Tại sao các mạch khởi động không được bảo vệ?

Trong hầu hết các xe ô tô và xe tải, một sợi cáp dày kết nối trực tiếp pin với bộ khởi động (điện từ). Tại sao các mạch này không có bất kỳ loại bảo vệ quá dòng nào?

Đó là một thực tế được chấp nhận trong toàn ngành công nghiệp xe cơ giới. Dưới đây là hai tiêu chuẩn riêng biệt miễn trừ các mạch khởi động khỏi bảo vệ quá dòng. (Cả hai đều dành cho tàu thủy, nơi hậu quả thậm chí còn lớn hơn; bạn không thể đi khỏi đám cháy trên biển.)

Mỗi dây dẫn đầu ra không có nguồn gốc từ pin lưu trữ phải được đặt lại thủ công, bộ ngắt mạch không ngắt hoặc cầu chì, trừ khi dây dẫn đầu ra nằm trong mạch cấp nguồn chính từ pin đến động cơ quay động cơ.

Đây chỉ là những ví dụ; Tôi chắc chắn rằng các tổ chức như SAE và ABYC có các quy định tương tự trong tiêu chuẩn của họ. Hàng triệu phương tiện được nối dây theo cách này.

Tất cả các mạch, ngoại trừ nguồn cung cấp chính từ pin cho động cơ khởi động và động cơ lái điều khiển bằng điện, cần được cung cấp bảo vệ điện chống quá tải và ngắn mạch, (nên lắp đặt cầu chì hoặc cầu dao).

Tôi đang yêu cầu cơ sở kỹ thuật đằng sau những miễn trừ này. Mặc dù cáp dày hơn nhiều so với cuộn dây khởi động, một sự cố hoặc va chạm cơ học vẫn có thể tạo ra một khoảng cách ngắn xuống đất. Dòng điện kết quả có thể dễ dàng vượt quá 500A và đủ để hàn thép dày.

Tôi hiểu rằng bộ khởi động đòi hỏi nhiều dòng điện hơn bất kỳ mạch nào khác, nhưng chắc chắn một giải pháp hiệu quả về chi phí có thể được tìm thấy - chẳng hạn như một liên kết có thể sử dụng được. Hay là tôi nhầm?

Dưới đây là một số lý do có thể không có ý nghĩa với tôi:

• Cáp quá dày (so với kích thước của pin) mà không cần bảo vệ. Bộ khởi động sẽ bị cháy hoặc pin sẽ nổ trước khi cáp tan ra. Mặc dù điều này chắc chắn đúng với quan điểm "bảo vệ dây", tôi tin rằng đây là một lý do thậm chí còn mạnh mẽ hơn để bảo vệ quá dòng trên mạch khởi động ... để bảo vệ toàn bộ chiếc xe.

• Nguy cơ lỗi trong mạch này là cực kỳ khó xảy ra. Đúng là khởi động là những thiết bị chắc chắn và dây cáp dày có độ bền cơ học cao hơn. Tuy nhiên, thất bại vẫn có thể xảy ra, và thỉnh thoảng xảy ra trong thế giới thực. Hơn nữa, tác động của một thất bại trong mạch này có thể là thảm khốc, dẫn đến mất hoàn toàn chiếc xe hoặc tử vong. Do đó, tôi hy vọng mức độ nghiêm trọng của vấn đề sẽ vượt qua khả năng thấp (thừa nhận) trong phân tích chế độ thất bại.

Chỉnh sửa cho độc giả trong tương lai: Hầu hết các câu trả lời tập trung vào tính khả dụng. Điều đó rất quan trọng, nhưng một lý do thứ yếu đi đôi với việc lựa chọn cầu chì làm thiết bị bảo vệ. Một máy cắt sẽ giảm thiểu nguy cơ bị mắc kẹt do lỗi phiền toái. (Ai đó đã đề cập đến khả năng mất lái, nhưng tất cả các phương tiện sản xuất bao gồm Infiniti Q50 vẫn có dự phòng cơ học.) May mắn thay có một câu trả lời ngắn gọn giải thích tại sao ngay cả một bộ phận ngắt hoặc liên kết dễ nổ sẽ không phù hợp.

Chỉ có bất kỳ điểm nào trong việc cố gắng bảo vệ mạch bằng cầu chì nếu có đủ khoảng trống giữa dòng hoạt động và dòng sự cố, để đảm bảo rằng cầu chì sẽ không hoạt động bình thường và sẽ thổi trong điều kiện lỗi.

Thật không may, một khi bạn đã bao gồm tất cả các dung sai, không có mức hiện tại nào bạn có thể chọn được đảm bảo để tránh vấp ngã và vẫn có cơ hội làm việc hợp lý, ví dụ như động cơ khởi động sẽ bị khóa. Một động cơ khởi động thông thường là loạt vết thương, để kéo một dòng điện rất cao khi khởi động.

