AEC-Q200-kvalifiserte sikringer spiller en viktig rolle i kjøretøyomgivelser

Sikringer har blitt brukt som viktige beskyttelsesenheter helt siden begynnelsen av elektrisk belysning på slutten av det nittende århundre. De beskytter enheter mot feil, for eksempel kortslutninger som oppstår ved en last, ved å avbryte strømflyten. Dette avbruddet kan beskytte ledninger, elektroniske enheter og lasten mot katastrofal skade. Derfor kan sikringer minimere risikoen for skader på mennesker og eiendom.

Beskyttelsessikringer er spesielt gunstige for det voksende bilmarkedet og den økende etterspørselen etter elektriske kjøretøy (EV – electric vehicle). Med strømomforming for elektriske kjøretøy og det stadig økende antallet elektroniske systemer, har kretsbeskyttelse blitt en nødvendighet når det gjelder å beskytte de utallige enhetene som er å finne i et elektrisk kjøretøy.

Sikringer for kjøretøy

En typisk kjøretøysikring fungerer ved å smelte en ledende forbindelse. En elektrisk lysbue følger, og gjør forbindelsen om til en åpen krets. Strømpulsen (størrelse, form og tid), omgivelsestemperaturen og sikringens egenskaper fastsetter temperaturen i sikringselementet hvor dette skjer. Tid-strøm-kurven (TCC – time-current curve) ved forskjellige nominelle sikringsstrømmer bidrar til å fastsette avbruddstiden ved en gitt strøm. Dette, kombinert med smelteenergien (I² x t, der I er strømmen og t er tiden), bidrar til å fastsette en egnet sikring for konstruksjonen. Sikringer for bilindustrien har utviklet seg til å imøtekomme bransjens skiftende behov. På 1960-tallet ble glassrørsikringer ofte brukt. Mer kompakte flatsikringer brukes mest i dag. De fleste av disse reagerer raskt (i løpet av noen få millisekunder), noe som er bra for å forhindre skade på følsom elektronikk, men ikke for motorer på grunn av den høye innkoblingsstrømmen de har ved oppstart. Trege sikringer har blitt utviklet for dette bruksområdet, der responstiden kan være flere sekunder. Noen av de andre karakteristiske kravene for sikringer som brukes i bilindustrien, omfatter:

• Høyere spenninger på opptil 800 V for den vekslende bussen forventes snart. Derfor vil klassifiseringer som overstiger 1000 V være påkrevd, der stor oppmerksomhet gis lysbueutladningen som skapes ved disse spenningene for å forhindre skade på kretsen.
• Høy pålitelighet på grunn av risikoen for katastrofale ulykker forårsaket av svikt.
• Stort omgivelsestemperaturområde. Sikringer som brukes i motorrommet kan oppleve temperaturområder fra –40 ˚C til +150 ˚C, eller bredere.
• Størrelse, vekt og formfaktor er viktige minimeringsmål for alle komponenter som brukes i et elektrisk kjøretøy, og er drevet av behovet for å øke kjøretøyets ytelse og rekkevidde for en gitt batterilading.
• Vibrasjonsmotstand er et viktig krav på grunn av varierte veiforhold og kjøreprofiler.

AEC-Q200-kjøretøystandarden

Chrysler, Ford og General Motors etablerte AEC (Automotive Electronics Council) på 1990-tallet for å skape et felles kvalitetssystem og forene delekvalifikasjonsstandarder for bilindustrien. AEC-Q200-standarden dekker stresstestkvalifikasjonen for passive komponenter. Den tidligere «Rev D» for AEC-Q200, som har vært aktiv siden juni 2010, dekket komponenter som motstander, kondensatorer, transformatorer, resonatorer, krystaller, nullstillbare sikringer, termistorer og varistorer. Denne standarden dekket to hovedkategorier for stress for de passive komponentene:

• Miljømessig stress: Dette inkluderer temperatursykluser, fuktighetsbias, høytemperaturlagring og tester for driftslevetid ved høye temperaturer.
• Fysisk stress: Dette inkluderer vibrasjoner, mekaniske støt, loddbarhet og motstandsdyktighet mot loddevarme, brennbarhet, terminalstyrke og motstandsdyktighet mot løsemidler.

