Kraftfahrzeuge

Bevor ich Begriffe auf den technische Vorgaben für KfZ zitiere, einige Bildchen, die sich eigentlich selbst erklären – wo eben Kraftfahrzeuge aktuell kritisch gebaut sind.

Nebenstehendes Bild von einem zerquetschten Prüffinger hat die angebliche sichere und komfortable Heckklappe ausgelöst. Das seit vielen Jahren bekannte Problem des Fensterhebers wird noch immer in unfallprovozierender Art ausgeführt, weil Sicherheitsschaltungen im Automobilbau den deutschen Herstellern oft zu teuer sind!

Zuverlässigkeit

Leider darf ich die echten Kalauer nicht zeigen ... und diese Bilder sind nicht so aussagekräftig, da man die zu erwartende Katastrophe nicht erkennen kann.

Wenn Sie sich wundern, warum ich hier nicht als erstes meinen eigenen Fuhrpark vorstelle der Hinweis: aus steuerlichen Gründen ist es für mich leider wenig attraktiv, ein Leasingfahreug zu nutzern. Deshalb bin ich der „alle 8 Jahre Fahrzeugwechsel-Typ“, wobei sich aktuell dieses Wechselintervall gerade erheblich verlängert hat, aus mehreren Gründen:

Ich finde derzeit kein Fahrzeug, welches alle gewünschten Anwendungsfälle abdeckt bzw. das ist nicht mehr wirtschaftlich tragbar;
ein Hybridfahrzeug bei uns ist verbrauchstechnisch gesehen das schlechteste Fahrzeug seit 20 Jahren, lediglich im Anhängerbetrieb ist es besser als die drei Vorgänger;
Der Ersatzwagen für einen eigentlich nach 10 Jahren ausmusterungsbereitem PKW war so schlecht, dass ich den Zulieferern (des deutschen Markenprodukts) nur zurufe „sagen Sie mir ein Bauteil, ich sage Ihnen den Fehler dazu“ und ich das alte (japanische) Reisefahrzeug (3l Hubraum, Reisegeschwindigkeit 160-210 km/h, d.h. mehr als 10% unter Höchstgeschwindigkeit ) protesthalber weiterfahre – mittlerweile im 21ten Jahr und mit über 330.000km, weil fast keine Ersatzteile benötigt werden, nur geringer Reifen- und Bremsenverschleiß vorliegt (Feinstaubemission!) und die lange angekündigten Elektroautos nicht in einer von mir gewünschten Art (min 500 km Reichweite mit 130-160 km/h Reisegeschwindigkeit, dann in weniger als 1h aufladen) vorhanden sind. Selbst die von mir gewünschte Lösung, die ich 2013 bei einem Zulieferer gesehen habe, d.h. Frontantrieb ergänzt mit elektrisch angetriebener Hinterachse, ist nur in abgewandelter Form und selten zu bekommen.
Der seit 10 Jahren für Schwarzwaldtouren und ähnliche Fahrten eingesetzte 2-Sitzer ist etwas platzbeschränkt und hat weitere prinzipbedingte Schwächen – es ist aber ein deutsches Fahrzeug und ermöglicht die Anfahrt zu vielen Kunden bzw. Maschinenstandorten. Ja, die Kunden wollen deutsche Fahrzeuge sehen.
Wenn wieder jemand mit "nutz doch die Bahn" kommt.... wir haben den Rastatter Tunnel vor der Nase und die völlig überlastete Rheinstrecke. Im Jahr 2022 waren über 50% meiner Zugfahrten mehr als 1h zu spät am Ziel, im Jahr 2023 mehr als 70 %, allerdings habe ich als mäßig erfahrener Kunde in diesem jahr nicht mehr als 3h Verspätung gehabt. Allerdings habe ich auch feststellen müssen, dass man besser einen Ersatz-PKW bekommt als eine Ersatz-Bahnfahrt...
Und wenn Sie denken, der Man könnte doch einen Segway nutzen...zeige ich nur drei Bilder dazu. Bruchstellen sind oft peinlich…. Und der sinnlose Warnhinweis stammte von einem 4rädrigem Fahrzeug von 2019!

