Warum sind Starterkreise nicht geschützt?

Es macht nur Sinn, einen Stromkreis mit einer Sicherung zu schützen, wenn zwischen dem Betriebsstrom und dem Fehlerstrom genügend Spielraum vorhanden ist, um sicherzustellen, dass die Sicherung im Normalbetrieb nicht durchbrennt und unter Fehlerbedingungen durchbrennt.

Nachdem Sie alle Toleranzen berücksichtigt haben, gibt es leider keine Stromstärke, die Sie wählen können, die Fehlauslösungen garantiert vermeidet und dennoch eine vernünftige Chance auf Funktion hat, sollte beispielsweise der Anlasser blockiert sein. Ein herkömmlicher Startermotor ist in Reihe gewickelt, um beim Start einen sehr hohen Strom zu ziehen.

Das Durchbrennen einer Stromsicherung in dem Stromkreis, der zum Motorstarter führt, kann zu einem ernsthaften Sicherheitsproblem führen, insbesondere in Schiffssystemen, in denen die Unfähigkeit, den Motor zu starten, eingeschränkte oder keine Navigationsfähigkeiten bedeuten kann. Bei Autos kann es bedeuten, in einer Notsituation nicht starten zu können. Manche Autos hatten das früher. Ich habe einmal einen alten Toyota mitten in einer Autobahnkurve mit einem Heck beendet, und die Fahrerin hat diese Sicherung durchgebrannt, als sie versuchte, ihr Auto neu zu starten, nachdem es ins Stocken geraten war, was ihr gesamtes elektrisches System einschließlich ihrer Warnblinkanlage, Scheinwerfer usw. zerstörte. Wann Meine Frau wollte Jahre später einen Toyota kaufen, ich fragte, ob sie den noch hätten, sie versicherten mir, dass sie ihn abgeschafft hätten, weil es für sie ein Sicherheitsrisiko sei.

Ich habe einige Jahre in der Automobilelektronik gearbeitet. Aus sicherheitstechnischer Sicht versucht man nicht „das Fahrzeug zu schützen“, sondern „die Person zu schützen“. Normalerweise ist die Person der Fahrer oder Insasse, aber manchmal kann die Person auch ein Fußgänger sein (denken Sie an Kollisionen und Knautschzonen), ein Zuschauer (Vermeidung von Kraftstofftankexplosionen) oder sogar Rettungskräfte (Elektrofahrzeuge dürfen keinen hohen Spannungen ausgesetzt werden, die tödlich sein könnten Retter).

Für die meisten Sicherheitsprobleme gibt es jedoch keine universell gute Lösung. Was Sie bekommen, ist ein Kompromiss, und Sie wählen die am wenigsten schlechteste Option. Es gibt formale Methoden wie FMEA oder FTA, mit denen Sie dies quantifizieren können, damit Sie im Falle eines Fehlers nachweisen können, dass Sie sich an Best Practices orientiert haben.

Das häufigste Problem, das Sie haben, ist der Kompromiss zwischen Fehlertoleranz und Verfügbarkeit. Wenn Ihre erste Reaktion auf ein Problem darin besteht, das Auto anzuhalten und den Fahrer zu zwingen, einen Abschleppwagen zu rufen, mag dies zunächst wie eine gute Idee und die sicherste Lösung erscheinen. Ich habe an einem Hybrid-Elektrofahrzeug für Ford gearbeitet, wo die Software diesen Ansatz tatsächlich gewählt hat, als sie sich in einer unsicheren Situation befand, weil das Ergebnis eine unkontrollierte Fahrzeugbewegung hätte sein können. Angesichts der Rechtslage in den USA schien dies der beste Weg zu sein.

