Vorbereitung auf die Wartung von Elektro- und Hybridfahrzeugen in einer Kfz-Werkstatt

Zunächst ist es wichtig, sich die charakteristischen Gefahren bewusst zu machen, die mit diesen Fahrzeugtypen einhergehen können. Die Hauptgefahr ist das Vorhandensein von Hochvolt-Systemen, deren Spannung über der sicheren Spannung liegt, d. h. bei Wechselstrom über 25 V und bei Gleichstrom über 60 V. Diese Spannungen gelten als gefährlich und stellen eine Bedrohung für die Gesundheit und das Leben von Menschen dar. Aus diesem Grund ist für den Betrieb dieser Art von Systemen eine ordnungsgemäße Genehmigung erforderlich (prüfen Sie die in dem jeweiligen Land geltenden Vorschriften). Gefährliche Spannungen sind typischerweise im Antriebsstrang und in der Klimaanlage zu finden. Andere Systeme verwenden eine klassische 12-Volt-Installation.

 

Die erste Voraussetzung für die Wartung des Hochvolt-Systems eines Fahrzeugs ist eine entsprechende Qualifikation.  In jeder Werkstatt werden in der Regel Zuständigkeiten auf verschiedene Personen verteilt. Das heißt, es gibt Mitarbeiter, die für die Reifen- und Fahrwerkswartung zuständig sind, Mechaniker, die mechanische Systeme reparieren, und Elektroniker, die für die Reparatur von Anlagen und elektronischen Systemen verantwortlich sind. Die Kompetenzen jeder dieser Personen sind bei der Wartung von Elektro- und Hybridfahrzeugen von Nutzen. Viele Wartungsfachkräfte sind mit dem Dilemma konfrontiert, die Befugnisse eines Mitarbeiters genau zu definieren. Die Gesetzgebung in vielen Ländern und die Automobilhersteller legen durch Vorschriften genau fest, wer für welche Tätigkeiten die entsprechenden Befugnisse haben muss.

 

Gemäß diesen Empfehlungen sind vier Qualifizierungsstufen vorhanden: 

• Ungeschulte Person
• Geschulte Person (EiP⁴, FuP)
• Eine Person, die dafür qualifiziert ist, an Hochspannungsanlagen ohne Spannung zu arbeiten (oft als Hochspannungstechniker, HST⁵, FHV bezeichnet)
• Eine Person, die dafür qualifiziert ist, an Hochspannungsanlagen unter Spannung zu arbeiten (oft als Fachmann für Hochspannung -HSF⁶ bezeichnet)