Begriffsdefinitionen zitiert aus der ECE-100

Viele Begriffe finden Sie in den unterschiedlichsten Normen, ich zitiere hier ungewöhnlicherweise aus der ECE-100, die Sie auch gut recherchieren können im Gegensatz zu VDE-Normen etc. die oft wichtigen Begriffe:

„Indirektes Berühren“ ist die Berührung von Personen mit frei liegenden leitfähigen Teilen.
„Aktive Teile“ sind die leitfähigen Teile, an die bei normaler Verwendung eine Spannung angelegt wird.
„Gepäckraum“ ist der Raum im Fahrzeug, der das Gepäck aufnimmt und durch das Dach, die Haube, den Boden und die Seitenwände sowie die Isolierbarriere und das Gehäuse, die den Antrieb gegen direktes Berühren von aktiven Teilen schützen, begrenzt und vom Fahrgastraum durch die Stirnwand oder die hintere Querwand getrennt ist.
„Eingebautes System zur Überwachung des Isolationswiderstands“ ist das Gerät, das den Isolationswiderstand zwischen den Hochspannungssammelschienen und der elektrischen Masse überwacht.
„Offene Antriebsbatterie“ ist eine flüssigkeitsgefüllte Batterie, die mit Wasser aufgefüllt werden muss und Wasserstoffgas erzeugt, das in die Luft abgelassen wird.
„Fahrgastraum“ ist der Raum, der die Insassen aufnimmt und durch das Dach, den Boden, die Seitenwände, die Türen, die Glasscheiben, die Stirnwand und die hintere Querwand oder die Hecktür sowie die Isolierbarrieren und Gehäuse, die den Antrieb gegen direktes Berühren von aktiven Teilen schützen, begrenzt ist.
„Schutzart“ ist der Schutz, den eine Isolierbarriere/ein Gehäuse vor der Berührung von aktiven Teilen bietet und der mit einer Prüfsonde, wie z. B. einem Prüffinger (IPXXB) oder einem Prüfdraht (IPXXD), überprüft wird (siehe Anhang 3).
„Wiederaufladbares Energiespeichersystem“ ist das wiederaufladbare Energiespeichersystem, das für den elektrischen Antrieb elektrische Energie liefert.
„Wartungsschalter“ ist die Einrichtung zum Abschalten des Stromkreises bei Prüfungen und Wartungsarbeiten an dem wiederaufladbaren Energiespeichersystem, dem Brennstoffzellenpaket usw.
„Festisolierung“ sind die Isolierbeschichtung von Kabelbündeln, mit der die aktiven Teile umhüllt und gegen direktes Berühren aus allen Zugangsrichtungen geschützt werden, sowie Überzüge zum Isolieren der aktiven Teile von Steckverbindern und Lack oder Farbe zum Isolieren.
„Fahrzeugtyp“ sind Fahrzeuge, die sich in folgenden wesentlichen Punkten nicht voneinander unterscheiden:
1. Einbau des Elektroantriebs und der galvanisch verbundenen Hochspannungssammelschiene,
2. Art und Typ des Elektroantriebs und der galvanisch verbundenen Hochspannungsbauteile.
„Betriebsspannung“ ist der vom Hersteller angegebene höchste Wert der Spannung in einem Stromkreis (Effektivwert), der zwischen leitfähigen Teilen bei nicht geschlossenem Stromkreis oder unter normalen Betriebsbedingungen gemessen werden kann. Wenn der Stromkreis galvanisch getrennt ist, wird für die getrennten Stromkreise die jeweilige Betriebsspannung angegeben.

Aufschriften und Prüfungen

5.1. Schutz gegen Stromschläge

Diese Anforderungen an die elektrische Sicherheit gelten für Hochspannungssammelschienen in Fällen, in denen sie nicht mit externen Hochspannungsversorgungsgeräten verbunden sind.

5.1.1. Schutz gegen direktes Berühren

Der Schutz gegen direktes Berühren von aktiven Teilen muss den Vorschriften der Absätze 5.1.1.1 und 5.1.1.2 entsprechen. Diese Schutzvorrichtungen (Festisolierung, Isolierbarriere, Gehäuse usw.) dürfen nicht ohne Werkzeug geöffnet, ausgebaut oder entfernt werden können.

