Siguranțele calificate AEC-Q200 au un rol critic în mediul auto

Siguranțele sunt folosite ca dispozitive de protecție esențiale încă de la apariția iluminatului electric la sfârșitul secolului XIX. Acestea protejează dispozitivele de defecțiuni, cum ar fi scurtcircuitele care apar la o sarcină, prin întreruperea fluxului de curent electric. Această întrerupere poate proteja cablajul, dispozitivele electronice și sarcina de daune catastrofale. Prin urmare, siguranțele pot reduce la minimum riscul de rănire a persoanelor și a bunurilor în caz de defecțiune.

Protecția pe care o oferă siguranțele fuzibile este deosebit de benefică pentru piața auto în creștere și pentru cererea tot mai mare de vehicule electrice (EV). Odată cu conversia energiei electrice a vehiculelor electrice și cu numărul tot mai mare de sisteme electronice, protecția circuitelor a devenit un element vital pentru a proteja multitudinea de dispozitive prezente într-un vehicul electric.

Siguranțele auto

Siguranța tipică pentru automobile funcționează prin topirea unei legături conductoare. Urmează un arc electric, transformând legătura într-un circuit deschis. Impulsul de curent (magnitudine, formă și timp), temperatura mediului ambiant și caracteristicile siguranței determină temperatura din interiorul elementului siguranței la care se produce acest lucru. Curba timp-curent (numită TCC) la diferiți curenți nominali ai siguranțelor ajută la determinarea timpului de întrerupere la un anumit curent. Acest lucru, împreună cu energia de topire (I² x t, unde I este curentul și t este timpul), ajută la determinarea unei siguranțe adecvate pentru aplicație. Siguranțele auto au evoluat pentru a răspunde nevoilor în schimbare ale industriei. În anii ’60, se foloseau în mod obișnuit siguranțe cu tuburi de sticlă. Siguranțele cu lamă mai compacte sunt cele mai utilizate în prezent. Cele mai multe dintre acestea reacționează rapid (în câteva milisecunde), ceea ce este bine pentru a preveni deteriorarea componentelor electronice sensibile, dar nu și pentru motoare, din cauza curentului de anclanșare ridicat la pornire. Pentru această aplicație au fost dezvoltate siguranțe fuzibile cu ardere lentă, unde timpul de răspuns poate fi de ordinul a câteva secunde. Unele dintre celelalte cerințe caracteristice pentru siguranțele utilizate în aplicațiile auto includ:

• În curând sunt așteptate tensiuni mai mari, de până la 800 V, pentru magistralele aflate în schimbare. Din acest motiv, vor fi necesare valori nominale mai mari de 1.000 V, acordându-se o atenție deosebită descărcării arcului electric creat la aceste tensiuni, pentru a preveni deteriorarea circuitului.
• Fiabilitate ridicată datorită riscului de accidente catastrofale cauzate de defecțiuni.
• Gamă largă de temperaturi ambiante. Siguranțele utilizate în compartimentul motorului se pot confrunta cu temperaturi cuprinse între -40 ˚C și +150 ˚C sau mai mari.
• Dimensiunea, greutatea și factorul de formă sunt obiective cheie de minimizare pentru toate componentele utilizate într-un vehicul electric, determinate de necesitatea de a crește performanța și autonomia vehiculului pentru o anumită încărcare a bateriei.
• Rezistența la vibrații este o cerință esențială din cauza condițiilor variate de drum și a profilurilor de conducere.

Standardul AEC-Q200 pentru automobile

În anii ’90, Chrysler, Ford și General Motors au înființat Automotive Electronics Council (AEC) pentru a crea un sistem de calitate comun și pentru a unifica standardele de calificare a pieselor pentru aplicațiile din domeniul auto. Standardul AEC-Q200 se referă la calificarea testului de rezistență pentru componentele pasive. Rev. D anterioară a standardului AEC-Q200, care a fost activă din iunie 2010, acoperea componente precum rezistoare, condensatoare, transformatoare, rezonatoare, cristale, siguranțe resetabile, termistoare și varistoare. Acest standard acoperea două categorii principale de solicitări pentru componentele pasive:

• Solicitările din mediul înconjurător: Acestea includ funcționarea în cicluri de temperatură, tendințele în funcție de umiditate, depozitarea la temperaturi ridicate și testele de funcționare la temperaturi ridicate.
• Solicitările fizice: Acestea includ vibrațiile, șocurile mecanice, capacitatea de lipire și rezistența la căldura de lipire, inflamabilitatea, rezistența terminalelor și rezistența la solvenți.

