AEC-Q200-gekwalificeerde zekeringen spelen een cruciale rol in de auto-industrie

Zekeringen worden al sinds het ontstaan van elektrische verlichting aan het einde van de negentiende eeuw gebruikt als essentiële beveiligingsapparaten. Ze beschermen apparaten tegen storingen zoals kortsluiting bij een belasting door de stroom te onderbreken. Deze onderbreking kan de bedrading, elektronische apparaten en de belasting beschermen tegen catastrofale schade. Daarom kunnen zekeringen het risico op letsel bij mensen en eigendommen door een foutconditie minimaliseren.

De bescherming die zekeringen bieden, is vooral gunstig voor de groeiende automarkt en de stijgende vraag naar elektrische voertuigen (EV's). Met de stroomconversie van EV's en het steeds toenemende aantal elektronische systemen is circuitbeveiliging een noodzaak geworden om de talloze apparaten in een EV te beschermen.

Zekeringen

De typische zekering voor auto's werkt door een geleidende verbinding te smelten. Er volgt een vlamboog die de verbinding in een open circuit verandert. De stroompuls (grootte, vorm en tijd), de omgevingstemperatuur en de eigenschappen van de zekering bepalen de temperatuur in het zekeringelement waarbij dit gebeurt. De tijd-stroomcurve (TCC genoemd) bij verschillende nominale zekeringstromen helpt bij het bepalen van de onderbrekingstijd bij een bepaalde stroom. Dit, samen met de smeltenergie (I² x t, waarbij I de stroom is en t de tijd), helpt bij het bepalen van een geschikte zekering voor de toepassing. Zekeringen voor auto's zijn geëvolueerd om te voldoen aan de veranderende behoeften van de industrie. In de jaren 1960 werden vaak lonten met glazen buizen gebruikt. Compactere zekeringen worden tegenwoordig het meest gebruikt. De meeste reageren snel (in een paar milliseconden), wat goed is om schade aan gevoelige elektronica te voorkomen, maar niet voor motoren vanwege de hoge inschakelstroom bij het opstarten. Voor deze toepassing zijn trage zekeringen ontwikkeld, waarbij de responstijd in de orde van enkele seconden kan liggen. Enkele andere karakteristieke vereisten voor zekeringen die worden gebruikt in automobieltoepassingen zijn:

• Hogere spanningen tot 800 V voor de veranderende bus worden binnenkort verwacht. Daarom zijn vermogens van meer dan 1.000 V vereist, waarbij grote aandacht moet worden besteed aan de boogontlading die bij deze spanningen ontstaat om circuitschade te voorkomen.
• Hoge betrouwbaarheid vanwege het risico op catastrofale ongelukken door storingen.
• Groot bereik van omgevingstemperatuur. Zekeringen die in de motorruimte worden gebruikt, kunnen worden blootgesteld aan temperaturen van -40 ˚C tot +150 ˚C of hoger.
• Grootte, gewicht en vormfactor zijn belangrijke doelstellingen voor het minimaliseren van alle onderdelen die in een EV worden gebruikt, gedreven door de noodzaak om de prestaties van het voertuig en de actieradius te vergroten voor een bepaalde acculading.
• Trillingsbestendigheid is een belangrijke vereiste vanwege de uiteenlopende wegomstandigheden en rijprofielen.

De AEC-Q200-automobielnorm

Chrysler, Ford en General Motors richtten in de jaren 1990 de Automotive Electronics Council (AEC) op om een gemeenschappelijk kwaliteitssysteem te creëren en de kwalificatienormen voor onderdelen voor automobieltoepassingen te harmoniseren. De AEC-Q200-norm behandelt de kwalificatie van stresstests voor passieve componenten. De eerdere Rev D van AEC-Q200, die sinds juni 2010 actief is, had betrekking op componenten zoals weerstanden, condensators, transformators, resonators, kristallen, herinstelbare zekeringen, thermistors en varistors. Deze norm omvat twee hoofdcategorieën voor passieve componenten:

• Milieubelasting: Dit omvat temperatuurwisselingen, vochtigheidsfluctuaties, opslag bij hoge temperaturen en levensduurtesten bij hoge temperaturen.
• Fysieke belasting: Dit omvat trillingen, mechanische schokken, soldeerbaarheid en weerstand tegen soldeerhitte, ontvlambaarheid, eindsterkte en weerstand tegen oplosmiddelen.

