen
Fahrzeugbrand. Beim Eintreffen der Feuerwehr - Brand an die Feuerwehr übergeben.
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Weitere wichtige Informationen
• Es können von außen nicht erkennbare Gefahren weiter bestehen.
• Bei unbemerkten Beschädigungen z. B. der Hauptbatterie ist eine
Selbstentzündung mit Zeitverzögerung von mehreren Stunden möglich.
• Solche Gefahren sind nur durch einen Fachmann/Fachwerkstätte erkennbar.
• Information des Eigentümers über die Gefahren, wenn er über die weitere
Verwahrung seines Fahrzeuges selbst verfügt (z. B. elektrischen Schlag,
Selbstentzündung einer defekten Hauptbatterie o. ä.)
• Ebenso ist der Abschleppdienst darüber zu informieren.
• Niemals ein Elektro- oder Hybridfahrzeug nach einem Unfall
unbeaufsichtigt oder in geschlossenen Hallen abstellen!
• Übergabe des Fahrzeugs an einen Fachmann oder eine Fachwerkstätte!
Dabei sind auch entsprechende Informationen über den Unfallverlauf, die
Fahrzeugbergung, Besonderheiten während des Einsatzes etc. mitzuteilen
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Rettungskarten
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©Tesla Motors
• Rettungskarten sollte in jedem Auto vorhanden sein
• Gibt den Rettungskräften Überblick über alle relevanten und gefährlichen Bauteile
• Betriebsspannung bis zu 1000 Volt (Quelle: 2011 Landesfeuerwehrschule BW)
ADAC Württemberg e.V.
Literaturverzeichnis
Dipl.-Ing. Dr.techn. Rudolf Mörk-Mörkenstein. (März 2012). Elektro- und
Hybridfahrzeuge. Überlegungen zu Sicherheitsfragen beim
Feuerwehreinsatz. Version 04. [PDF-Dokument]. Zugriff darauf am
01.12.2016
FAQ Hochvoltsysteme. (Dezember 2013). Unfallhilfe & Bergen bei Fahrzeugen mit
Hochvolt-Systemen. Verband der Automobilindustrie. [PDF-Dokument].
Zugriff darauf am 01.12.2016
Handlungsleitfaden. (Mai 2013). Notfallkonzeption Elektromobilität – Polizei Version
1.0. [PDF-Dokument]. Zugriff darauf am 01.12.2016.
Sicherheit von Elektrofahrzeugen. (November 2016). Interner Vortrag der DEKRA
über Elektrofahrzeuge.
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