Có một cầu chì điện thổi vào mạch khởi động động cơ có thể dẫn đến một vấn đề an toàn nghiêm trọng, đặc biệt là trong các hệ thống hàng hải nơi không thể khởi động động cơ có thể có nghĩa là hạn chế hoặc không có khả năng điều hướng. Trên xe ô tô, điều đó có nghĩa là không thể bắt đầu trong tình huống khẩn cấp. Một số xe đã từng có nó. Có lần tôi đã kết thúc một chiếc Toyota cũ ở giữa đường cong trên đường cao tốc có một người lái xe và một phụ nữ lái xe đã cố gắng khởi động lại chiếc xe của mình sau khi nó bị đình trệ, làm chết toàn bộ hệ thống điện của cô ấy bao gồm cả đèn báo nguy hiểm, đèn pha, v.v. Vợ tôi muốn mua một chiếc Toyota nhiều năm sau, tôi hỏi họ có còn như vậy không, họ cam đoan với tôi rằng họ đã bỏ nó vì đó là trách nhiệm an toàn cho họ.

Tôi đã làm việc trong ngành điện tử ô tô trong một số năm. Từ quan điểm an toàn, bạn không cố gắng "bảo vệ chiếc xe", bạn đang cố gắng "bảo vệ người đó". Thông thường, người đó sẽ là người lái xe hoặc người ở, nhưng đôi khi người đó có thể là người đi bộ (nghĩ rằng va chạm và khu vực nhàu nát), người ngoài cuộc (tránh nổ bình nhiên liệu) hoặc thậm chí phi hành đoàn khẩn cấp (xe điện không cần phải chịu điện áp cao có thể giết chết nhân viên cứu hộ).

Hầu hết các vấn đề an toàn không có một giải pháp tốt toàn cầu mặc dù. Những gì bạn nhận được là một sự đánh đổi, và bạn chọn tùy chọn kém nhất. Có tồn tại các phương thức chính thức như FMEA hoặc FTA cho phép bạn định lượng điều này, để nếu có sự cố xảy ra, bạn có thể chứng minh rằng mình đã tuân thủ thực tiễn tốt nhất.

Vấn đề phổ biến nhất bạn gặp phải là sự đánh đổi khả năng chịu lỗi so với tính khả dụng. Nếu phản ứng đầu tiên của bạn đối với bất kỳ vấn đề nào là dừng xe và buộc tài xế gọi xe phục hồi, thì điều này ban đầu có vẻ như là một ý tưởng tốt và giải pháp an toàn nhất. Tôi đã làm việc trên một chiếc xe điện hybrid cho Ford, nơi phần mềm thực sự đã thực hiện phương pháp này khi thấy nó trong một tình huống không chắc chắn, vì kết quả có thể là chuyển động của xe không được kiểm soát. Với tình hình pháp lý ở Mỹ, đây dường như là cách tiếp cận tốt nhất.

Trong quá trình phát triển, chúng tôi đã nói chuyện với các kỹ sư từ Volvo và thấy rằng họ có một cách tiếp cận hoàn toàn khác. Trường hợp an toàn của Volvo là trừ khi bạn có thể chứng minh rằng nó không an toàn về mặt phương tiện để xe tiếp tục di chuyển, bạn không được dừng xe. Bạn có thể giảm tốc độ mà nó chạy hoặc giảm năng lượng có sẵn, nhưng phương tiện không đượcdừng lại. Tại sao? Bởi vì nếu chiếc xe của bạn bị cắt trong một mùa đông ở Bê-li-cốp, bạn đã có khoảng 2 giờ trước khi bạn đóng băng đến chết. Trường hợp an toàn của Volvo nói rằng tốt nhất là nên có một số rủi ro về va chạm tốc độ thấp, năng lượng thấp nếu xe phát sinh lỗi và chấp nhận rằng điều này sẽ xảy ra thường xuyên hơn với các hậu quả hầu như không gây tử vong, so với ít hơn nguy cơ thường xuyên của chiếc xe cắt ra trong tình huống chắc chắn gây tử vong. Ngoài ra, người lái vẫn có thể thực hiện một số hành động để giảm thiểu lỗi bằng cách tắt đánh lửa, ngay cả khi xe không còn phản ứng đúng với điều khiển điện tử của chân ga, phanh và lựa chọn bánh răng.

Một cầu chì trong mạch khởi động theo cùng một lý do. Trường hợp xấu nhất mà không có cầu chì là gì? Trả lời: hệ thống dây điện hoặc pin quá nóng và bạn bị cháy trong khoang động cơ lan sang phần còn lại của xe. Thông thường điện áp pin sẽ giảm trước khi mọi thứ trở nên quá tệ. Người lái xe có thể giảm thiểu tình huống đó bằng cách không quay tay liên tục trong thời gian dài. Họ cũng có thể giảm thiểu lỗi đó vì có vách ngăn chống cháy giữa động cơ và khoang hành khách, giúp họ có nhiều thời gian để thoát khỏi phương tiện. Ngay cả trong trường hợp khóa trung tâm không khóa và cửa sổ được cấp nguồn không đóng, búa thoát hiểm khẩn cấp khiến việc phá cửa sổ và thoát ra không đáng kể. (Bạn làm có một, phải không Nếu không, mua một cái? - Họ đang rẻ.) Tình hình có bảo vệ theo chiều sâu.

