"Hoverboards": Gefährlicher Spaß auf zwei Rädern Update

E-Boards: Gefährlicher Spaß auf zwei Rädern

Wissen | Hintergrund

Ein zweirädrigeres Brett, gesteuert durch Gewichtsverlagerung: Die Fahrt auf einem sogenannten Hoverboard macht irre Spaß, sie birgt aber ernsthafte Gefahren für Leib und Wohnung. In den USA gab es bereits Rückrufaktionen.

[Update 8.7.2016] Es gibt jetzt eine Liste zertifizierter Hoverboards und eine Rückrufaktion brandgefährlicher E-Boards; außerdem haben wir die Hinweise zur Brandbekämpfung aktualisiert.

Die zweirädrigen Hoverboards sind eine Mischung aus Segway ohne Lenksäule und motorgetriebenem Waveboard. Der Nutzer steht auf zwei über eine Achse verbundenen Plattformen und lenkt das Gefährt per Gewichtsverlagerungen in die gewünschte Richtung. Das Board bleibt durch seinen elektronischen Antrieb in Balance – zumindest wenn der Fahrer nicht das Gleichgewicht verliert.

Marty McFly fliegt auf seinem Hoverboars "zurück in die Zukunft".

Es gibt eine Menge Bezeichnungen für die motorgetriebenen Boards. Am genauesten trifft es wohl "Self Balancing Board", in den USA laufen die Boards auch als "Mini-Segway" oder gar "Swagway". Ganz allgemein beschreibt "E-Boards" die Gerätklasse sehr gut.

Der am häufigsten genutzte Name "Hoverboards" stammt aus dem Film "Zurück in die Zukunft" aus den 1980er Jahren: In dem düst Marty McFly auf einem fliegenden Skateboard mit seinen selbst-schnürenden Nikes durch die Gegend.

Wie beim Segway steuert man aktuelle Hoverboards nicht per Gedanken, sondern indem man sich ganz leicht in die Richtung bewegt, in die man fahren möchte. Das funktioniert erstaunlich gut: Wer denkt "ich möchte nach vorn rollen", verlagert sein Gewicht automatisch ein klein wenig nach vorn – je stärker die Neigung, umso schneller rollt das Brett. Einige Boards erreichen so bis zu 20 Kilometer pro Stunde. Wer nach links rollen möchte, dreht den Körper intuitiv nach links und drückt den Fuß etwas stärker aufs Brett – schon begibt sich das E-Board ebenfalls in eine Linkskurve.

Werden die Gewichtsverlagerungen zu schnell beziehungsweise zu heftig ausgeführt, schießt das Hoverboard nach vorn, nach hinten oder zur Seite und der Fahrer landet auf der Erde. Es braucht deshalb ein wenig Übung und – ganz wichtig – ausreichend Platz bei den ersten Fahrversuchen.

Außerdem sollte man stets Schutzkleidung in Form von Handgelenk-, Ellenbogen- und Knieschützern sowie eine Helm tragen. Die Schutzkleidung bekommt man online und im einschlägigen Fachhandel als Inliner-Zubehör.

Das c't-Testgerät in Aktion: Am Ende des Videos ist die weiter unten beschriebene Not-Abschaltung zu sehen.

Das Innere der Hoverboards beherbergt keine Rakententechnik: Lagesensoren in den Trittflächen erfassen, wenn sich der Fahrer nach vorn, hinten oder zur Seite neigt. Die Sensoren übermitteln die Information als Steuerbefehl an die Nabenmotoren unter den Trittflächen, die wiederum die beiden seitlich angebrachten Räder antreiben: Soll zum Beispiel nach rechts gefahren werden, muss das linke Rad schneller drehen.

Außerdem steckt in jedem E-Board ein fetter Akku, normalerweise ein Lithium-Ionen-Akku. Geladen wird dieser über das mitgelieferte externe Netzteil. Die Akkus haben bereits in etlichen Fällen E-Boards und dadurch ganze Wohnungen in Flammen aufgehen lassen. Mehr dazu im Abschnitt "Brandgefährliche Akkus".

Die Elektronik zum Auswerten der Sensordaten, zum korrekten Antrieb der Räder und zur Ansteuerung von blinkenden LEDs am Board findet auf einer Platine Platz, die ebenfalls unter den Trittflächen montiert ist.

Inneres eines E-Board: zwei Nabenmotoren, ein großer Lithium-Ionen-Akku (blau, rechts) und etwas Elektronik mit zwei Lagensensore an den Rädern.