5.1.1.1. Aktive Teile im Fahrgast- oder Gepäckraum müssen entsprechend der Schutzart IPXXD geschützt sein.

5.1.1.2. Aktive Teile in anderen Bereichen als dem Fahrgast- oder Gepäckraum müssen entsprechend der Schutzart IPXXB geschützt sein.

Steckverbinder
Steckverbinder (einschließlich des Eingangsanschlusses am Fahrzeug) erfüllen diese Anforderungen, wenn:

sie nach dem Trennen ohne Werkzeug den Vorschriften der Absätze 5.1.1.1 und 5.1.1.2 entsprechen,
sie sich unter dem Boden befinden und mit einem Verriegelungsmechanismus versehen sind,
sie mit einem Verriegelungsmechanismus versehen sind und andere Teile zum Trennen der Steckverbinder mit Werkzeug entfernt werden müssen oder
die Spannung der aktiven Teile innerhalb von einer Sekunde nach dem Trennen der Steck verbinder ≤ 60 V (Gleichstrom) oder ≤ 30 V (Wechselstrom, Effektivwert) ist.

Wartungsschalter
Bei einem Wartungsschalter, der ohne Werkzeug geöffnet, ausgebaut oder entfernt werden kann, ist es annehmbar, wenn er in Fällen, in denen er ohne Werkzeug geöffnet, ausgebaut oder entfernt wird, der Schutzart IPXXB entspricht.

Kennzeichnung
Das in der Abbildung 1 dargestellte Symbol muss an dem wiederaufladbaren Energiespeichersystem oder in der Nähe angebracht sein. Der Untergrund muss gelb und der Rand und der Pfeil müssen schwarz sein.

Das Symbol muss auch an Gehäusen und Isolierbarrieren angebracht sein, wenn nach ihrem Entfernen aktive Teile von Hochspannungs-Stromkreisen zugänglich sind. Bei Steckverbindern für Hochspannungssammelschienen ist diese Vorschrift fakultativ. Diese Vorschrift gilt in folgenden Fällen nicht:

wenn Isolierbarrieren oder Gehäuse nur dann zugänglich sind oder geöffnet oder entfernt werden können, wenn andere Fahrzeugteile mit Werkzeug entfernt werden;
wenn Isolierbarrieren oder Gehäuse sich unter dem Fahrzeugboden befinden.

Kabel für Hochspannungssammelschienen, die nicht in Gehäusen verlegt sind, müssen eine orangefarbene Außenhülle haben.

Das Bild stammt von einem offiziellem Besuch 2019, die Personen sind Ihnen möglicherweise bekannt. Zeigen möchte ich nur die oft sehr dicken Stromleitungen, die bei den angedachten Energiemengen nötig sind. Ich bezweifle, ob das handhabbare Technik ist!

Das andere Bild zeigt eine Wegrollsicherung bei einem Entwicklungsteam. Ahnen Sie, welche probleme es schon gegeben hat?

5.1.2. Schutz gegen indirektes Berühren

Zum Schutz gegen Stromschläge, die beim indirekten Berühren auftreten könnten, müssen die freiliegenden leitfähigen Teile, wie zum Beispiel die leitfähige Barriere und das leitfähige Gehäuse, mit der elektrischen Masse durch Strom- oder Massekabel galvanisch sicher verbunden oder aber beispielsweise durch Schweißen oder Schrauben so gesichert sein, dass kein gefährliches Potential entsteht.

Der Widerstand zwischen allen freiliegenden leitfähigen Teilen und der elektrischen Masse muss bei einer Stromstärke von mindestens 0,2 Ampere weniger als 0,1 Ohm betragen.Diese Vorschrift ist eingehalten, wenn die galvanische Verbindung durch Schweißen erreicht wurde.
Bei Kraftfahrzeugen, die über die leitende Verbindung mit dem geerdeten externen Stromversorgungsgerät verbunden werden sollen, muss eine Einrichtung vorhanden sein, mit der die galvanische Verbindung der elektrischen Masse mit dem Erdboden hergestellt werden kann.Mit dieser Einrichtung muss, bevor eine externe Spannung an das Fahrzeug angelegt wird, die Verbindung mit dem Erdboden hergestellt und so lange aufrechterhalten werden können, bis die externe Spannung unterbrochen wird.Die Einhaltung dieser Vorschrift kann entweder mit Hilfe des vom Fahrzeughersteller angegebenen Steckverbinders oder durch Analyse nachgewiesen werden.

