TESTOVÁNÍ HYBRIDNÍCH A ELEKTRICKÝCH VOZIDEL

Diagnostika bezpečnosti a funkčnosti vozidel s elektrickým a částečně elektrickým pohonem

 VYSOKONAPĚŤOVÁ TECHNIKA V ELEKTROMOBILECH

 Současné vysokonapěťové systémy v hybridních vozidlech a v elektromobilech jsou napájeny z energetických úložišť, jejichž napětí dosahují 500 V. V blízké budoucnosti se toto napětí zdvojnásobí.

Užitková vozidla již dnes používají technologie s provozním napětím až 1 000 V. Avšak jako bezpečné z hlediska elektrické bezpečnosti vzhledem k ohrožení lidského zdraví nebo života jsou v případě stejnosměrného proudu považovány hodnoty napětí do 60 V (DC) a v případě střídavého proudu do 30 V (AC). Protože napětí používaná ve vysokonapěťových systémech vysoce převyšují bezpečné limity, prováděly se v minulých letech rozsáhlé analýzy rizik. Na úrovni EU byla přijata pravidla, které jsou pro výrobce závazná. Na základě těchto pravidel se vydávají návody k provozu a pracovní pokyny s cílem vyloučit rizika spojená s využíváním elektrické energie při vývoji a výrobě jakož i při údržbě a opravách.

Příslušné směrnice bezpečnosti a ochrany zdraví při práci pak dovolují jen takové riziko, které je srovnatelné s rizikem při používání běžných (nepoškozených) domácích spotřebičů.

 NEBEZPEČÍ PRO UŽIVATELE A ZKUŠEBNÍ TECHNIKY

Nebezpečí spojené s používáním elektrických zařízení a systémů vždy vyplývá z nebezpečí úrazu elektrickým proudem, elektrického oblouku, elektromagnetického rušení a statické elektřiny. Další možná nebezpečí, kterým lze předejít, mohou vyplývat z nesprávných elektrických prací na vozidle prováděných nedostatečně kvalifikovaným personálem jakož i z technických závad na vozidle.

Střídavé napětí vyšší než 50 V AC nebo stejnosměrné napětí vyšší než 120 V DC je podle příslušných norem (ČSN, VDE) považováno pro zdravého dospělého člověka jako životu nebezpečné dotykové napětí. Technická pravidla pro bezpečnost při provozu elektrických systémů vydaná Spolkovým úřadem pro ochranu zdraví při práci a pracovní lékařství (BAuA) stanovují maximální hodnoty na 25 V stejnosměrného a 60 V střídavého napětí.

Podle Institutu pro výzkum elektrických nehod dochází ve 40 % všech úrazů elektrickým proudem do 1 000 V při hledání poruchy nebo při opravách.

Obr. 1. Oranžové značení vysokonapěťových komponentů

 ELEKTRICKÉ NEBEZPEČÍ U VYSOKONAPĚŤOVÝCH SYSTÉMŮ V MOTOROVÝCH VOZIDLECH

Pro pracovníky ve výzkumu, vývoji, výrobě a při provádění servisu vniká při práci na hybridních a elektrických vozidlech určité riziko. I když je díky konstrukčním a technickým opatřením výrobců vozidel vlastní bezpečnost vozidel, jak ji vyžadují právní předpisy, velmi vysoká, nelze toto zbytkové riziko ani při vší nezbytné péči zcela vyloučit (viz příklad domácích spotřebičů).

Dotyk vysokonapěťových částí, které jsou pod napětím v důsledku vnitřní poruchy, může způsobit, že lidským tělem protéká proud. I stejnosměrné proudy od cca 30 až 50 mA v oblasti hrudníku mohou vést ke kontrakci dýchacích svalů se zástavou dechu po dobu toku proudu. Střídavý proud s frekvenci 50 Hz o velikosti pouhých 10 mA a expozičním časem delším než 2 sekundy může vést k fibrilaci srdečních komor nebo dokonce k zástavě srdeční činnosti.

Jaká elektrická nebezpečí je třeba brát v úvahu u hybridních a elektrických vozidel?

• Elektrický oblouk, který může způsobit popáleniny nebo dokonce smrt
• Zbytková napětí nebo neizolované kabely
• Závady v izolaci, které způsobující nekontrolovaný tok poruchových proudů

TYPY VOZIDEL

Rozlišujeme mezi čistě elektrickými vozidly, elektromobily čistě na baterie (Battery Electric Vehicle BEV), hybridními elektrickými vozidly (Hybrid Electric Vehicle HEV) a hybridními vozidly do zásuvky (Plug In Hybrid Electric Vehicle PHEV).

Čisté elektromobily využívají k pohonu výlučně elektrickou energii. Potřebná energie je uložená buď přímo ve vozidle, např. v baterii, nebo s v případě potřeby přivádí z vnějšku, např. přes trolejové vedení nebo prostřednictvím indukce. Elektrická energie může být generována rovněž přímo na palubě vozidla (palivové články).

Hybridní vozidla mají k dispozici dva různé pohonné systémy, každý s vlastním energetickým úložištěm. Zpravidla je vedle konvenčního pohonu (spalovací motor s palivovou nádrží) ještě přídavný elektrický pohon (elektromotor s vysokonapěťovou baterií). Dnes rozeznáváme Plug-In,. Mild- a Mikrohybrid.