Weshalb Hybrid- und Elektroautos über ein Hochvoltsystem verfügen, in dem mehrere hundert Volt anliegen, ist einfach erklärt: Nur so lassen sich mit vertretbaren Leitungsquerschnitten die hohen elektrischen Leistungen erzielen, um alltagstaugliche Fahrleistungen über den E-Motor abrufen zu können.
Dabei unterscheidet sich das HV-Bordnetz nicht nur durch die deutlich höheren Spannungen zum herkömmlichen 12-V-Bordnetz, über das E- und Hybridfahrzeuge nach wie vor verfügen. Vielmehr liegt ein wesentlicher Unterschied auch in der Netzstruktur. Anders als beim klassischen Bordnetz kommt für das HV-System keine geerdete Netzstruktur in Frage. Soll heißen: Die Fahrzeugkarosserie kann für das HV-Netz nicht als Minuspol beziehungsweise Masseleiter dienen. Zum einen aufgrund der hohen Spannungen und der damit verbundenen elektrischen Gefährdung. Und zum anderen, weil bereits das 12-V-Netz die Karosserie als Minusleiter nutzt und es technisch sowieso nicht möglich wäre, ein und denselben Minusleiter für zwei Netze mit unterschiedlichen Potenzialen heranzuziehen.
Ungeerdet und einfehlersicher
Aus diesen Gründen müssen die Autobauer für die HV-Anlage auf ein ungeerdetes System, die sogenannte IT-Netzstruktur zurückgreifen. Wobei IT für isoliert und Terra (Erde) steht – von der Erde isoliertes oder ungeerdetes System. Dieses hat den Vorteil, dass es einfehlersicher ist. Das heißt: Tritt nur an einer Phase/Stelle des Netzes ein Fehler (Isolatonsfehler) auf, kann es weiter betrieben werden.
Denn bei einem solchen Szenario geht noch keine Kurzschlussgefahr vom Netz aus – vorausgesetzt alle anderen Isolierungen sind absolut einwandfrei. Denn wie erwähnt, ist die Fahrzeugmasse nicht Bestandteil des HV-Stromkreises. Folglich kann auch kein Kurzschlussstrom fließen, wenn nur ein stromführender Leiter offen liegt und eine Verbindung (z. B. durch eine Person) zwischen diesem Leiter und der Fahrzeugmasse hergestellt wird.
Dies führt noch nicht zum Schließen eines Stromkreises. Ist jedoch die Isolierung an einer weiteren Stelle des HV-Systems durchlässig zur Karosserie – und sei es nur für relativ geringe (Kriech-)Ströme aufgrund poröser Isolierungen und Feuchtigkeit –, dann kommt es zu einem geschlossenen Stromkreis über die Fahrzeugkarosserie. In diesem Fall besteht die Gefahr eines elektrischen Schlags/Kurzschlusses. Deshalb sind eine Isolationsüberwachung sowie der sicherheitsrelevante Potenzialausgleich ebenfalls typische konstruktive Merkmale eines IT-Stromnetzes.
Torsten Schmidt
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