Während der Entwicklung haben wir mit Ingenieuren von Volvo gesprochen und festgestellt, dass sie einen völlig anderen Ansatz haben. Der Volvo-Sicherheitsfall besagt, dass Sie das Fahrzeug nicht anhalten dürfen, es sei denn, Sie können nachweisen , dass es kategorisch unsicher ist, dass das Fahrzeug weiterfährt. Sie können die Geschwindigkeit, mit der es fährt, oder die verfügbare Leistung verringern, aber das Fahrzeug darf dies nichtAufhören. Warum? Denn wenn Ihr Auto in einem skandinavischen Winter ausfällt, haben Sie ungefähr 2 Stunden Zeit, bevor Sie erfrieren. Der Sicherheitsnachweis von Volvo besagte, dass es vorzuziehen sei, ein gewisses Risiko von Kollisionen bei niedriger Geschwindigkeit und geringer Leistung zu haben, wenn das Fahrzeug einen Fehler entwickelt, und zu akzeptieren, dass dies häufiger mit meist nicht tödlichen Folgen passieren wird, im Vergleich zu den weniger häufiges Risiko, dass das Fahrzeug in definitiv tödlichen Situationen ausfällt. Darüber hinaus kann der Fahrer durch Ausschalten der Zündung noch Maßnahmen ergreifen, um den Fehler abzumildern, selbst wenn das Auto nicht mehr richtig auf die elektronische Steuerung von Gaspedal, Bremsen und Gangwahl reagiert.

Eine Sicherung im Starterkreis folgt dem gleichen Prinzip. Was ist das Worst-Case-Szenario ohne Sicherung? Antwort: Die Verkabelung oder Batterie überhitzt und es entsteht ein Feuer im Motorraum, das sich auf den Rest des Autos ausbreitet. Normalerweise fällt die Batteriespannung ab, bevor es zu schlimm wird. Der Fahrer kann dieses Szenario abmildern, indem er für längere Zeiträume nicht kontinuierlich ankurbelt. Sie können diesen Fehler auch mildern, da sich zwischen dem Motor und dem Fahrgastraum eine feuerbeständige Trennwand befindet, die ihnen ausreichend Zeit gibt, aus dem Fahrzeug zu entkommen. Selbst wenn die Zentralverriegelung nicht verriegelt und elektrische Fensterheber nicht geschlossen werden, macht ein Notausbruchhammer das Aufbrechen von Fenstern und die Flucht zum Kinderspiel. (Sie haben eine, richtig? Wenn nicht, kaufen Sie eine - sie sind billig.) Die Situation hat eine tiefgreifende Verteidigung.

Was ist das Worst-Case-Szenario mit einer Sicherung? Nun, Sie können den Motor nicht starten, wenn Sie müssen. In einem Auto, das Sie festsitzen lassen könnte - und wir befinden uns im Szenario "Erfrieren in 2 Stunden". Auf einem Boot steckt man völlig fest.

Autos haben Warnungen, den Anlasser nicht länger als x Sekunden zu verwenden und xx Sekunden zu warten, um eine Überhitzung und Gasung der Batterie zu verhindern. Daher muss die CCA-Bewertung die Last übersteigen, sodass bei geeignetem Batterie- und Kabeldesign ein Kurzschluss nicht möglich ist, es sei denn, menschliches Versagen (Schraubenschlüssel über Batterieklemmen fallen lassen oder Sicherheitswarnung bei > 1 Minute anhaltender Verwendung des Anlassers unter hoher Last ignorieren.) In dieser Situation Die Startermotortemperatur ist hoch und erhöht dann den Widerstand, und die Batterie entlädt sich schnell, verursacht jedoch keinen Brand. Wenn eine Batterie mit internem Kurzschluss ausfällt, entlädt sie sich selbst und Brandgefahr durch Funken in der Nähe von H2 ist möglich, aber relativ geringes Risiko

Sicherungen sind nicht geeignet, da sie ESR hinzufügen, die CCA-Kapazität verringern, was zu einem Verlust der Startleistung bei kaltem Wetter führt. Sie möchten lieber, dass Ihre motorbetriebene Lenkung überhitzt, als dass während der Fahrt die Sicherung durchbrennt. Kurz gesagt (Wortspiel beabsichtigt) verringern Sicherungen die Zuverlässigkeit und Sicherheit.

E-Autos sind anders und mit Denriten, die interne Kurzschlüsse riskieren, ist eine Sicherung mit Temperaturerfassung obligatorisch.

