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Sicherheitsaspekte beim Laden von Elektrofahrzeugen

Durch die prognostizierte Zunahme von Elektrofahrzeugen rückt der Ladevorgang an ortsfesten Ladesystemen verstärkt in den Fokus. Im Rahmen einer Risikoanalyse untersuchte die Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) mögliche Gefährdungen beim Laden von Elektrofahrzeugen. Es wurde ein Maßnahmenkatalog entwickelt, der zeigt, wie aufgedeckte Sicherheitsdefizite ausgeräumt werden können.

Das Foto zeigt das Einstöpseln eines Steckers in die Ladevorrichtung am AutoBestehende Richtlinien und Regelungen decken den überwiegenden Teil aller Risiken ab (Bild: BASt)

Aufgabenstellung

Sowohl für Elektrofahrzeuge als auch für ortsfeste Ladesysteme wurden in den vergangenen Jahren jeweils eigenständige Standards und Richtlinien entwickelt. Noch nicht in vollem Umfang betrachtet wurde dagegen das Gesamtsystem bestehend aus dem Elektrofahrzeug inklusive dessen Ladesystem, der Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladesystem sowie dem externen Ladesystem. Zur Vermeidung möglicher Personen- und Sachschäden waren deshalb Anforderungen an die Sicherheit des Gesamtsystems zu definieren. Die BASt beauftragte die SGS-TÜV Saar GmbH, Competence Center Funktionale Sicherheit, mit der Durchführung einer entsprechenden Risikoanalyse. Umfassend untersucht werden sollten die Sicherheitsaspekte beim Laden eines Elektrofahrzeugs. Dabei sollten mögliche Gefährdungen während des Ladevorgangs aufgezeigt und erforderliche Maßnahmen hierzu definiert werden.

Untersuchungsmethode

Zunächst wurde eine Risikoanalyse ohne Berücksichtigung bereits normativ oder gesetzlich festgelegter Schutzmaßnahmen durchgeführt, um die potenziellen Gefahren beim Laden eines Elektrofahrzeugs aufzuzeigen. Dazu wurden mögliche sicherheitskritische Bedingungen beim Laden dargestellt und eine Zuordnung der sicherheitsrelevanten Bedingungen zu den Subsystemen Infrastruktur, Kabel und Fahrzeug vorgenommen. Daraus ergab sich eine Definition von Maßnahmen zur Minimierung möglicher Gefährdungen beim Laden. Zuständigkeiten für die Umsetzung der Maßnahmen sowie der regelungsseitige Bedarf wurden aufgezeigt. Bei der anschließenden iterativen Weiterführung der Betrachtung wurden existierende normative und gesetzliche Anforderungen berücksichtigt, welche parallel zur Risikoanalyse recherchiert wurden (Delta-Analyse). Zur Reduzierung nicht abgedeckter Risiken fand zudem eine Beschreibung ergänzender technischer und organisatorischer Maßnahmen statt. Abschließend wurde bewertet, ob die aufgezeigten Maßnahmen die Risiken in ausreichenden Maß reduzieren.

Ergebnisse

Im Rahmen der Risikoanalyse zeigte sich eine breite, durch Normen und Richtlinien sowie gesetzliche Regelungen, vorhandene Abdeckung der möglichen Gefahren. Aus den identifizierten Restrisiken wurden Sicherheitsziele und -maßnahmen abgeleitet und zur Erstellung des Maßnahmenkatalogs verwendet. Bei einer Umsetzung aller aufgezeigten Lösungsansätze bleiben somit keine relevanten Gefahrenpotenziale offen. Jedoch zeigt sich auch, dass zu bestimmten Themen dringender Handlungsbedarf besteht. Als eines der Hauptthemen wurde das Laden an einer haushaltsüblichen Schuko-Steckdose identifiziert, wenn keine zusätzliche in der Ladeleitung integrierte Schutzeinrichtung genutzt wird. Dies kann in erster Linie bei älteren Hausinstallationen relevant sein. Bei Ladeleitungen mit Schutzeinrichtung hängt deren Schutzwirkung nicht zuletzt von einer regelmäßigen technischen Überprüfung ab. Das maximal zulässige Gewicht der Ladegarnitur sollte limitiert sein. Ergänzend zu den technischen Gefährdungen wurden auch Risiken untersucht, die sich durch die Bedienung ergeben. Mit entsprechenden Hinweisen im Bedienungshandbuch des Elektrofahrzeuges kann hier bereits einigen möglichen Gefahren begegnet werden. Dies betrifft unter anderem die Handhabung der Ladegarnitur beim Laden im öffentlichen Raum. Die Auswirkungen elektromagnetischen Felder, die von der Ladeleitung bei hohen Strömen arbeitenden Schnellladesystemen ausgehen, könnten künftig einen höheren Stellenwert erlangen.

Folgerungen

Die bereits bestehenden Richtlinien und Regelungen zum Laden eines Elektrofahrzeugs sowie der Ladeinfrastruktur decken den überwiegenden Teil aller Risiken ab. Mit Hilfe des Maßnahmenkataloges können die anderen möglichen Risiken adressiert werden und es konnten geeignete Hinweise mit Lösungsansätzen aufgezeigt werden. Ebenso erforderlich wie ihre Einhaltung ist jedoch die Beachtung der Hinweise im Benutzerhandbuch. Eine Überprüfung bestehender Hausinstallationen auf ihre Eignung für das Laden von Elektrofahrzeugen erscheint sinnvoll. Gleichfalls wird die regelmäßige Kontrolle der Ladeeinrichtung des Fahrzeugs sowie des Ladekabels angestrebt.

Safety aspects of charging electric vehicles

The predicted increase in the popularity of electric vehicles has refocused attention on the recharging process at fixed charging stations. To this end, the Federal Highway Research Institute (BASt) has conducted a risk analysis to examine potential dangers which might occur during the charging of electric vehicles. A package of measures was compiled showing how the safety deficits identified in the report might be eliminated.

The vast majority of risks are covered by the existing guidelines and regulations governing the charging of electric vehicles and the charging infrastructure. Nevertheless, the package of measures serves to address other potential risks and contains relevant instructions and problem-solving suggestions. However, compliance with these instructions is just as important as adhering to the guidelines laid out in the user manual. It makes good sense to check existing electrical household installations to assess their suitability for charging electric vehicles. At the same time, users should aim to carry out regular checks on the vehicle’s charging system and the charging cable.

Forschung kompakt als Download: 09/2016 (PDF, 493KB)

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Zusatzinformationen

Forschung kompakt 09/16
Bericht
Berichte der Bundesanstalt für Straßenwesen, Heft F 107, 2016

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