Brandursache "Bauteil der Motorelektronik" - Wie Vermeiden

Dec 17, 2019 12 Replies
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Am Flughafen Münster-Osnabrück hat es gebrannt:

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"Laboruntersuchungen haben danach ergeben, dass bei dem Fahrzeug ... ein Bauteil der Motorelektronik defekt gewesen sei, geglüht und dadurch das Feuer ausgelöst habe."



Ich frage aus aktuellem Anlass. Die Frage ist, ob es praktikabel ist, zu verhindern, daß irgendeines von >100 Bauteilen "in Brand gerät", die auf einer Leiterplatte sitzen, die 24V, 3A ausgeben können muß, mit 24V versorgt wird und Microcontroller, 3,3V Schaltregler, ein paar MOSFETs zum schalten sowie das übliche 0604 SMD Hühnerfutter enthält.



Da habe ich nun die mindestens 72W bei 24V, also 3A in der Stromversorgung, andererseits Bauteile, die bei 72W schon im nahen UV leuchten...



Nach meiner unmaßgeblichen Meinung läßt es sich nicht verhindern, daß einzelne Komponenten in Brand geraten. Man kann aber dafür Sorge tragen, dass ein sich selbst nährendes Feuer entsteht.



Falk


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OEM Baugruppen steht heute V0 häufigst, zumindest als Soll, im Lastenheft. Auf (FR4-)Leiterplatte ist auch nicht viel das brennen will, meist Thema bei den Kabeln, Plastikgehäusen. Und da wird es Frage der Kosten, es ist etwas teuerer.

MfG JRD

Hallo!

Am 18.12.19 um 07:11 schrieb Rafael Deliano:

Es gibt da noch die E-Bulb:

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Vielleicht ist es realer als ein Aprilscherz, aber es beschränkt sich wohl auf sehr spezielle Fälle bei denen man nicht verhindern kann daß ein Bauteil brennt. Das ist für übliche Leiterplatten und Bauteile nicht der Fall.

MfG JRD

Nicht praktikabel. Schon auf die keramischen Mehrschichtkondensatoren wird wohl niemand freiwillig verzicheten wollen, s. auch

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und schließlich
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. Dazu reichen dann schon die Innereien Deines "Entertainment Centers" (vulgo: "Autoradio"), das inzwischen natürlich auch schon ein Schaltnetzteil enthält und tief in den brennbaren Innereien Deines Armaturenbretts versenkt ist.

Anläßlich des Autauschs von Heizungswärmetauscher und Klimaanlagenverdampfer an meinem olympischen Alptraum (Audi A3 8L), wo ich quasi die komplette Armaturentafel abgebaut habe, kann ich Dir bestätigen, daß sich die Hersteller in Sachen Brandvermeidung nicht verhoben haben. Da fügen sich PE, PVC, PP, ABS und PA in lustiger Einheit mit

2.5mm^2-Kupferkabeln, die über 20A-Sicherungen direkt an Batterieplus hängen. Auch die Zentralelektrik ist so eine Sache.

OK, neuere Fahrzeuge haben wohl überall diese stromfühlenden SSRs/MOSFETs eingebaut, die gewisse Fehlerzustände abfangen können. Das wird dann aber vermutlich überkompensiert durch höhere Packungsdichte und die schiere Anzahl von elektrischen Komponenten.

Mir sind leider keine Statistiken zugänglich, die die Wahrscheinlichkeiten "Leck am Kraftstoffsystem" von "Schmorbrand in der Elektronik" differenzieren. Wie schon gesagt: Rückrufe wegen irgendwelcher Teile, die sich an irgenwelchen anderen Teilen entzünden können, sind gar nicht so selten.

Interessant noch die Frage, ob das ROHS-Zinnbartproblem inzwischen noch ein Thema ist, oder ob man den Prozeß inzwischen im Griff hat.

Idealerweise hat der Ingenieur überall auf die notwendigen Abstände geachtet, die Bauteile ordentlich dimensioniert, in der Schaltung Plausibilisierungen ähnlich "Warum zieht eine Baugruppe A x Watt, wo sie doch eine Baugruppe B versorgt, die nur y<x Watt aufnimmt?" eingebaut und das Ganze einem eingehenden Test unterzogen. Idealerweise.

