Mobility_2024

MOBILE MASCHINEN

MOBILE MASCHINEN GEFAHRENABWEHR SICHERE ENERGIEVERSORGUNG IN ELEKTRIFIZIERTEN NUTZFAHRZEUGEN 01 02 Mit der zunehmenden Elektrifizierung von Nutzfahrzeugen und der Einführung von fest installierten ePTOs (Electric Power Take-Off) oder gar elektrischen Steckdosen verändert sich die Art und Weise, wie wir mobile Arbeitsmaschinen nutzen. Fahrzeughersteller sind gefordert Lösungen anzubieten, die eine sichere Stromversorgung gewährleisten. Ttraditionelle Sicherheitslösungen für stationäre Stromversorgungen, z.B. Gebäude, sind oft nicht direkt auf mobile Maschinen-Umgebungen übertragbar. Vor diesem Hintergrund thematisiert der Artikel neue Ansätze, die einen verbesserten Schutz in Nutzfahrzeugen bieten – oft über das hinaus, was gängige Standards in stationären Bereichen leisten. Ein zentrales Element der elektrischen Sicherheit in stationären Anwendungen ist der Potentialausgleich. Er verhindert gefährliche Spannungsunterschiede und minimiert die Gefahr eines elektrischen Schlages. In herkömmlichen Gebäuden werden deshalb der Neutralleiter (N) und alle leitfähigen, berührbaren Teile mit der Erde verbunden. Im Fehlerfall wird der Fehlerstrom zur Erde abgeleitet und bei Überlast die Sicherung ausgelöst. Die Erdung des Versorgungsnetzes kann allerdings unbeabsichtigt zu einem Stromfluss führen, wenn eine Person einen stromführenden Leiter berührt, der zum Beispiel durch eine defekte Abdeckung freigelegt wurde. Dieser Stromdurchgang durch den Körper kann zu schweren Verletzungen oder gar zum Tod führen. Um solche Risiken zu minimieren, überwachen in geerdeten, stationären Systemen Fehlerstromschutzschalter (FI- Schalter) ständig den Stromfluss durch die einzelnen Leiter. Sie unterbrechen die Stromzufuhr sofort, wenn sie ein Ungleichgewicht feststellen, das auf eine Ableitung durch Körperkontakt hinweist. Im Gegensatz dazu sind die Stromnetze in Fahrzeugen allpolig isoliert und nicht geerdet. Die Berührung von stromführenden Teilen führt damit nicht zu einer Stromübertragung auf das Fahrgestell oder den Boden. Diese Isolierung verringert das Risiko eines Stromschlags, allerdings werden Fehler in der Isolation von den Schutzmechanismen der Überstromsicherungen und Fehlerstromschutzschalter nicht sicher erkannt. Solche Isolationsfehler sind zwar nicht unmittelbar gefährlich, können aber in Verbindung mit einem zweiten Fehler (zum Beispiel Berührung) zu kritischen Situationen führen. Daher ist ein fortschrittliches Überwachungssystem erforderlich, das sicherstellt, dass Isolationsprobleme rechtzeitig erkannt und behoben werden. SICHERE FEHLERSTROMÜBERWACHUNG Isolationsmonitore können die erforderliche Überwachung stromführender Teile übernehmen. Sie sind wichtige Komponenten zur Gewährleistung der elektrischen Sicherheit in Elektrofahrzeugen. Diese Geräte überwachen kontinuierlich den Isolationswiderstand des elektrischen Systems und stellen sicher, dass dieser stets über den in internationalen Normen wie ISO 6469-3 festgelegten Mindestwerten liegt. Dadurch werden gefährliche Körperströme beim Berühren spannungsführender Teile verhindert. Traditionell wurden Isolationsmonitore in hochverfügbaren Notstromnetzen eingesetzt, bei denen eine Abschaltung unerwünscht war und Wartungsarbeiten in kurzer Zeit durchgeführt werden konnten. In Elektrofahrzeugen werden sie ebenfalls als „Warning Devices“ klassifiziert. Das bedeutet, dass sie nur Warnungen ausgeben und das Hochvoltnetz nicht automatisch abschalten, da dies zu riskanten Fahrzuständen führen könnte. Eine Warnung des Isolationsmonitors kann jedoch den Start des Fahrzeugs verhindern, um die rechtzeitige Behebung des Isolationsfehlers sicherzustellen. 18 MOBILITY 2024

