Pourquoi les circuits de démarrage ne sont-ils pas protégés?

Dans la plupart des voitures et des camions, un câble épais relie directement la batterie au démarreur (solénoïde). Pourquoi ces circuits n'ont-ils pas de protection contre les surintensités?

C'est une pratique acceptée dans l'industrie automobile. Voici deux normes distinctes qui exemptent spécifiquement les circuits de démarrage de la protection contre les surintensités. (Ce sont les deux pour les embarcations dont les conséquences sont encore plus importantes; vous ne pouvez pas vous éloigner d'un incendie en mer.)

Chaque conducteur de sortie non mis à la terre provenant d'une batterie d'accumulateurs doit avoir un disjoncteur ou un fusible à déclenchement manuel, sans déclenchement, à moins que le conducteur de sortie ne se trouve dans le circuit d'alimentation principal de la batterie à un moteur de démarrage du moteur.

Ce ne sont que des exemples; Je ne doute pas que des organisations telles que SAE et ABYC ont des dispositions similaires dans leurs normes. Des millions de véhicules sont câblés de cette façon.

Tous les circuits, à l'exception de l'alimentation principale de la batterie au démarreur et aux moteurs de direction à entraînement électrique, doivent être équipés d'une protection électrique contre les surcharges et les courts-circuits (c'est-à-dire que des fusibles ou des disjoncteurs doivent être installés).

Je demande la justification technique de ces exemptions. Même si le câble est beaucoup plus épais que les enroulements du démarreur, une défaillance mécanique ou un impact pourrait toujours créer un court-circuit à la terre. Le courant résultant peut facilement dépasser 500 A et suffit pour souder de l'acier épais.

Je comprends que le démarreur demande beaucoup plus de courant que tout autre circuit, mais une solution rentable pourrait sûrement être trouvée - comme une liaison fusible. Ou je me trompe?

Voici quelques raisons possibles qui n'ont pas de sens pour moi:

• Le câble est si épais (par rapport à la taille de la batterie) qu'il n'a pas besoin de protection. Le démarreur brûle ou la batterie explose avant que le câble ne fonde. Bien que cela puisse certainement être vrai du point de vue de "protéger le fil", je pense que c'est une raison encore plus forte pour la protection contre les surintensités sur le circuit de démarrage ... pour protéger l'ensemble du véhicule.

• Le risque de défaillance de ce circuit est extrêmement improbable. Il est vrai que les démarreurs sont des appareils robustes et que les câbles épais ont plus de résistance mécanique. Cependant, les échecs sont toujours possibles et se produisent de temps en temps dans le monde réel. De plus, l'impact d'une défaillance de ce circuit peut être catastrophique, entraînant la perte totale du véhicule ou la mort. Par conséquent, je m'attends à ce que la gravité du problème dépasse la faible probabilité (certes) dans une analyse du mode de défaillance.

Modifier pour les futurs lecteurs: la plupart des réponses se concentrent sur la disponibilité. C'est très important, mais une raison secondaire couplée au choix d'un fusible comme dispositif de protection. Un disjoncteur atténuerait le risque d'être bloqué en raison d'une faute de nuisance. (Quelqu'un a mentionné la perte possible de direction, mais tous les véhicules de série, y compris l'Infiniti Q50, ont toujours une sauvegarde mécanique.) Heureusement, il y a une réponse concise qui explique pourquoi même un disjoncteur ou une liaison fusible ne conviendrait pas.

Il ne sert à rien d'essayer de protéger un circuit avec un fusible s'il y a suffisamment d'espace libre entre le courant de fonctionnement et le courant de défaut, pour garantir que le fusible ne sautera pas en fonctionnement normal et sautera en cas de défaut.

Malheureusement, une fois que vous avez inclus toutes les tolérances, il n'y a pas de niveau actuel que vous pouvez choisir qui est garanti pour éviter les déclenchements intempestifs et a toujours une chance raisonnable de fonctionner, si le démarreur est bloqué par exemple. Un démarreur conventionnel est enroulé en série, afin de tirer un courant très élevé au démarrage.