Es ist ein interessanter Gedanke. Die Startstromspezifikation einer Batterie liegt bei 7,2 V nach 30 Sekunden, sodass der Kurzschlussstrom leicht über 1000 A betragen kann, aber dieser Strom fällt im Laufe der Sekunden schnell ab. Ich spekuliere, dass die Drähte zum Anlasser tatsächlich zu dick sein könnten, um heiß genug zu werden, um mit einer Standardbatterie ein Feuer zu entfachen. Außerdem befinden sich die Kabel im Motorraum und gehen nicht an etwas anderem vorbei, das schmelzen könnte. Wenn das Starterrelais angezogen bleibt, liegt der ursprüngliche Kurzschlussstrom der Batterie zu dem Zeitpunkt, an dem der Startermotor überhitzt und kurzschließt, weit unter dem, was Schaden anrichten könnte.

Es gab andere gute Antworten wie Kosten-Nutzen-Verhältnis und die Unfähigkeit, eine Sicherung zu haben, die klein genug wäre, um den Stromkreis zu schützen und bei längerem Anlassen nicht durchzubrennen.

Autos und Lastwagen haben Firewalls und den relativ sicheren Aufenthaltsort, wenn der Schaltkreisschutz einen Start verhindert, und nicht jeder lebt in Skandinavien, wo das Erfrieren in einem unbeweglichen Auto ein Problem darstellt.

Es gibt Trennschalter, die leicht in dem Platz eines Autos oder Lastwagens angeordnet werden können, die zurückgesetzt werden können, ohne den Kundendienst zu rufen. Wenn der Starter-Magnet kurzgeschlossen wird und der Starter eingerückt bleibt und läuft, es sei denn, der Fahrer kann (unwahrscheinlich) den Starter laufen hören (im Gegensatz zu einem zweiten Einrücken nach dem Starten des Motors), entlädt sich die Batterie schnell und das Fahrzeug hört trotzdem auf zu laufen. Daher ist das Argument, dass der Stromkreis schützt, dass das Fahrzeug nicht gestartet werden kann, nicht stichhaltig, sobald sich die Batterie unter einen bestimmten Punkt entlädt, hört das Fahrzeug sowieso auf zu fahren.

Dickes Kabel schließt einen elektrischen Brand nicht aus, das Kabel brennt nicht, aber das daran angeschlossene Zubehör kann und wird es tun. Nehmen Sie Ihr typisches Zubehör und sehen Sie sich den Stecker an und vergleichen Sie ihn dann mit einem 4-AWG- oder 0-GA-Kabel. Es ist nicht das Kabel, das Feuer fängt.

Stromkreisschutz kann das Feuer verhindern und auch Schäden an Zubehör reduzieren. Ein Anlasser bleibt hängen, weil ein zugeschmolzenes Solenoid nicht lange hält, wenn er versucht, mit dem Motor mit 2500-3000 U / min oder mehr mitzuhalten. Neben einem beschädigten Anlasser können weitaus schlimmere Schäden passieren. Während der Schutz des Schutzanzugs der Sicherheit dient, sollte der zusätzliche Vorteil des Zubehörschutzes nicht in einer engen Sichtweise des Designs außer Acht gelassen werden.

Meine Kommentare beziehen sich auf die elektrische Verkabelung auf einem Boot. Feuer aus jeder Quelle ist potenziell katastrophal. Durch elektrische Verdrahtungsfehler verursachte Brände werden vermieden, indem JEDER Stromkreis abgesichert wird. Dazu muss der Anlasser gehören. Wenn die Sicherung durch übermäßig langes Anlassen schmilzt, sind der Motor und die zugehörigen Kabel geschützt. Wenn der Motor gewartet werden muss, kann dies erledigt und eine neue Sicherung eingebaut werden. Wenn der Startermotor defekt ist, wird er zumindest nicht durch Feuer beschädigt und kann möglicherweise repariert werden. Mein Motor hat zusätzlich zum Elektrostart einen mechanischen Start, kann also immer noch nach Hause fahren. Natürlich ist es eine gute Idee, eine Ersatzsicherung mitzunehmen! Ich neige dazu zu denken, dass diese Logik in mancher Hinsicht auch auf Autos zutrifft. Schade, dass man moderne Autos nicht wie früher per Handkurbel ankurbeln kann........