Ein wenig, ja. Die EU möge beschließen, daß automatische Löschanlagen im Fahrzeug ab Zulassungsdatum 2024 verbindlich vorgeschrieben sind. ;-)

Volker

Nicht praktikabel. Schon auf die keramischen Mehrschichtkondensatoren wird wohl niemand freiwillig verzichten wollen, s. auch

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und schließlich
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. Dazu reichen dann schon die Innereien Deines "Entertainment Centers" (vulgo: "Autoradio"), das inzwischen natürlich auch schon ein Schaltnetzteil enthält und tief in den brennbaren Innereien Deines Armaturenbretts versenkt ist.

Anläßlich des Autauschs von Heizungswärmetauscher und Klimaanlagenverdampfer an meinem olympischen Alptraum (Audi A3 8L), wo ich quasi die komplette Armaturentafel abgebaut habe, kann ich Dir bestätigen, daß sich die Hersteller in Sachen Brandvermeidung nicht verhoben haben. Da fügen sich PE, PVC, PP, ABS und PA in lustiger Einheit mit

2.5mm^2-Kupferkabeln, die über 20A-Sicherungen direkt an Batterieplus hängen. Auch die Zentralelektrik ist so eine Sache.

OK, neuere Fahrzeuge haben wohl überall diese stromfühlenden SSRs/MOSFETs eingebaut, die gewisse Fehlerzustände abfangen können. Das wird dann aber vermutlich überkompensiert durch höhere Packungsdichte und die schiere Anzahl von elektrischen Komponenten.

Mir sind leider keine Statistiken zugänglich, die die Wahrscheinlichkeiten "Leck am Kraftstoffsystem" von "Schmorbrand in der Elektronik" differenzieren. Wie schon gesagt: Rückrufe wegen irgendwelcher Teile, die sich an irgenwelchen anderen Teilen entzünden können, sind gar nicht so selten.

Interessant noch die Frage, ob das ROHS-Zinnbartproblem inzwischen noch ein Thema ist, oder ob man den Prozeß inzwischen im Griff hat.

Idealerweise hat der Ingenieur überall auf die notwendigen Abstände geachtet, die Bauteile ordentlich dimensioniert, in der Schaltung Plausibilisierungen ähnlich "Warum zieht eine Baugruppe A x Watt, wo sie doch eine Baugruppe B versorgt, die nur y<x Watt aufnimmt?" eingebaut und das Ganze einem eingehenden Test unterzogen. Idealerweise.

Ein wenig, ja. Die EU möge beschließen, daß automatische Löschanlagen im Fahrzeug ab Zulassungsdatum 2024 verbindlich vorgeschrieben sind. ;-)

Volker

Am 18.12.2019 um 08:26 schrieb Rafael Deliano:

Ich bin mir da nicht so sicher. Gerade was FR4 angeht. Ich hatte mal eine Platine, wo ein SMD Kerko gekokelt hatte. Das FR4 unter dem Kerko ist verkohlt und wurde leitfähig. Es brannte dann praktisch in der Platine.

Das Feuer hat sich allerdings nicht ausgebreitet, aber in dem Bereich, wo das FR4 verkokelt war, wurde es leitfähig.

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Die Abkürzung FR steht für englisch flame retardant / (dt. flammenhemmend) und entspricht den Anforderung / von UL94V-0.

Das ist die offizielle Meinung zu dem Thema. Wer seinen eigenen Brandschutz als Werksnorm definieren will darf das.

MfG JRD

Danke, das wird helfen...

Gruß, Falk

-- Ich frage mich, warum es eigentlich normal ist, daß ein Fußgänger solange in Regen, Kälte und Wind warten muss, bis alle, die bequem, warm und trocken in ihren Autos sitzen, vorbeigefahren sind, statt dass die Autos den Fußgänger vorlassen müssen.

Da sehe ich beim Überfliegen ordentlich verschmortes FR4, aber kein Feuer. Ist wohl wirklich nicht so kritisch.

Ich habe selbst mal einen Cortex M3 im TQFP-144 rot leuchten sehen. Nach ein paar Sekunden kam sogar eine Stichflamme heraus. Der hatte sich wohl einen zu großen Schluck aus dem 24V/5A Netzteil gegönnt ;-) Einen Brand gab es trotzdem nicht.

...