Aus Sicht der Werkstatt ist eine ungeschulte Person jede Person, die nicht in der Werkstatt beschäftigt ist, vom Fahrer, der mit einem Fahrzeug ankommt, bis hin zum Anbieter der für die Reparatur erforderlichen Teile. Das liegt daran, dass es unmöglich ist, festzustellen, wie viel Wissen diese Personen über elektrische Gefahren oder den Betrieb des Hochvolt-Systems haben. Ungeschulten Personen sollte der Zugang zum Fahrzeug auf dem Werkstattgelände und zum elektrischen Arbeitsgefährdungsbereich verwehrt werden. Eine „geschulte Person“ verfügt über eine Qualifikation, die sich auf Arbeitnehmer bezieht, die nicht als Elektriker qualifiziert sind (länderspezifisch), die aber geschult sind und die Gefahren am Fahrzeug, die verfügbaren persönlichen Schutzausrüstungen, die Kennzeichnung von Hochvolt-Komponenten sowie die Verfahren und Grundsätze der Ersten Hilfe kennen. Diese Art von Schulung kann eine Person durchführen, die für Arbeiten an einer Hochvoltanlage im spannungslosen Zustand qualifiziert ist. Die geschulte Person kann Reparatur- und Wartungsarbeiten am Fahrzeug durchführen, die nicht mit dem Hochvolt-System in Verbindung stehen, z. B. den Ersatz von Rädern, die Reparatur von Systemen, die nicht mit der Hochspannung in Verbindung stehen (Infotainment-, Komfort- und Sicherheitssysteme). Sie muss jedoch wissen, welche Tätigkeiten diese durchführen darf und an wen diese sich wenden muss, wenn ein Eingriff in das Hochvolt-System erforderlich wird. Ein Hochspannungs-Techniker sollte eine Person sein, die über die in dem betreffenden Land geltende entsprechende Qualifikation sowie über Kenntnisse in Bezug auf den Aufbau von Hochvoltanlagen verfügt. Diese Qualifikation ermöglicht das Abschalten des Hochvolt-Systems im Fahrzeug (Herbeiführen eines spannungslosen Zustands, die Durchführung wird im folgenden Teil beschrieben), die Demontage und den Betrieb von Geräten, die mit Hochspannung arbeiten (nach Abschalten der Spannung), die Durchführung von Messungen im Gefahrenbereich (z. B. Widerstandsmessungen). Die Arbeit des Technikers ist insofern eingeschränkt, als dass es nicht möglich ist, die Hochspannung im Fahrzeug zu deaktivieren, z. B. bei Arbeiten innerhalb der Hochvoltbatterie (die Deaktivierung der Hochspannung ist aus technischen Gründen nicht möglich) oder wenn der spannungsfreie Zustand aufgrund eines Fahrzeugfehlers oder eines falschen Deaktivierungsvorgangs nicht hergestellt werden kann. Eine Person, die berechtigt ist, an einer Hochvoltanlage unter Spannung zu arbeiten, kann in das Hochvolt-System eingreifen, wenn es z. B. nicht möglich war, die Hochspannung zu deaktivieren. Mit ausreichend qualifiziertem Personal können Risiken vermieden und die Arbeit effizient erledigt werden, indem für die Arbeiten an einem Fahrzeug mit Hochvolt-System Mitarbeiter mit unterschiedlicher Spezialisierung eingesetzt werden.

 

¹Batteriebetriebenes Elektrofahrzeug

²Hybridelektrofahrzeuge

³Plug-in-Hybride

⁴In der Arbeit an elektrischen Anlagen unterwiesene Personen

⁵Hochspannungstechniker

⁶Fachleute für Hochspannung

Das Hochvolt-System besteht aus Hochspannungsverbrauchern, d. h. dem Motor, dem Klimakompressor, dem PTC-Heizelement und der Hochspannungsquelle – der Hochvoltbatterie. Die Verbraucher werden nur dann mit Strom versorgt, wenn ein Bedarf für ihren Betrieb besteht, andernfalls wird die Stromzufuhr unterbrochen.  Das bedeutet, dass die Hochvoltbatterie die Verbraucher nicht mit Strom versorgt, wenn das Fahrzeug mit ausgeschalteter Zündung steht (z. B. in einem Parkhaus). Dies dient der Sicherheit und wird durch Schaltschütze im Inneren der Batterie realisiert. Diese öffnen sich, wenn die Zündung ausgeschaltet wird, und verhindern, dass Strom von der Batterie zum Motor fließt usw. Die gleiche Situation tritt z.B. bei einem Verkehrsunfall oder einer Kollision ein oder wenn im Hochvolt-System ein Fehler registriert wird. Die Kontakte werden geöffnet, um die Sicherheit zu gewährleisten. Neben der Deaktivierung von Zündung gibt es eine Reihe weiterer Methoden, um die Hochspannung abzuschalten. Bei bestimmten Fahrzeugmodellen müssen bestimmte Sicherungen entfernt oder die markierten Kabelschleifen durchtrennt werden (Abb. 1,2). Diese Methoden sind z. B. für den Einsatz von Rettungsdiensten in Notsituationen vorgesehen.

Hochspannungs-Notausschalter: Zu trennende Leitungen und zu entfernende Sicherungen.