Kịch bản trường hợp xấu nhất với cầu chì là gì? Vâng, bạn không thể khởi động động cơ khi bạn cần. Trong một chiếc ô tô, điều đó có thể khiến bạn bị mắc kẹt - và chúng ta rơi vào kịch bản "đóng băng đến chết trong 2 giờ". Trên một chiếc thuyền, bạn hoàn toàn bị mắc kẹt.

Ô tô có cảnh báo không sử dụng bộ khởi động quá x giây và đợi xx giây để ngăn không cho pin quá nóng và khí. Do đó, xếp hạng CCA phải vượt quá tải, do đó, với thiết kế pin và cáp đầy đủ, không thể có lỗi ngắn trừ khi có lỗi của con người (thả cờ lê qua các cực của pin hoặc bỏ qua cảnh báo an toàn trong thời gian khởi động kéo dài> 1 phút trong tải nặng.) nhiệt độ động cơ khởi động sẽ cao và sau đó tăng độ bền và pin sẽ nhanh hết nhưng không gây cháy. Nếu pin bị hỏng trong thời gian ngắn, nó sẽ tự xả và nguy cơ cháy từ tia lửa gần H2 là có thể nhưng rủi ro tương đối thấp

Cầu chì không phù hợp vì chúng thêm ESR, làm giảm công suất CCA, làm giảm hiệu suất bắt đầu trong thời tiết lạnh. Bạn thà để động cơ của bạn chạy quá nóng hơn là thổi cầu chì khi lái xe. Vì vậy, trong ngắn hạn (ý định chơi chữ) làm giảm độ tin cậy và an toàn.

Xe điện tử là khác nhau và với sự chê bai có nguy cơ quần short bên trong vì vậy việc hợp nhất là bắt buộc với cảm biến tạm thời.

Ô tô và xe tải có tường lửa và nơi ở tương đối an toàn nếu bảo vệ mạch ngăn chặn sự khởi đầu và không phải ai cũng sống ở Scandinavia, nơi đóng băng đến chết trong một chiếc xe không thể di chuyển là một mối quan tâm.

Có các công tắc ngắt mạch có thể dễ dàng được đặt trong không gian được cung cấp bởi một chiếc xe hơi hoặc xe tải có thể được thiết lập lại mà không cần gọi cho dịch vụ. Nếu quần short điện từ khởi động đóng và bộ khởi động vẫn hoạt động và chạy, trừ khi người lái xe có thể nghe thấy (không chắc) bộ khởi động đang chạy (không giống như lần tham gia thứ hai sau khi động cơ khởi động), pin sẽ hết nhanh và xe vẫn chạy. Do đó, lập luận rằng mạch bảo vệ ngăn không cho xe khởi động không tăng thêm, một khi pin hết dưới một điểm nhất định, xe sẽ ngừng chạy.

Dây đo nặng không loại trừ được cháy điện, dây không cháy nhưng các phụ kiện được kết nối với chúng có thể và sẽ. Lấy phụ kiện tiêu biểu của bạn và nhìn vào đầu nối và sau đó so sánh nó với cáp 4 awg hoặc 0 ga. Đó không phải là dây cáp sẽ bắt lửa.

Bảo vệ mạch có thể ngăn ngừa hỏa hoạn và cũng làm giảm thiệt hại cho các phụ kiện. Một bộ khởi động bị kẹt để chạy vì một cuộn điện từ được đóng lại sẽ không tồn tại lâu để cố gắng theo kịp động cơ chạy ở tốc độ 2500-3000 rpms trở lên. Thiệt hại tồi tệ hơn nhiều có thể xảy ra bên cạnh một khởi đầu bị hư hỏng. Bảo vệ While.cirxuit là an toàn, lợi ích bổ sung của bảo vệ phụ kiện không nên được giảm giá trong một cái nhìn hạn hẹp về thiết kế.

Đó là một suy nghĩ thú vị. Thông số kỹ thuật Amps của pin là 7.2V sau 30 giây, do đó dòng ngắn mạch có thể dễ dàng vượt quá 1000A, nhưng dòng điện này giảm xuống nhanh chóng khi giây trôi qua. Tôi suy đoán rằng dây dẫn đến bộ khởi động thực sự có thể quá dày để có thể đủ nóng để bắt đầu cháy với pin tiêu chuẩn. Ngoài ra, các dây ở trong khoang động cơ và không đi bằng bất cứ thứ gì khác có thể tan chảy. Nếu các rơle khởi động tham gia, vào thời điểm động cơ khởi động bị nóng và tắt, dòng điện ngắn mạch ban đầu của pin sẽ ở dưới mức có thể gây hại.

Đã có những câu trả lời tốt khác như chi phí có lợi, và không có cầu chì đủ nhỏ để bảo vệ mạch điện và không bị cháy trong thời gian quay dài hơn.