Die meisten Hoverboards sind nicht auf unterschiedliche Körpergewichte ausgelegt, sondern nur für ein Maximalgewicht spezifiziert. Im c't-Test eines E-Boards waren es beispielsweise 100 Kilogramm. Wenn das Gewicht des Fahrers deutlich abweicht, wird das exakte Lenken erschwert und kann es zu unerwarteten Beschleunigungen oder Schlingerbewegungen kommen. Zu viel Gewicht kann den Motor außerdem stark belasten, sodass er heiß läuft.

E-Board im c't-Test

Das "Smart Balance Wheel" oder auch oft "Hoverboard" genannt, warf im c't-Test etliche Redakteure vom Brett. Schuld waren meistens unzureichende Balancierfähigkeiten, manchmal aber auch der abrupte Stop des E-Boards bei niedrigem Akku-Ladestand. Ohne Gelenkschützer was das Fahren deshalb tabu.

Auch ein entladener Akku kann verheerende Folgen haben: Im c't-Test schaltete sich das fast leere E-Board automatisch ab und blockierte dabei die Räder – woraufhin einige Fahrer kopfüber auf die Nase fielen. In der Gebrauchsanweisung wurde die Abschalt-Funktion als Sicherheitsmaßname deklariert, es handele sich um einen "Protection Mode" bei geringer Batterieladung.

Für unebene Grundstücke, gepflasterte Innenhöfe oder holprige Straßen sind die E-Board nicht geeignet: Unebenheiten wie Fahrbahnmarkierungen oder abgesenkte Bordsteinkanten bringen auch geübte Fahrer aus dem Tritt und es kann zu folgenschweren Stürzen kommen.

Auch Nässe ist für die meisten Boards Gift. Sie sind nicht ordentlich abgedichtet, weshalb Feuchtigkeit von der Fahrbahn in das Gerät dringt und dort auf lange Sicht für rostige Anschlüsse sorgt und im schlimmsten Fall Kurzschlüsse verursacht. Einen richtigen Regenguss oder Fahrten durch Pfützen und Wasserlachen sollte man tunlichst vermeiden.

Mit Hoverboards sollte man sich hierzulande nicht auf öffentlichen Plätzen bewegen: Laut Straßenverkehrsordnung darf man E-Boards weder auf Straßen noch auf Gehwegen benutzen. Auch in Großbritannien gilt ein solches Fahrverbot auf öffentlichen Straßen.

Der Grund: Da E-Boards motorisiert sind und schneller als 6 km/h fahren, gelten sie in Deutschland als "Kraftfahrzeug". Für diese braucht man hierzulande eine Zulassung, und die liegt bislang nicht vor.

Wer das Verbot ignoriert, dem droht ein Bußgeld über mindestens 50 Euro. Außerdem kann die Polizei das Gerät konfiszieren und im Einzelfall sogar den Führerschein kassieren.

E-Boards: Urheberschaft ungeklärt (3 Bilder)

Original und Fälschung: Der Streit über die Urheberschaft der E-Boards hält an.
(Bild: soarboard.com)

Nicht abschließend geklärt ist, ob es ein "original" E-Board gibt: In Patentverfahren streiten sich einige Unternehmen darüber, wer die Technik erfunden hat. So klagt beispielsweise die US-Firma Hovertrax gegen die Firma IO Hawk. Die vermeintlichen Originale sind übrigens meist deutlich teurer als äußerlich identische "Nachbauten".

Händler hatten der c't unter der Hand berichtet, dass viele E-Boards in einer überschaubaren Anzahl von Fabriken im chinesischen Shenzhen gefertigt werden. Die verbaute Hardware gleiche sich dementsprechend. Unterschiede soll es aber bei den verwendeten Motoren, beim Layout der Steuerplatine und der Zuverlässigkeit der Akkus geben, berichten andere Quellen.

Einige Hersteller erklärten, spezielle Modifikationen an der Firmware ihrer Geräte vorzunehmen; durch diese lasse sich ihr E-Board exakter steuern.

Die Firma IO Hawk legt besonderen Wert auf die bessere Verarbeitung der Akkus in ihren E-Boards. So seien die Batterien temperaturüberwacht, besitzen einen Überladeschutz und sie seien im Board fest verschraubt und durch eine Matte vor Erschütterungen geschützt.

Akkus speichern chemische Energie, die sie als elektrische Energie abgeben können Akkus lassen sich durch Zuführen elektrischer Energie wieder auffüllbar.