Wartungs- und Reparaturarbeiten am Fahrzeug, insbesondere wenn Eingriffe in das Hochvolt-System erforderlich sind, müssen bei abgeschalteter Spannung erfolgen. Bei eingeschaltetem Hochvolt-System dürfen keine Reparatur-, Diagnose- oder Demontagearbeiten durchgeführt werden. Da Fahrzeuge mit verschiedenen Defekten in die Werkstatt gebracht werden können, haben die Hersteller Methoden zur Abschaltung der Betriebsspannung entwickelt. Diese Methode ist so konzipiert, dass die Hochspannung bei einem Zündschalterfehler und bei anderen Fehlern abgeschaltet werden kann. Der Ablauf der HV-Deaktivierung nach dem Wartungsverfahren und eine ausführliche Erläuterung dazu, wann diese einzusetzen ist, werden im nächsten Artikel dieser Reihe vorgestellt.

Die charakteristischen Gefahren, die mit der Verwendung von Hochvoltanlagen einhergehen, können durch geeignete Schutzmaßnahmen eliminiert werden. Diese Maßnahmen sind durch Empfehlungen und Richtlinien der Hersteller festgelegt. Die am häufigsten verwendete grundlegende Schutzausrüstung umfasst Handschuhe, die für Arbeiten unter Spannung bestimmt sind. Sie sind für die Durchführung des HV-Deaktivierungsverfahrens unerlässlich. Nach der HV-Deaktivierung können weitere Arbeiten ohne Handschuhe durchgeführt werden, sofern es sich nicht um Arbeiten an der Traktionsbatterie handelt. Für die Reparatur und Demontage dieses Bauteils sind auch nach der HV-Deaktivierung Handschuhe erforderlich. Um für Arbeiten unter Spannung geeignet zu sein, müssen Handschuhe der Norm IEC 60903 entsprechen. In dieser sind die Spannungswerte festgelegt, gegen die ein Handschuh einer bestimmten Klasse schützt. Die Klassen werden auf einer Skala von 00 bis 4 definiert. Handschuhe der Klasse 0, die gegen 1.500 Volt Gleichstrom und 1.000 Volt Wechselstrom schützt, werden im Automobilsektor am häufigsten verwendet. Kennzeichnend für diesen Handschuhtyp ist das auf dem Handrücken aufgedruckte Symbol mit zwei Dreiecken, das darauf hinweist, dass der Handschuh für Arbeiten unter Spannung bestimmt ist. Bitte beachten Sie, dass das Produktionsdatum auf dem Handschuh vermerkt sein sollte. Alternativ kann es auf einem zusätzlichen, dem Handschuh beiliegenden Dokument vermerkt werden. Es ist wichtig zu beachten, dass Handschuhe für Arbeiten unter Spannung regelmäßig geprüft werden müssen, z. B. alle 6 Monate (die Vorschriften können von Land zu Land variieren).

 

Handschuhe für Arbeiten unter Spannung sowie eine Nahaufnahme der Kennzeichnungen, wer solche Handschuhe tragen sollten