Actualizarea cu Rev. E a standardului AEC-Q200, publicată în martie 2023, adaugă cerințele de fiabilitate pentru siguranțe. După cum se arată în Figura 1, Rev. E include o listă cuprinzătoare de teste de rezistență care cuprinde atât factorii de stres din mediu, cât și cei fizici menționați mai sus.

Figura 1: O reprezentare a testelor de rezistență AEC-Q200 Rev. E specificate pentru siguranțe fuzibile. (Sursa imaginii: Littelfuse)

După cum se arată în Figura 1, condițiile de stres prevăzute în AEC-Q200 Rev. E sunt mai stricte decât la testele tipice din afara domeniului auto. Acum sunt adăugate unele teste cheie, cum ar fi testul pentru viața operațională de 1.000 de ore la temperatura maximă de funcționare specificată. Metodologia de testare a siguranțelor necesită măsurători de rezistență înainte și după condițiile de stres, împreună cu teste de capacitate de transport a curentului și de suprasarcină efectuate după stres. Scopul AEC-Q200 Rev. E este de a oferi un standard comun pe care producătorii îl pot utiliza pentru a proiecta și testa siguranțele utilizate pe piața auto.

Siguranțe calificate Littelfuse AEC-Q200 Rev. E

Littelfuse are o istorie îndelungată în dezvoltarea și producția de siguranțe fuzibile pentru automobile. Ei au introdus pentru prima dată siguranțe pentru automobile în anii ’30, iar siguranțele lor cu lamă și ardere rapidă ATO^® sunt considerate standardul global. Littelfuse a contribuit la dezvoltarea testelor de rezistență pentru calificarea Rev. E pentru siguranțe fuzibile, deoarece testele lor interne de calificare pentru siguranțele auto erau deja aliniate la AEC-Q200 Rev. E.

Figura 2 prezintă gama de siguranțe fuzibile fabricate de Littelfuse pentru aplicații auto. Acestea sunt disponibile într-o varietate de stiluri ale corpului, cum ar fi cu orificiu, cu montare pe suprafață și cartuș.

Figura 2: Prezentarea gamei de siguranțe calificate Littelfuse AEC-Q200 pentru aplicații auto. (Sursă imagine: Littelfuse)

Mai jos este prezentată o listă cu detalii despre unele dintre siguranțele lor calificate AEC-Q200:

• Seria de cartușe 828 are o tensiune nominală de înaltă tensiune de 1.000 V_c.c., cu o capacitate de întrerupere de 10 kA la tensiunea nominală. Acestea sunt vizate pentru OBC și PDU.
• Seria 885 Nano2^® cu montare pe suprafață are o tensiune nominală de până la 500 V_c.c., cu o capacitate de întrerupere disponibilă de 1.500 A la 350 V_c.c. Aceste siguranțe compacte pot fi utilizate în acumulatoarele Li-ion, în BMS și în convertoarele c.c./c.c. de înaltă tensiune.
• Siguranța cu cip cu peliculă subțire și montare pe suprafață din seria 437A are o tensiune nominală de la 32 V_c.c. la 125 V_c.c. și o putere de întrerupere de 50 A la tensiunea nominală. Datorită amprentei lor mici și timpului de răspuns rapid, acestea sunt ideale pentru protecția circuitului secundar al componentelor electronice compacte ale automobilelor, cum ar fi farurile cu leduri, sistemul de navigație, afișajul TFT etc.
• Seria PICOII^® 521 cu corp ceramic cu orificiu de trecere este o siguranță cu acțiune foarte rapidă într-o capsulă sub-miniaturală care economisește spațiu. Tensiunea nominală este de 75 V, cu un curent nominal de întrerupere de 300 A la tensiunea nominală. Acestea pot fi utilizate pentru protecția BMS.

Concluzie

Vehiculele electrice necesită mai multe componente și module electronice și de conversie a energiei electrice. Siguranțele joacă un rol esențial în ceea ce privește siguranța, nu numai pentru componentele electronice, cablajele și dispozitivele pe care le protejează, ci și pentru personalul care conduce vehiculul. Includerea siguranțelor fuzibile în standardele de calificare AEC-Q200 garantează că aceste componente vitale îndeplinesc un standard uniform. Littelfuse dispune de o gamă de siguranțe calificate AEC-Q200 care pot fi utilizate într-o varietate de aplicații de protecție la supracurent pentru EV.