Rev E-oppdateringen for AEC-Q200, utgitt i mars 2023, legger til pålitelighetskravene for sikringer. Som vist i figur 1, inneholder Rev E en omfattende liste over stresstester, som omfatter både de miljømessige og fysiske stressfaktorene som er nevnt ovenfor.

Figur 1: En representasjon av AEC-Q200 Rev E-stresstester spesifisert for sikringer. (Bildekilde: Littelfuse)

Som vist i figur 1, er AEC-Q200 Rev E-stressforholdene strengere enn typiske tester som ikke er ment for bilindustrien. Noen viktige tester er nå lagt til, slik som testen for driftslevetid etter 1000 timer ved den maksimale angitte driftstemperaturen. Testmetodikken for sikringer krever motstandsmålinger for for-stress og etter-stress, i tillegg til tester for strømbærende kapasitet og overbelastning som utføres i etter-stress-tilstanden. Målet med AEC-Q200 Rev E er å tilby en fellesstandard som produsenter kan bruke til å konstruere og teste sikringer som brukes bilindustrien.

Littelfuse AEC-Q200 Rev E-kvalifiserte sikringer

Littelfuse har en lang historie innen utvikling og produksjon av sikringer for kjøretøy. De introduserte først kjøretøysikringer på 1930-tallet, og de kvikke ATO^®-sikringene deres regnes som den globale standarden. Littelfuse bidro til utviklingen av kvalifiserende Rev E-stresstester for sikringer, ettersom de interne kvalifikasjonstestene for kjøretøysikringer allerede var kompatible med AEC-Q200 Rev E.

Figur 2 viser utvalget av sikringer produsert av Littelfuse ment for bruk i kjøretøy. De kommer i en rekke kapslingstyper, slik som hullmontert, overflatefestet og patron.

Figur 2: Viser sortimentet av Littelfuse AEC-Q200-kvalifiserte sikringer for bilindustrien. (Bildekilde: Littelfuse)

Nedenfor er en liste over detaljer om noen av de AEC-Q200-kvalifiserte sikringene:

• Patron 828-serien har en høy spenningsklassifisering på 1000 V_DC, med en avbruddsverdi på 10 kA ved nominell spenning. De er ment for OBC og PDU.
• Den overflatemonterte 885 Nano2^®-serien har en spenningsverdi på opptil 500 V_DC, med en tilgjengelig avbruddsverdi på 1500 A ved 350 V_DC. Disse kompakte sikringene kan brukes i Li-ion-batteripakker, BMS-en og HV DC–DC-omformere.
• Den overflatemonterte sikringsserien med tynnfilmbrikker, 437A, har spenningsklassifiseringer fra 32 V_DC til 125 V_DC og en avbruddsverdi på 50 A ved nominell spenning. Med sin lille monteringsflate og raske responstid, er disse ideelle for sekundær kretsbeskyttelse av kompakt bilelektronikk som lysdiodefrontlampene, navigasjonssystemet, TFT-skjermen, etc.
• PICOII^® 521-serien er en kvikk keramikksikring for hullmontering i en plassbesparende miniatyrkapsling. Spenningsklassen er 75 V, med en avbruddsstrømklassifisering på 300 A ved nominell spenning. Disse kan brukes for BMS-beskyttelse.

Konklusjon

Elektriske kjøretøy krever flere elektroniske og elektriske komponenter og moduler for strømomforming. Sikringer spiller en viktig sikkerhetsrolle, ikke bare for de elektroniske komponentene, ledningene og enhetene de beskytter, men også for personellet som betjener kjøretøyet. Inkluderingen av sikringer i AEC-Q200-kvalifiseringsstandardene sørger for at disse viktige komponentene oppfyller en enhetlig standard. Littelfuse har en rekke AEC-Q200-kvalifiserte sikringer som kan brukes i en rekke konstruksjoner for overstrømsbeskyttelse i elektriske kjøretøy.