Des Weiteren werden als persönliche Schutzausrüstung Visiere für Arbeiten unter Spannung, isolierte Stiefel und Overalls für Arbeiten unter Spannung empfohlen. Diese Ausrüstung kommt in besonderen Situationen zum Einsatz, z. B. wenn ein Fahrzeug nach einem Unfall, Brand, einem Auslaufen der Batterie oder einer anderen schwerwiegenden Störung in die Werkstatt kommt. Visiere für Arbeiten unter Spannung sollten vor Metallspritzern und Säurestrahlen (Elektrolyt) schützen. Isolierende Stiefel müssen der Norm EN 50321 entsprechen (die Vorschriften können von Land zu Land unterschiedlich sein), um einen Schutz gegen elektrischen Schlag mit einem der Schuhklasse entsprechenden Wert zu gewährleisten. Die Schutzklassen für Schuhe sind dieselben wie für Isolierhandschuhe, d. h. von 00 bis 4. Es wird empfohlen, Schuhwerk mit mindestens Klasse 0 zu verwenden, das gegen 1.500 V Gleichstrom und 1.000 V Wechselstrom schützt. Wie die Isolierhandschuhe sind auch die Schuhe für Arbeiten unter Spannung mit zwei Dreiecken gekennzeichnet. Auch die Schuhe müssen alle 6 Monate einer regelmäßigen Prüfung unterzogen werden. Isolierte Werkzeuge sind ein wichtiger Bestandteil der persönlichen Schutzausrüstung. Diese Werkzeuge müssen die Anforderungen der Norm IEC 609000 erfüllen, die eine Prüfung mit einer Prüfspannung von 10 kV vorsieht. Die Werkzeuge müssen nicht regelmäßig kontrolliert werden. Die Verwendung isolierter Werkzeuge soll die Möglichkeit eines Kurzschlusses zwischen dem Hochvolt-System und dem Körper verringern. Die Regeln für die Verwendung von Werkzeugen sind denen für Handschuhe sehr ähnlich. Sie werden während der Abschaltung der Betriebsspannung und bei Arbeiten an der Traktionsbatterie auch nach dem Abschalten der Hochspannung verwendet. Überprüfen Sie vor Beginn der Arbeiten stets den Zustand der persönlichen Schutzausrüstung. Bei mechanischen Beschädigungen, Rissen in der Schutzschicht oder dem Überschreiten des Termins für die regelmäßige Inspektion darf der Ausrüstungsgegenstand nicht verwendet werden. Auch der Arbeitsbereich muss für Arbeiten an einem Fahrzeug mit Hochvolt-System entsprechend vorbereitet sein. Der Bereich, in dem an Fahrzeugen mit Hochvoltanlagen gearbeitet wird, muss gesichert und für ungeschulte Personen unzugänglich sein. Zu diesem Zweck sollte eine sogenannte „Bereich für elektrische Arbeiten“ ausgewiesen werden. In der Werkstatt kann der elektrische Gefährdungsbereich mit kontrastierendem Klebeband auf dem Boden oder mit Pfosten und Ketten abgegrenzt werden. Vor dem vorgesehenen Arbeitsplatz sollte ein Schild angebracht werden, das darauf hinweist, dass es sich um einen elektrischen Gefährdungsbereich handelt und Unbefugte keinen Zutritt haben. Sind die Arbeitsplätze räumlich getrennt, ist es zulässig, ein Arbeitsbereichsschild an der Eingangstür des Arbeitsplatzes anzubringen. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, den Bereich mit Klebeband oder einer Kette zu kennzeichnen. Außer dem Arbeitsbereich muss auch das Fahrzeug, an dem gearbeitet wird, gekennzeichnet sein. Ein Hinweisschild auf gefährliche elektrische Spannungen in Form eines Blitzes muss nach DIN 4844-2 an sichtbarer Stelle am Fahrzeug angebracht sein (die Vorschriften können von Land zu Land variieren). Wünschenswert sind darüber hinaus weitere Kennzeichnungen, z. B. Angaben zur Abschaltung des Hochvolt-Systems oder das Verbot, die Hochvoltbatterie zu laden.

 

Kennzeichnungen am Fahrzeug von links: Das Symbol, das anzeigt, dass die Hochspannung abgeschaltet wurde, das Schild, das auf eine gefährliche Spannung hinweist, das Verbot, die Traktionsbatterie aufzuladen

Die Anpassung von Normen für den Betrieb und die Wartung von Fahrzeugen mit Hochvolt-Systemen, d. h. Hybrid- und Elektroautos, erscheint auf den ersten Blick arbeitsintensiv und kostspielig. Nichts könnte der Wahrheit ferner sein. Die Anwendung der in diesem Artikel vorgestellten Basisverfahren und Prinzipien sowie die Entwicklung gewisser Gewohnheiten ermöglicht eine zuverlässige und sichere Wartung von Fahrzeugen mit Hochvolt-System.