Isolationswiderstand
Wenn Wechselstrom- und Gleichstrom-Hochspannungssammelschienen galvanisch voneinander getrennt sind, muss der Isolationswiderstand zwischen der Hochspannungssammelschiene und der elektrischen Masse, bezogen auf die Betriebsspannung, bei Gleichstrom-Sammelschienen mindestens 100 Ω/V und bei Wechselstrom-Sammelschienen mindestens 500 Ω/V betragen.

Die Messung ist nach den Vorschriften des Anhangs 4 für das Verfahren zur Messung des Isolationswiderstands durchzuführen.

Elektroantrieb, der aus kombinierten Gleichstrom- und Wechselstrom-Sammelschienen besteht. Wenn Wechselstrom- und Gleichstrom-Hochspannungssammelschienen galvanisch verbunden sind, muss der Isolationswiderstand zwischen der Hochspannungssammelschiene und der elektrischen Masse, bezogen auf die Betriebsspannung, mindestens 500 Ω/V betragen.

Wenn jedoch alle Wechselstrom-Hochspannungssammelschienen auf eine der beiden nachstehenden Arten geschützt sind, muss der Isolationswiderstand zwischen der Hochspannungssammelschiene und der elektrischen Masse, bezogen auf die Betriebsspannung, mindestens 100 Ω/V betragen:

zwei oder mehr Schichten von Festisolierungen, Isolierbarrieren oder Gehäuse, die z. B. hinsichtlich der Kabelbündel jeweils den Vorschriften des Absatzes 5.1.1 entsprechen;
mechanisch robuste Schutzvorrichtungen, die während der Nutzungsdauer des Fahrzeugs ausreichend haltbar sind, z. B. Motorgehäuse, Gehäuse für elektronische Umformer oder Steckverbinder.

Der Isolationswiderstand zwischen der Hochspannungssammelschiene und der elektrischen Masse kann durch Berechnung, Messung oder eine Kombination beider Verfahren nachgewiesen werden.
Die Messung ist nach den Vorschriften des Anhangs 4 für das Verfahren zur Messung des Isolationswiderstands durchzuführen.

5.1.3.3. Brennstoffzellenfahrzeuge
Wenn die für den Isolationswiderstand vorgeschriebenen Mindestwerte nicht ständig eingehalten werden können, muss der Schutz auf eine der nachstehenden Arten gewährleistet werden:

zwei oder mehr Schichten von Festisolierungen, Isolierbarrieren oder Gehäuse, die jeweils den Vorschriften des Absatzes 5.1.1 entsprechen;
ein eingebautes System zur Überwachung des Isolationswiderstands, das dem Fahrer anzeigt, wenn der Isolationswiderstand unter den vorgeschriebenen Mindestwert fällt. Der Isolationswiderstand zwischen der Hochspannungssammelschiene des Anschlusssystems für das Aufladen des wiederaufladbaren Energiespeichersystems, das nur während der Aufladung des wiederaufladbaren Energiespeichersystems eingeschaltet ist, und der elektrischen Masse braucht nicht überwacht zu werden. Die Funktion des eingebauten Systems zur Überwachung des Isolationswiderstands ist nach dem in Anhang 5 beschriebenen Verfahren zu kontrollieren.

5.1.3.4 Anschlusssystem für das Aufladen
Für den Eingangsanschluss am Fahrzeug, der mit dem geerdeten externen Wechselstromversorgungsgerät leitend verbunden werden soll, und den Stromkreis, der während der Aufladung des wiederaufladbaren Energiespeichersystems mit dem Eingangsanschluss am Fahrzeug galvanisch verbunden ist, muss der Isolationswiderstand zwischen der Hochspannungssammelschiene und der elektrischen Masse mindestens 1 ΜΩ betragen, wenn der Steckverbinder des Ladegeräts getrennt ist. Während der Messung kann die Antriebsbatterie abgeklemmt sein.

