IT-Netz
Der Grundaufbau des elektrischen Antriebsnetzes ist ein sogenanntes IT-Netz. Diese Abkürzung steht für Isolated Terra. Elektrisch bedeutet dies, dass das HV-Netz vollständig gegenüber seiner Umgebung isoliert ist. Anders als in der herkömmlichen KFZ-Elektrik, wird dabei nicht die Karosserie als „Leiter“ verwendet. Bei dieser Anordnung handelt es sich um eine Schutzmaßnahme. Würde die Karosserie als „Leiter“ genutzt, bestünde bereits eine erhebliche elektrische Gefährdung, wenn der zweite Leiter für einen Menschen frei zugänglich wäre. Die elektrische Haustechnik verwendet „Erdpotenzial“ als Rückleiter. Es besteht somit eine elektrische Gefährdung, wenn ein Mensch einen spannungsführenden Außenleiter berührt. Um dies zu verhindern, werden Fehlerströme überwacht und das Teilnetz bei deren Auftreten abgeschaltet. Hierfür muss aber, in Form eines Schutzleiters, zusätzliche elektrische Infrastruktur verbaut werden. Bei einem IT-Netz entfällt dies.
Berührschutz
Mit der Grundentscheidung für ein IT-Netz ist das HV-Netz bereits elektrisch von der Karosserie getrennt. Dies ermöglicht es, das HV-Netz vollständig zu kapseln und berührsicher auszuführen. Das heißt, dass eine elektrische Gefährdung schon dadurch ausgeschlossen wird, dass der Zugang zu potenziell gefährlichen Komponenten nicht möglich ist.
Aus Wartungs- und Reparaturgründen muss es aber Zugangsmöglichkeiten zu den HV-Komponenten geben. Für den Personenschutz sind Stecker und Buchsen des HV-Systems in der Regel berührsicher ausgeführt, d.h. ein unbeabsichtigter Kontakt mit spannungsführenden Elementen ist damit ausgeschlossen. Zusätzlich werden die Stecker und Buchsen derart ausgeführt, dass der im Fehlerfall beim Abziehen des Steckers entstehende Störlichtbogen den Menschen nicht verletzt. Werden HV-Komponenten unbefugt oder unbeabsichtigt geöffnet, entsteht eine elektrische Gefährdung. Um dies zu verhindern, werden die Zugänge, z.B. Kabelverbindungen oder Abdeckungen, überwacht.
Werden diese bei aktivem HV-System geöffnet, wird das System abgeschaltet. Dies erfolgt über einen 12V- Stromkreis. Je nach Hersteller wird dieser z.B. Pilotlinie, HV-Interlock oder ähnlich genannt. Die Verkabelung dieses Stromkreises führt durch öffenbare Abdeckungen oder abzuziehende Steckerverbindungen. Der Stromkreis ist so gestaltet, dass er unterbrochen wird, sobald eine Abdeckung geöffnet wird. Bei Unterbrechung wird das HV-Netz abgeschaltet.
Potentialausgleich
Der Begriff Potenzialausgleich bezieht sich nicht auf die spannungsführenden HV-Potenziale HV+ und HV-. Durch den Potenzialausgleich wird sichergestellt, dass sich zwischen den Gehäusen einzelner HV-Komponenten keine Potenzialunterschiede aufbauen können. Potenzialunterschiede können sich auch ohne einen Fehler im HV-System aufbauen. Da die Isolation elektrischer Komponenten gegenüber einem metallischen, elektrisch leitenden Gehäuse wie eine Kapazität (Kondensator) wirkt, können zwischen einzelnen Gehäuseteilen Ladungsunterschiede entstehen. Berührt ein Mensch beide Gehäuse, so wird der Potenzialunterschied über ihn abgebaut. Dies ist in der Regel nicht elektrisch gefährlich, aber unangenehm. Zudem besteht das Risiko eines Sekundärunfalls. Durch das Anbringen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen den Gehäuseteilen, kann sich kein Potenzialunterschied aufbauen.
Zusätzlich dazu lässt sich durch den Verbau von Potenzialausgleichsleitungen eine weitere Sicherheitseinrichtung realisieren. Berührt im Fehlerfall eine der HV-Leitungen von innen das Gehäuse, besteht aufgrund des IT-Netzes keine Gefahr für Menschen. Gefahr bestünde erst, wenn zeitgleich das zweite HV-Potenzial an dem Gehäuse einer anderen HV-Komponente anliegt. Dies bedeutet aber einen Potenzialunterschied an zwei Gehäuseteilen. Die Potenzialausgleichsleitungen unterbinden dies. Da es sich dabei aber um einen elektrischen Kurzschluss zwischen HV+ und HV- handelt, müssen die Ausgleichsleitungen so gestaltet sein, dass sie den Kurzschlussstrom bis zum Auslösen der HV- Sicherung ertragen. Durch die Potenzialausgleichsleitungen werden die Gehäuse aller HV-Komponenten mit der Karosserie verbunden. Weiterhin kommt den Potenzialausgleichsleitungen bei der Isolationsüberwachung eine erhebliche Bedeutung zu.
Isolationsüberwachung
Prinzipbedingt sind in einem IT-Netz alle HV-spannungsführenden Komponenten gegenüber der Umgebung isoliert. Daraus folgt, dass sie auch keinen Kontakt zur Klemme 31 haben. Dass diese Trennung aufrecht erhalten bleibt, ist sicherheitsrelevant. Aus diesem Grund wird die Isolation des HV-Netzes überwacht. Die Überwachung kann permanent oder periodisch erfolgen. Eine Überwachungselektronik legt dabei eine Spannung mindestens in Höhe der Betriebsspannung zwischen ein HV-Potenzial und der Karosserie an. Ist die Isolation unterbrochen, so stellt sich ein Stromfluss über die Potenzialausgleichsleitung zurück zur Überwachungselektronik ein.
Die Drahtgewebe in den HV-Kabeln sind ebenfalls Teil des IT-Netzes. Die HV-spannungführende Seele ist von dem Gewebe isoliert. Da das Gewebe in den Steckern mit den Gehäuseteilen verbunden wird, werden dadurch auch die Leitungen isolationsüberwacht. Die durch einen Fehler, z.B. Marderbiss, auftretenden Isolationsfehler können einen elektrisch großen Widerstand haben. Um den durch den Isolationsfehler entstehenden Prüfstrom nicht noch weiter zu begrenzen, müssen die Potenzialausgleichsleitungen, die in diesem Fall als Leiter dienen, äußerst niederohmig (großer Querschnitt) ausgeführt und mit geringen Übergangswiderständen verschraubt werden.