Un coup de fusible sur le circuit qui va au démarreur du moteur peut entraîner un grave problème de sécurité, en particulier dans les systèmes marins où l'incapacité de démarrer le moteur peut signifier des capacités de navigation limitées ou inexistantes. Sur les voitures, cela peut signifier ne pas pouvoir démarrer dans une situation d'urgence. Certaines voitures en avaient. Une fois à l'arrière, j'ai mis fin à une vieille Toyota au milieu d'une courbe d'autoroute qui en avait une et la conductrice a fait sauter ce fusible en essayant de redémarrer sa voiture après son calage, ce qui a tué tout son système électrique, y compris ses feux de détresse, ses phares, etc. ma femme a voulu acheter une Toyota des années plus tard, j'ai demandé s'ils l'avaient encore, ils m'ont assuré qu'ils l'avaient supprimée car c'était une responsabilité pour leur sécurité.

J'ai travaillé dans l'électronique automobile pendant plusieurs années. Du point de vue de la sécurité, vous n'essayez pas de "protéger le véhicule", vous essayez de "protéger la personne". Habituellement, la personne sera le conducteur ou l'occupant, mais parfois la personne peut être un piéton (pensez aux collisions et aux zones de déformation), un passant (évitant les explosions du réservoir de carburant) ou même des équipes de secours (les véhicules électriques ne doivent pas exposer des tensions élevées qui pourraient tuer sauveteurs).

La plupart des problèmes de sécurité n'ont cependant pas de solution universellement bonne. Ce que vous obtenez est un compromis, et vous choisissez la moins mauvaise option. Il existe des méthodes formelles telles que FMEA ou FTA qui vous permettent de quantifier cela, de sorte que si les choses tournent mal, vous pouvez prouver que vous avez suivi les meilleures pratiques.

Le problème le plus courant que vous rencontrez est le compromis entre la tolérance aux pannes et la disponibilité. Si votre première réaction à un problème est d'arrêter la voiture et de forcer le conducteur à appeler un camion de récupération, cela peut sembler au départ une bonne idée et la solution la plus sûre. J'ai travaillé sur un véhicule électrique hybride pour Ford, où le logiciel a effectivement adopté cette approche lorsqu'il s'est retrouvé dans une situation incertaine, car le résultat aurait pu être un mouvement de véhicule incommandé. Avec la situation juridique aux États-Unis, cela semblait être la meilleure approche.

Au cours du développement, nous avons parlé à des ingénieurs de Volvo et avons constaté qu'ils avaient une approche complètement différente. Le dossier de sécurité Volvo est que, sauf si vous pouvez prouver qu'il est absolument dangereux pour le véhicule de continuer à se déplacer, vous ne devez pas arrêter le véhicule. Vous pouvez réduire la vitesse à laquelle il fonctionne, ou réduire la puissance disponible, mais le véhicule ne doit pasArrêtez. Pourquoi? Parce que si votre voiture s'arrête dans un hiver scandinave, vous avez environ 2 heures avant de geler à mort. Le dossier de sécurité de Volvo a déclaré qu'il était préférable d'avoir un certain risque de collisions à faible vitesse et à faible puissance si le véhicule développe une panne, et d'accepter que cela se produira plus fréquemment avec des conséquences pour la plupart non mortelles, par rapport aux moins- risque fréquent de coupure du véhicule dans des situations définitivement mortelles. De plus, le conducteur peut toujours prendre des mesures pour atténuer le défaut en coupant le contact, même si la voiture ne répond plus correctement au contrôle électronique de l'accélérateur, des freins et de la sélection des rapports.

Un fusible dans le circuit de démarrage suit la même logique. Quel est le pire des cas sans fusible? Réponse: le câblage ou la batterie surchauffe et vous obtenez un incendie dans le compartiment moteur qui se propage au reste de la voiture. Habituellement, la tension de la batterie baisse avant que les choses ne deviennent trop mauvaises. Le conducteur peut atténuer ce scénario en ne démarrant pas en continu pendant de longues périodes. Ils peuvent également atténuer ce défaut car il existe une cloison résistante au feu entre le moteur et l'habitacle, ce qui leur donne suffisamment de temps pour s'échapper du véhicule. Même dans le cas où le verrouillage central ne se verrouille pas et que les fenêtres électriques ne se ferment pas, un marteau de secours permet de briser les fenêtres et de s'échapper. (Vous faites n'avez un, à droite Dans le cas contraire, acheter un - ils sont pas cher.) La situation a une défense en profondeur.