5.2. Wiederaufladbares Energiespeichersystem

5.2.1. Schutz gegen Überstrom

Das wiederaufladbare Energiespeichersystem darf nicht überhitzt werden.
Wenn das wiederaufladbare Energiespeichersystem durch Überstrom überhitzt werden kann, muss es mit Schutzvorrichtungen, wie z. B. Sicherungen, Schutzschaltern oder Hauptschützen, ausgestattet sein.
Diese Vorschrift gilt jedoch nicht, wenn der Hersteller Daten vorlegt, aus denen hervorgeht, dass auch ohne die Schutzeinrichtung keine Überhitzung durch Überstrom eintreten kann.

5.2.2. Gasansammlung

An den Stellen, an denen sich offene Antriebsbatterien befinden, in denen sich Wasserstoffgas bilden kann, muss ein Lüfter oder eine Lüftungsleitung vorhanden sein, um die Ansammlung von Wasserstoffgas zu verhindern.

5.3. Funktionssicherheit

Dem Fahrzeugführer muss zumindest kurz angezeigt werden, wenn sich das Fahrzeug im „aktiven Fahrbetriebszustand“ befindet.
Diese Vorschrift gilt jedoch nicht, wenn ein Verbrennungsmotor direkt oder indirekt die Antriebs kraft des Fahrzeugs erzeugt.
Beim Verlassen des Fahrzeugs muss dem Fahrzeugführer durch ein Signal (z. B. ein optisches oder akustisches Signal) angezeigt werden, ob sich das Fahrzeug noch im aktiven Fahrbetriebszustand befindet.
Wenn das eingebaute wiederaufladbare Energiespeichersystem vom Benutzer extern aufgeladen werden kann, darf das Fahrzeug so lange nicht durch sein eigenes Antriebssystem bewegt werden, wie der Steckverbinder des externen Stromversorgungsgeräts mit dem Eingangsanschluss am Fahrzeug verbunden ist.Die Einhaltung dieser Vorschrift ist mit Hilfe des vom Fahrzeughersteller angegebenen Steckverbinders nachzuweisen.
Der Zustand des Fahrtrichtungssteuergeräts ist dem Fahrzeugführer anzuzeigen.

Anhang 3

Schutz gegen direktes Berühren spannungsführender Teile

1. Zugangssonden
Zugangssonden zum Prüfen des Schutzes von Personen gegen den Zugang zu aktiven Teilen sind in Tabelle 1 angegeben.

2. Prüfbedingungen
Die Zugangssonde wird gegen jede Öffnung des Gehäuses mit der in Tabelle 1 festgelegten Kraft gedrückt. Falls sie teilweise oder vollständig eindringt, wird sie in jede mögliche Lage gebracht, in keinem Fall darf jedoch die Anschlagfläche vollständig durch die Öffnung hindurchgehen. Innenbarrieren gelten als Teil des Gehäuses.

Eine Niederspannungs-Stromquelle (nicht unter 40 V und nicht über 50 V) sollte in Reihe mit einer geeigneten Lampe erforderlichenfalls zwischen die Sonde und aktive Teile an der Isolierbarriere oder im Gehäuse geschaltet werden.

Das Signalstromkreisverfahren sollte auch bei den sich bewegenden aktiven Teilen von Hochspannungsgeräten angewandt werden. Es ist zulässig, die inneren sich bewegenden Teile langsam in Betrieb zu setzen, sofern dies möglich ist.

3. Annahmebedingungen
Die Zugangssonde darf aktive Teile nicht berühren.

Wenn die Einhaltung dieser Vorschrift durch einen Signalstromkreis zwischen der Sonde und aktiven Teilen geprüft wird, darf die Lampe nicht aufleuchten.

Bei der Prüfung für IPXXB darf der Gelenkprüffinger bis zu seiner Länge von 80 mm eindringen, aber die Anschlagfläche (Durchmesser 50 mm × 20 mm) darf nicht durch die Öffnung hindurchgehen. Ausgehend von der gestreckten Anordnung sind die beiden Glieder des Prüffingers nacheinander im Winkel bis zu 90°, bezogen auf den benachbarten Abschnitt des Fingers, zu biegen und in jede mögliche Lage zu bringen.

Bei den Prüfungen für IPXXD darf die Zugangssonde in ihrer vollen Länge eindringen, aber die Anschlagfläche darf nicht vollständig durch die Öffnung hindurchgehen.