¿Por qué no están protegidos los circuitos de arranque?

Solo tiene sentido intentar proteger un circuito con un fusible si hay suficiente espacio entre la corriente de funcionamiento y la corriente de falla, para garantizar que el fusible no se funda en la operación normal y que se funda en condiciones de falla. .

Desafortunadamente, una vez que haya incluido todas las tolerancias, no hay un nivel actual que pueda elegir que garantice evitar disparos molestos y tenga una posibilidad razonable de trabajar, por ejemplo, si el motor de arranque está bloqueado. Un motor de arranque convencional está enrollado en serie para extraer una corriente muy alta en el arranque.

Tener un fusible eléctrico en el circuito que va al arrancador del motor puede resultar en un grave problema de seguridad, especialmente en sistemas marinos donde la incapacidad de arrancar el motor puede significar capacidades de navegación limitadas o nulas. En los automóviles, puede significar que no se puede iniciar en una situación de emergencia. Algunos coches solían tenerlo. Una vez atrás, terminé un Toyota viejo en medio de una curva de la autopista que tenía uno y la mujer conductora quemó el fusible tratando de volver a arrancar su auto después de que se detuvo, lo que acabó con todo su sistema eléctrico, incluyendo sus luces de emergencia, faros, etc. Mi esposa quería comprar un Toyota años después, les pregunté si aún tenían eso, me aseguraron que lo habían eliminado porque era una responsabilidad de seguridad para ellos.

Trabajé en electrónica automotriz durante varios años. Desde un punto de vista de seguridad, no está tratando de "proteger el vehículo", está tratando de "proteger a la persona". Por lo general, la persona será el conductor o el ocupante, pero a veces puede ser un peatón (piense en colisiones y zonas arrugadas), un transeúnte (evitando explosiones en el tanque de combustible) o incluso cuadrillas de emergencia (los vehículos eléctricos no deben exponer altos voltajes que podrían causar la muerte). rescatistas).

Sin embargo, la mayoría de los problemas de seguridad no tienen una solución universalmente buena. Lo que obtienes es un intercambio, y eliges la opción menos peor. Existen métodos formales, como FMEA o FTA, que le permiten cuantificar esto, por lo que si las cosas van mal, pueden demostrar que han seguido las mejores prácticas.

El problema más común que tiene es el intercambio de tolerancia a fallos versus disponibilidad. Si su primera reacción a cualquier problema es detener el automóvil y forzar al conductor a pedir un camión de recuperación, esto puede parecer inicialmente una buena idea y la solución más segura. Trabajé en un vehículo eléctrico híbrido para Ford, donde el software sí adoptó este enfoque cuando se encontró en una situación incierta, porque el resultado podría haber sido un movimiento del vehículo sin control. Con la situación legal en los EE. UU., Este parecía ser el mejor enfoque.

Durante el desarrollo, hablamos con ingenieros de Volvo y descubrimos que tenían un enfoque completamente diferente. El caso de seguridad de Volvo es que a menos que pueda prove que es categóricamente inseguro que el vehículo continúe en movimiento, usted no debe detener el vehículo. Puede reducir la velocidad a la que corre, o reducir la potencia disponible, pero el vehículo no debe detenerse. ¿Por qué? Porque si tu automóvil se apaga en un invierno en Scandanavian, tienes aproximadamente 2 horas antes de morir congelado. El caso de seguridad de Volvo dijo que era preferible tener algún riesgo de colisiones de baja velocidad y baja potencia si el vehículo presenta una falla, y aceptar que esto sucederá con mayor frecuencia con consecuencias mayormente no fatales, en comparación con las menos Riesgo frecuente de que el vehículo se apague en situaciones definitivamente fatales. Además, el conductor aún puede tomar algunas medidas para mitigar la falla apagando el encendido, incluso si el automóvil ya no responde adecuadamente al control electrónico del acelerador, los frenos y la selección de engranajes.

Un fusible en el circuito de arranque sigue el mismo razonamiento. ¿Cuál es el peor escenario sin fusible? Respuesta: el cableado o la batería se sobrecalientan y se produce un incendio en el compartimiento del motor que se extiende al resto del automóvil. Por lo general, el voltaje de la batería disminuirá antes de que las cosas se pongan demasiado mal. El conductor puede mitigar ese escenario al no arrancar continuamente durante largos períodos de tiempo. También pueden mitigar esa falla porque hay un mamparo resistente al fuego entre el motor y el compartimiento del pasajero, lo que les da suficiente tiempo para escapar del vehículo. Incluso en el caso de que el bloqueo central falla y las ventanas eléctricas se cierran, un martillo de escape de emergencia hace que sea trivial romper ventanas y escapar. (Usted sí tiene uno, ¿verdad? Si no, compre uno, son baratos.) La situación tiene una defensa en profundidad.

¿Cuál es el peor de los casos con un fusible? Bueno, no puedes arrancar el motor cuando lo necesitas. En un automóvil, eso podría dejarlo varado, y estamos en el escenario de "morir congelados en 2 horas". En un barco, estás completamente atascado.

Los autos tienen advertencias de no usar el motor de arranque por más de x segundos y esperar xx segundos para evitar que la batería se sobrecaliente y se gasifique. Como tal, la clasificación CCA debe exceder la carga, por lo tanto, con un diseño adecuado de la batería y el cable, no es posible un cortocircuito a menos que se produzca un error humano (coloque una llave en los terminales de la batería o ignore las advertencias de seguridad en > 1 minuto de uso sostenido del arrancador bajo carga pesada). En este caso, la temperatura del motor de arranque será alta y luego aumentará la resistencia y la batería se agotará rápidamente, pero no provocará un incendio. Si una batería falla con un cortocircuito interno, se autodescargará y es posible que se produzcan disparos por chispas cerca del H2, pero un riesgo relativamente bajo

Los fusibles no son adecuados ya que agregan ESR, reducen la capacidad de CCA, lo que es una pérdida de rendimiento de arranque en clima frío. Usted preferiría que su dirección motorizada se sobrecalentara en lugar de que se fundiera el fusible al conducir. Por lo tanto, en resumen (los juegos de palabras pretenden) los fusibles reducen la confiabilidad y la seguridad.

Los e-cars son diferentes y con denrites con riesgo de cortocircuitos internos, por lo que la fusión es obligatoria con la detección de temperatura.

Es un pensamiento interesante. La especificación de amperios de arranque de una batería es de 7.2 V después de 30 segundos, por lo que la corriente de cortocircuito puede superar fácilmente los 1000 A, pero esta corriente disminuye rápidamente a medida que pasan los segundos. Especulo que los cables que van al motor de arranque pueden ser realmente demasiado gruesos para poder calentarse lo suficiente como para iniciar un incendio con una batería estándar. Además, los cables están en el compartimiento del motor y no pasan por ninguna otra cosa que pueda derretirse. Si el relé de arranque se activa, cuando el motor de arranque se calienta y se cortocircuita, la corriente de cortocircuito original de la batería estará muy por debajo de lo que podría causar daño.

Ha habido otras buenas respuestas, como el costo a beneficio, y la incapacidad de tener un fusible que sea lo suficientemente pequeño como para proteger el circuito y no quemarse durante un arranque más prolongado.