Quel est le pire des cas avec un fusible? Eh bien, vous ne pouvez pas démarrer le moteur quand vous en avez besoin. Dans une voiture, cela pourrait vous laisser bloqué - et nous sommes dans le scénario "gel à mort en 2 heures". Sur un bateau, vous êtes complètement coincé.

Les voitures ont des avertissements de ne pas utiliser le démarreur plus de x secondes et d'attendre xx secondes pour empêcher la batterie de chauffer et de gazer. En tant que tel, la valeur CCA doit dépasser la charge, donc avec une conception adéquate de la batterie et des câbles, un court-circuit n'est pas possible sauf erreur humaine (laissez tomber la clé sur les bornes de la batterie ou ignorez l'avertissement de sécurité sur> 1 minute d'utilisation prolongée du démarreur sous une charge élevée.) Dans cette situation la température du démarreur sera élevée, puis augmentera la résistance et la batterie se déchargera rapidement mais ne provoquera pas d'incendie. Si une batterie tombe en panne avec un court-circuit interne, elle se déchargera d'elle-même et le risque d'incendie d'étincelles près de H2 est possible mais risque relativement faible

Les fusibles ne sont pas adaptés car ils ajoutent des ESR, réduisent la capacité CCA, ce qui est une perte de performances de démarrage par temps froid. Vous préférez que votre direction soit surchauffée par le moteur plutôt que le fusible saute pendant la conduite. Donc, en bref (les jeux de mots), les fusibles réduisent la fiabilité et la sécurité.

Les voitures électriques sont différentes et avec des denrites risquant des courts-circuits internes, la fusion est donc obligatoire avec la détection de température.

Les voitures et les camions ont des pare-feu et un endroit relativement sûr où rester si la protection du circuit empêche un démarrage et que tout le monde ne vit pas en Scandinavie où le gel à mort dans une voiture inamovible est une préoccupation.

Il existe des interrupteurs de disjoncteur qui peuvent facilement être situés dans l'espace offert par une voiture ou un camion et qui peuvent être réinitialisés sans appel pour réparation. Si le solénoïde du démarreur se ferme et que le démarreur reste enclenché et fonctionne, à moins que le conducteur n'entende (peu probable) le démarreur en marche (contrairement à un deuxième engagement après le démarrage du moteur), la batterie se vide rapidement et le véhicule s'arrête de toute façon. Par conséquent, l'argument selon lequel le circuit protège empêche le démarrage du véhicule ne correspond pas, une fois que la batterie se décharge en dessous d'un certain point, le véhicule cessera de fonctionner de toute façon.

Le fil de gros calibre n'empêche pas un incendie électrique, le fil ne brûle pas mais les accessoires qui y sont connectés peuvent et vont. Prenez votre accessoire typique et regardez le connecteur, puis comparez-le à un câble de 4 AWG ou 0 GA. Ce n'est pas le câble qui prendra feu.

La protection des circuits peut empêcher le feu et également réduire les dommages aux accessoires. Un démarreur bloqué pour fonctionner car un solénoïde à fusible fermé ne va pas durer longtemps en essayant de suivre le fonctionnement du moteur à 2500-3000 tr / min ou plus. Des dommages bien pires peuvent survenir en plus d'un démarreur endommagé. Bien que la protection des cages soit pour la sécurité, l'avantage supplémentaire de la protection des accessoires ne doit pas être écarté dans une vision étroite du design.

C'est une pensée intéressante. La spécification des ampères de démarrage d'une batterie est de 7,2 V après 30 secondes, de sorte que le courant de court-circuit peut facilement dépasser 1000 A, mais ce courant diminue rapidement au fil des secondes. Je suppose que les fils allant au démarreur peuvent être trop épais pour pouvoir chauffer suffisamment pour allumer un feu avec une batterie standard. De plus, les fils sont dans le compartiment moteur et ne passent par rien d'autre qui pourrait fondre. Si le relais du démarreur reste engagé, au moment où le démarreur surchauffe et se court-circuite, le courant de court-circuit d'origine de la batterie sera bien inférieur à ce qui pourrait causer des dommages.

Il y a eu d'autres bonnes réponses telles que le coût pour en bénéficier, et l'impossibilité d'avoir un fusible qui serait suffisamment petit pour protéger le circuit et ne pas griller lors d'un démarrage plus long.