Hör' bloß auf. Im Mai hatte ich das zweifelhafte Vergnügen, das Ergebnis eines "Grillanzünders auf Hinterreifen" zu sehen. Da war so richtig nichts mehr im Innenraum zu erkennen, was nicht aus Metall war. Erst hatte ich gedacht, da wollte einer das Radio klauen, weil das auf dem Boden lag. Dann wurde mir klar, dass die Mittelkonsole nicht mehr existierte...

Und da war noch nicht einmal Benzin beteiligt.

Falk

IIRC hatte Louis Rossmann auf seinem YouTube-Kanal mal einen Fall, wo in einem Macbook Pro ein Kurzschluß (wieder mal einer dieser Kondensatoren) eine Art Vulkankrater in die Multilayerplatine gefressen hat. Die dabei entstehende Kohleschicht hat dann ihrerseits einen Kurzschluß zwischen Masse- und Betriebsspannungsebene erzeugt, mit einigermaßen katastrophalen Konsequenzen. So richtig abgefackelt scheint das Notebook aber auch da nicht zu sein.

Eines meiner ersten DIY-Projekte (eine Transistorzündanlage fürs Auto, ein Golf II 1.3) ging ähnlich spektakulär schief.

Ich wollte eigentlich vor dem Einbau nur einen harmlosen "Schreibtischtest" durchführen, hatte also die Schaltung an eine Autobatterie und Frequenzgenerator angeschlossen, am Ausgang die Zündspule vom Schrott mit Funkenstrecke statt Zündkerze. Soweit alles gut, der Fehler lag bei der Ermittlung der Frequenz. "So 6000U/min dreht ja ein Benziner schon, also

1500Hz (wegen der vier Zylinder)" dachte ich mir voller Vorfreude. So ein Faktor 60 konnte sich dann leider nicht verspielen und die blauen Büschelentladungen nebst Ozongeruch beim Hochdrehen der Frequenz hätten mich durchaus stutzig machen können.

Stattdessen hat es den Deckel des durchaus massiven, auf einen Kühlkörper geschraubten Transistors mit lautem Knall abgesprengt. Die Trümmerteile flogen haarscharf an meinem Kopf vorbei und blieben in der Zimmerdecke stecken.

Ups.

Mir ist mal ein Gabelschlüssel vom Autodach gerutscht. Der schaffte sich dabei auf unerfindliche Weise durch einen Spalt der offenstehenden Motorhaube direkt auf die Pole der Batterie, wo er sich dann verschweißte. Ich konnte das Ding aber noch geistesgegenwärtig mit einem Hammer wegschlagen, die Säure brodelte schon ganz ordentlich.

Das hätte eine Sauerei gegeben.

Volker

...

Ich habe mal eine MZ auf 12V umgebaut. Ich bekam aber nur eine "Hochleistungszündspule", die den Unterbrecher binnen Sekunden schmelzen lies.

Also eine Transistorzündung eingebaut, aber der Motor sprang nicht an, hat immer nur zurückgeschlagen. Also wollte ich den Kerzenstecker ziehen. Zum Glück hat mich das Summen aus dem Zylinderkopf irritiert und ich habe erstmal die Zündung ausgeschaltet.

Kerzenstecker auf den Zylinderkopf gelegt, Zündung an und das Knattern der 5cm langen Funken gesehen. Das Ding hat geschwungen. Gut, dass ich noch die Zündung abgeschaltet hatte...

Falk

Am 18.12.2019 um 10:47 schrieb Volker Bartheld:

Braucht ja auch keiner. Für Anwendungen direkt an KL30 gibt es biegefeste MLCC mit soft termination, für Steuergeräte die jenseits der

10 A abgesichert sind auch Failsafe-Kondensatoren (quasi intern zwei in Reihe). Diese Typen verursachen bei Bruch keinen Kurzschluß.

Früher war es üblich, in solchen Fällen zwei MLCC in Reihe zu schalten, und diese mechanisch um 90° gedreht anzuordnen.

Leiterplatten mit Automotive-Zulassung sind selbsverlöschend (UL 94 V-0), ebenso die für Steuergerätegehäuse verwendeten Kunststoffe (ABS-PC, PA6.6/GF30 etc).

Mit externer Energiezufuhr (Akkupack, Tank) brennt natürlich alles irgendwann.

Patrick

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