De Rev E update van AEC-Q200, uitgebracht in maart 2023, voegt de betrouwbaarheidseisen voor zekeringen toe. Zoals te zien is in Afbeelding 1, bevat Rev E een uitgebreide lijst van stresstests die zowel de hierboven genoemde omgevings- als fysieke stressfactoren omvatten.

Afbeelding 1: Een weergave van de AEC-Q200 Rev E-stresstests voor zekeringen. (Bron afbeelding: Littelfuse)

Zoals te zien is in Afbeelding 1, zijn de AEC-Q200 Rev E-belastingscondities strenger dan typische niet-automotive tests. Enkele belangrijke tests zijn nu toegevoegd, zoals de operationele levensduurtest van 1000 uur bij de maximaal gespecificeerde bedrijfstemperatuur. De testmethodologie voor zekeringen vereist weerstandsmetingen voor en na belasting, samen met tests voor stroomvoercapaciteit en overbelasting die na belasting worden uitgevoerd. Het doel van AEC-Q200 Rev E is om een gemeenschappelijke standaard te bieden die fabrikanten kunnen gebruiken voor het ontwerpen en testen van zekeringen voor de automobielmarkt.

Littelfuse AEC-Q200 Rev E gekwalificeerde zekeringen

Littelfuse heeft een lange geschiedenis in de ontwikkeling en productie van zekeringen voor de automobielindustrie. Ze introduceerden de eerste zekeringen voor auto's in de jaren 1930 en hun ATO^® snelwerkende bladzekeringen worden beschouwd als de wereldwijde standaard. Littelfuse heeft bijgedragen aan de ontwikkeling van de Rev E-kwalificatiestresstests voor zekeringen, aangezien hun interne kwalificatietests voor zekeringen voor auto's al waren afgestemd op AEC-Q200 Rev E.

Afbeelding 2 toont het assortiment zekeringen dat Littelfuse produceert voor automobieltoepassingen. Ze zijn verkrijgbaar in verschillende behuizingsstijlen, zoals doorvoer, opbouw en cartridge.

Afbeelding 2: Toont de reeks AEC-Q200 gekwalificeerde zekeringen van Littelfuse voor automobieltoepassingen. (Bron afbeelding: Littelfuse)

Hieronder vindt u een lijst met details over enkele van hun AEC-Q200 gekwalificeerde zekeringen:

• De cartridge 828-serie heeft een hoogspanningsbereik van 1000 V_DC, met een onderbrekingsbereik van 10 kA bij het nominale voltage. Ze zijn bedoeld voor OBC en PDU.
• De 885 Nano2^®-serie voor opbouwmontage heeft een spanningsbereik tot 500 V_DC, met een beschikbaar onderbrekingsbereik van 1.500 A bij 350 V_DC. Deze compacte zekeringen kunnen worden gebruikt in Li-ion batterijpakketten, het BMS en HV DC/DC-convertors.
• De opbouw dunnefilm chipzekering 437A-serie heeft spanningsbereiken van 32 V_DC tot 125 V_DC en een onderbrekingswaarde van 50 A bij de nominale spanning. Met hun kleine voetafdruk en snelle reactietijd zijn ze ideaal voor secundaire circuitbeveiliging van compacte auto-elektronica zoals de LED-koplampen, het navigatiesysteem, het TFT-scherm, enz.
• De PICOII^® 521-serie met keramische behuizing is een zeer snel werkende zekering in een ruimtebesparende miniatuurbehuizing. De nominale spanning is 75 V, met een nominale interruptstroom van 300 A bij de nominale spanning. Deze kunnen worden gebruikt voor GBS-bescherming.

Conclusie

EV's vereisen meer elektronische en elektrische stroomconversiecomponenten en modules. Zekeringen spelen een cruciale veiligheidsrol, niet alleen voor de elektronische onderdelen, bedrading en apparaten die ze beschermen, maar ook voor het personeel dat het voertuig bedient. De opname van zekeringen in de AEC-Q200-kwalificatienormen zorgt ervoor dat deze vitale onderdelen aan een uniforme norm voldoen. Littelfuse heeft een reeks AEC-Q200-gekwalificeerde zekeringen die kunnen worden gebruikt in een verscheidenheid aan EV-overstroombeveiligingstoepassingen.