Tatsächlich scheint der Akku neben den blockierenden Rädern eines der Hauptgefahren von E-Boards zu sein. So hat es in der Vergangenheit diverse Wohnungsbrände gegeben, die durch brennende oder explodierende Hoverboard-Akkus ausgelöst wurden. Die Londoner Feuerwehr warnte bereits im Herbst 2015 nach drei Wohnungsbränden vor explodierenden E-Boards. Zuletzt stand im März in Brandenburg eine Wohnung in Flammen, als ein Hoverboard-Akku beim Laden explodierte.

[Update 8.7.2016] Hinweise zur Brandbekämpfung

Die Bewohner in Brandenburg hatten richtig gehandelt und die Feuerwehr gerufen, statt den Brand selbst zu bekämpfen. Da sich die Chemikalien bei einer Explosion auch auf umliegende, womöglich leicht entzündliche Gegenstände verteilen, steht schnell der gesamte Raum in Flammen. Angesichts der giftigen Reaktionsprodukte sollte man im Falle eines Brandes besser die Fenster aufreißen und das Weite suchen. Vorher kann man versuchen, mit einer Baumwolldecke die ersten Flammen zu ersticken, um eine Ausbreitung des Brandes zu verhindern. Herkömmliche Feuerlöscher versagen oft, weil die brennende Zelle alles an Bord hat oder selbst produziert, was sie zum Weiterbrennen benötigt – inklusive Sauerstoff.

Schon wenn dünne Rauchfäden aus einem E-Board dringen besteht die Gefahr, dass der Akku im Gerät demnächst explodiert. Dann schlagen meist Stichflammen aus dem Board. Weil der Akku üblicherweise aus mehreren Zellen besteht, schwelt der Brand im Innern des Boards anschließend weiter. Die meisten Löschversuche zielen deshalb darauf ab, die noch intakten Akku-Zellen zu kühlen, um eine Kettenreaktion zu verhindern. Das kann beispielsweise mit viel Wasser gelingen – eine Reaktion des im Akku enthaltenen Lithium mit dem Löschwasser erscheint im Vergleich zum sogenannten Thermal Runaway (siehe unten) weniger problematisch. Das Wasser kann die bei jeder neuen Explosion entstehende Wärmeenergie abtransportieren, sofern es in ausreichender Menge vorhanden ist.

Schuld an den Explosionen beim Ladevorgang ist häufig ein unzureichender Überladeschutz. Dabei kann im E-Board zwar ein Schutz eingebaut sein, der aber bei defektem Akku nicht ordnungsgemäß funktioniert. Hierfür lohnt ein genauerer Blick auf die Funktionsweise von Lithium-Ionen-Akkus.

Beim Laden von Lithium-Ionen-Akkus werden Lithium-Ionen durch eine Separatorschicht in die Anode gepumpt und dort von Mikrometer-feinen Partikeln des Aktiv-Materials (den Elektroden) eingefangen.

Das Laden von Lithium-Ionen-Akkus geschieht üblicherweise in zwei Phasen. Bis zu einem Ladezustand von je nach Zellentyp 50 bis 80 Prozent liegt ein konstanter Strom an, währenddessen die Spannung bis zu einem Maximalwert ansteigt. Danach bleibt die Spannung konstant, und der Stromfluss sinkt.

Gegen Ende eines Ladevorgangs liegt die maximale Spannung am bei Lithium-Ionen-Akku und es fließt immer weniger Strom. Aus Sicherheitsgründen muss das Ladegerät die maximal vorgesehene Ladespannung penibel einhalten. Falls sie überschritten wird, können sich sogenannte Dendriten bilden, die die Zelle intern kurzschließen und den Weg für einen ungezügelten Elektronen-Rückfluss freimachen. Zusätzlich kann sich der Elektrolyt bei zu hohen Spannungen zersetzen, woraufhin die hermetisch versiegelte Zelle explodiert. Außerdem können kräftige Stöße oder mechanische Belastung durch scharfe Kanten und spitze Gegenstände den Akku beschädigen (mehr Details zur Lithium-Ionen-Technik im c't-Artikel "Strom to go").

Bei einer fehlerhaften Zelle mit internem Kurzschluss wird der Ladestrom nie so weit zurückgehen, wie bei einer intakten Zelle. Eine einfache Ladeelektronik, die als Abbruchkriterium nur den minimalen Stromfluss nutzt, erkennt dies nicht – sie schaltet nicht ab, sondern pumpt fleißig weiter Strom in die Zelle. Folge: Der Akku überhitzt und explodiert.

Eine ausgefeiltere Überladeschutz-Elektronik erkennt dagegen, dass während des Ladens zwar fortwährend ein Strom fließt, sich die Akkukapazität dabei aber nicht erhöht. Sie beendet deshalb den Vorgang mit einer Warnung und schützt den Akku so vor dem Wärmetod.