MOBILE MASCHINEN 01 Die Berührung einer offenen Leitung (2. Fehler) birgt nur bei gleichzeitigem Isolationsfehler (1.) ein hohes Gefahrenpotenzial in isolierten Netzen 02 Die elektrischen Steckdosen von Bucher Hydraulics sind mit hochohmigen Isolationsmonitoren ausgestattet und ermöglichen eine sichere Energieversorgung in Nutzfahrzeugen Allerdings wird bei Elektrofahrzeugen durch zusätzliche Abdeckungen der elektrischen Anlagen sichergestellt, dass aktive Teile während der Fahrt nicht berührt werden können, wodurch die Gefahr eines elektrischen Schlages minimiert wird. Im Falle eines Unfalls, zum Beispiel beim Auslösen eines Airbags, wird das Hochvoltsystem sofort abgeschaltet, unabhängig davon, ob ein Isolationsfehler erkannt wurde. Die Abschaltung des Hochvoltsystems ist die einzige Methode zur Beseitigung elektrischer Gefahren. KURZSCHLUSSSICHERHEIT AUF ELEKTRISCHEN FAHRZEUGEN Moderne Leistungselektroniken in Elektrofahrzeugen verfügen immer über einen Kurzschlussschutz, um die empfindlichen Halbleiterbauelemente zu schützen. Anders als in stationären Anlagen, wo herkömmliche Schmelzsicherungen den Stromfluss bei Überlast unterbrechen, ist deren Einsatz in Fahrzeugen nicht erforderlich. In der Fahrzeugelektronik wird der Stromfluss automatisch und nahezu augenblicklich unterbrochen, wenn ein Kurzschluss erkannt wird, was schneller geschieht, als Schmelzsicherungen reagieren könnten. Diese rasche Reaktion schützt damit auch die Verkabelung oder angeschlossene Verbraucher. Die Nutzung der Steckdosen ist für den sicheren Betrieb eines Fahrzeugs nicht entscheidend. Daher ist es sinnvoll, die Steckdose bereits beim Auftreten eines ungefährlichen Erstfehlers abzuschalten. Dies wird durch die Kombination von Isolationsüberwachung und Abschaltautomatik ermöglicht. Der Isolationsmonitor wird damit zum „Safety Device“. Der defekte Verbraucher (mit dem Isolationsfehler) wird vom Traktionsnetz des Fahrzeugs getrennt, wodurch ein Einfluss auf das Fahrverhalten des Fahrzeugs verhindert wird. Es muss verhindert werden, dass ein defekter Verbraucher zu einer unsicheren Fahrsituation führt. SICHERE ELEKTRISCHE STECKDOSE Bucher Hydraulics hat eine Lösung entwickelt, die den neuen Anforderungen gerecht wird. Diese sicheren Steckdosen sind mit hochohmigen Isolationsmonitoren ausgestattet, die Isolationsfehler rechtzeitig erkennen und den Stromkreis unterbrechen, bevor sie eine Gefahr darstellen können. Durch diese Sicherheitsmerkmale bleibt das Traktionssystem des Fahrzeugs von den Auswirkungen eines Isolations- oder Kurzschlussfehlers unbeeinträchtigt. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass auch bei der Verwendung von Mehrfachsteckdosen ohne eigenen Fehlerstromschutzschalter die Sicherheit garantiert ist. Der Ansatz von Bucher Hydraulics gewährleistet, dass Steckdosenlösungen nicht nur funktional, sondern auch sicher sind und damit zu einem unverzichtbaren Bestandteil moderner Nutzfahrzeuge werden. Bilder: Bucher Hydraulics www.bucherdrives.com STECKDOSEN IN NUTZFAHRZEUGEN Elektrische Steckdosen in Nutzfahrzeugen erweitern die Funktionalität und ermöglichen den Betrieb verschiedener Geräte wie Elektrowerkzeuge, Batterieladegeräte sowie Beleuchtungseinrichtungen. Außerdem können zum Beispiel Kompressoren betrieben werden, was den Einsatzbereich der Fahrzeuge erweitert. Die Installation von Steckdosen in Nutzfahrzeugen stellt besondere Sicherheitsanforderungen. Um die Risiken zu minimieren, sind fortschrittliche Schutzmaßnahmen erforderlich. UNTERNEHMEN Bucher Hydraulics AG Mobile Drives Obere Neustrasse 1 CH-8590 Romanshorn E-Mail: info.ch@bucherdrives.com SICHERE POSITIONSERFASSUNG FÜR MOBILE MASCHINEN • Kleinste Safety-Multiturn-Drehgeber entwickelt für mobile Maschinen • Schutzart bis IP6K9K • E1-Zulassung (Kraftfahrtbundesamt) sps 2024, Halle 4A, Stand 301 www.siko-global.com/p/wv3600mr