Laden eines E-Board-Akkus

Die Sicherheitsorganisation UL listet auf ihrer Seite fünf Punkte auf, die man beim Laden eines E-Boards beachten sollte:

  • keine leicht entzündlichen Materialien in der Nähe
  • die vom Hersteller angegebenen Ladezeiten einhalten
  • nicht über Nacht laden
  • nur mit dem beigelegten Ladegerät laden
  • bei einem Brand nicht den Feuerlöscher nutzen, sondern den Raum verlassen und die Feuerwehr rufen

Die US-Behörden haben das Akku-Problem inzwischen thematisiert. Woran genau es liegt, dass Hoverboards etwa beim Ladevorgang in Flammen aufgingen, konnte die US-Aufsichtsbehörde CPSC noch nicht sagen. Man untersuche aktuell eingehend die Lithium-Ionen-Akkus und die mit ihnen verbundenen Schaltkreise der Geräte auf mögliche Fehlerquellen. Außerdem forderte Elliot Kaye, der Chef der Behörde, dass man die bei Akkus von Notebooks und Smartphones bewährten Schutzmaßnahmen gegen Erhitzen und Entzünden auch in den E-Boards erwarten können müsse.

Die Behörde empfiehlt, die E-Boards nur in einer offenen Umgebung aufzuladen, in der sich keine brennbaren Materialien befinden und ein Feuerlöscher in der Nähe ist. Wie praxistauglich solche Tipps sind, sei dahingestellt. Sie verdeutlichen aber die Brisanz rund um den Themenkomplex Laden von E-Boards.

Die Sicherheitsorganisation UL (Underwriters Laboratory) erklärte Anfang Februar, ab sofort die elektrische Sicherheit von E-Boards zu testen und zu zertifizieren. Getestete Boards soll man am Label UL2272 erkennen können. Bislang hat die Organisation noch keinem E-Board das Siegel verliehen (Stand Februar 2016). Wenn einzelne Teile eines Hoverboards eine UL-Kennzeichnung tragen, sei dies kein Garant für die Sicherheit des Gesamtprodukts.

[Update 8.7.2016] Rückrufaktion und zertifizierte E-Boards

E-Boards mit dem Label der US-Sicherheitsorganisation UL sollten elektrisch sicher sein, also nicht plötzlich in Flammen aufgehen. (Bild: Underwriters Laboratory)

Inzwischen hat die Sicherheitsorganisation einige E-Boards zertifiziert: Erstes Gerät war das miniPRO (Modelnr. N3M320) von Ninebot respektive Segway. In der aktuellen Liste (Stand 8.7.2016) finden sich weitere Boards, darunter solche von Razor USA – die Firma musste gerade E-Boards wegen Brandgefahr zurückgerufen. Auch die US-amerikanische Hoverboard LLC musste einen Rückruf für 70.000 brandgefährdete "Powerboards " (PB-001) absetzen, zugleich konnten die "Hoverboards" (HB-001) der Firma das UL2272-Zertifikat erlangen.

Die US-Behörde CPSC hat Anfang Juli in den USA den Rückruf von über 500.000 E-Boards wegen akuter Brand-und Explosionsgefahr angeordnet. Die Lithium-Ionen-Akkus können "überhitzen, Rauch entwickeln, Feuer fangen und/oder explodieren", warnt die Behörde. Betroffen sind mehrere Modelle von zehn Marken beziehungsweise Händlern (Stand 8.7.2016). Verbraucher sollen diese Geräte ab sofort nicht mehr verwenden, fordert CPSC.

Die UL-Sicherheitsorganisation hält auf ihrer Website eine Eingabemaske bereit, auf der man die bislang UL-zertifizierten E-Boards findet. Nutzer können dort gezielt nach einem bestimmten Hersteller suchen oder als Kategorie (UL Category Code) "FKIS” eingeben. Dann erscheint eine Liste aller Hersteller und ein Klick auf den Link neben jedem Hersteller ruft eine Tabelle mit dessen zertifizierten Modellen auf.

Die Rückrufaktion der CPSC macht deutlich, dass es keinesfalls genügt, nur nach dem Hersteller zu schauen, um "gute" E-Boards zu identifizieren beziehungsweise die brandgefährlichen auszusortieren. Man muss stattdessen sehr genau prüfen, ob das gewünschte Modell zertifiziert wurde.

Underwriters Laboratory weist ausdrücklich darauf hin, dass sie ausschließlich Tests zur elektrischen Sicherheit der E-Boards macht. Über die Fahrtauglichkeit beziehungsweise -sicherheit der Boards gibt das UL-2272-Zertifikat keine Auskunft. (uk)

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