Säkringar godkända enligt AEC-Q200 har en avgörande roll inom fordonsindustrin

Säkringar har använts som grundläggande skyddsanordningar sedan elektrisk belysning började användas i slutet av 1800-talet. De skyddar enheter från fel, som t.ex. kortslutningar som uppstår vid en last, genom att avbryta det elektriska strömflödet. Avbrottet kan skydda kablage, elektroniska enheter och last från katastrofala skador. Säkringar kan därför minimera risken för skador på person och egendom vid fel.

Det skydd som säkringar tillhandahåller är särskilt fördelaktigt för den växande fordonsmarknaden och den ökande efterfrågan på elfordon (EV). Med effektomvandling för elfordon, och det ständigt ökande antalet elektroniska system, har skydd av kretsar blivit absolut nödvändigt för att skydda den oerhört stora mängd enheter som finns i ett elfordon.

Fordonssäkringar

En typisk fordonssäkring fungerar genom att smälta en ledande länk. Det följs av en ljusbåge och länken förvandlas till en öppen krets. Strömpulsen (storlek, form och tid), omgivningstemperatur och säkringens egenskaper avgör vid vilken temperatur hos säkringselementet som detta inträffar. Tid-strömkurvan (även kallad TCC) för olika säkringars märkströmmar gör det lättare att bestämma avbrottstiden vid en given ström. Detta, tillsammans med smältenergin (I² x t, där I är strömmen och t är tiden), gör det lättare att hitta en lämplig säkring för tillämpningen. Fordonssäkringar har utvecklats för att möta industrins föränderliga behov. På 1960-talet var det vanligt med glasrörssäkringar. De små bladsäkringarna är de som används mest idag. De flesta av dessa reagerar snabbt (inom några millisekunder), vilket är bra för att förhindra skador på känslig elektronik, men inte för motorer på grund av den höga strömrusningen vid start. Tröga säkringar har utvecklats för denna tillämpning, där svarstiden kan vara i storleksordningen flera sekunder. Andra egenskaper för säkringar som används i fordonstillämpningar är:

• Högre spänning på upp till 800 V för laddningsbussen förväntas inom kort. Av denna anledning krävs märkspänningar som överstiger 1 000 V. Stor uppmärksamhet måste ägnas åt den ljusbåge som skapas vid dessa spänningar för att förhindra skador på kretsarna.
• Hög tillförlitlighet på grund av risken för katastrofala olyckor vid fel.
• Stort område för omgivningstemperatur. Säkringar som används i motorutrymmet kan utsättas för temperaturer från -40 ˚C till +150 ˚C eller högre.
• Storlek, vikt och format är viktiga minimeringsmål för alla komponenter som används i elfordon, som drivs av behovet av att öka fordonets effektivitet och räckvidd vid en given batteriladdning.
• Vibrationsbeständighet är ett viktigt krav på grund av varierande vägförhållanden och körprofiler.

Fordonsstandarden AEC-Q200

Chrysler, Ford och General Motors bildade på 1990-talet AEC (Automotive Electronics Council) för att skapa ett gemensamt kvalitetssystem och enhetliga standarder för komponenter som används för fordonstillämpningar. Standarden AEC-Q200 innefattar belastningstester för passiva komponenter. Den tidigare AEC-Q200 Rev D, som har varit aktuell sedan juni 2010, omfattade komponenter som t.ex. resistorer, kondensatorer, transformatorer, resonatorer, kristaller, återställningsbara säkringar, termistorer och varistorer. Standarden omfattade två huvudsakliga kategorier för belastning av de passiva komponenterna:

• Miljömässiga belastningar: Dessa inkluderar temperaturväxling, påverkan av luftfuktighet, förvaring vid höga temperaturer och test av livslängd vid höga temperaturer.
• Fysiska belastningar: Dessa inkluderar vibrationer, mekaniska stötar, lödbarhet och värmebeständighet vid lödning, lättantändlighet, anslutningens hållfasthet och beständighet mot lösningsmedel.

Uppdateringen av AEC-Q200 till Rev E, som publicerades i mars 2023, lägger till tillförlitlighetskrav för säkringar. Som framgår av figur 1 innehåller AEC-Q200 Rev E en omfattande förteckning över belastningstester som innefattar både de miljömässiga och fysiska belastningsfaktorerna som nämns ovan.

Figur 1: En presentation av belastningstester för säkringar enligt AEC-Q200 Rev E. (Bildkälla: Littelfuse)

Som framgår av figur 1 är belastningstester enligt AEC-Q200 Rev E mer omfattande jämfört med typiska tester utanför fordonsindustrin. Vissa viktiga tester har lagts till, som t.ex. livslängdstest på 1 000 timmar vid den högsta angivna driftstemperaturen. Testmetoderna för säkringar kräver resistansmätningar före och efter belastning, tillsammans med strömkapacitets- och överbelastningstester som utförs efter belastning. Målet med standarden AEC-Q200 Rev E är att tillhandahålla en gemensam standard som tillverkare kan använda sig av för att konstruera och testa säkringar som används inom fordonsmarknaden.

Säkringar från Littelfuse som är godkända enligt AEC-Q200 Rev E

Littelfuse har en lång historia inom utveckling och tillverkning av säkringar för fordonsindustrin. De lanserade sina första automatsäkringar på 1930-talet och de snabba bladsäkringarna ATO^® anses vara den globala standarden. Littelfuse bidrog till utvecklingen av belastningstester för säkringar enligt Rev E eftersom deras interna tester för fordonssäkringar redan var anpassade till AEC-Q200 Rev E.

Figur 2 visar det sortiment av säkringar som Littelfuse tillverkar för fordonstillämpningar. De finns i en mängd olika utföranden, som t.ex. för genomgående hål, ytmontering och hållare.

Figur 2: Här visas utbudet av säkringar för fordonstillämpningar från Littelfuse som är godkända enligt AEC-Q200. (Bildkälla: Littelfuse)

Nedan finns en lista med mer information om några av deras säkringar som är godkända enligt AEC-Q200.

• Serien828 med säkringar för hållare har en hög märkspänning på 1 000 V_DC, med en avbrottsklassificering på 10 kA vid märkspänningen. De är avsedda för inbyggda laddare (OBC) och kraftfördelningsenheter (PDU).
• Serien 885 Nano2^® med säkringar för ytmontering har en märkspänning på upp till 500 V_DC, med en tillgänglig avbrottsklassificering på 1 500 A vid 350 V_DC. Dessa små säkringar kan användas i Li-jon batteripaket, batterihanteringssystem (BMS) och DC/DC-omvandlare för hög spänning.
• 437A, är en serie ytmonterade kretssäkringar av tunnfilm, som har märkspänningar från 32 V_DC till 125 V_DC och en avbrottsklassificering på 50 A vid märkspänningen. Med sitt lilla format och sin snabba svarstid är de idealiska för sekundärt kretsskydd av kompakt fordonselektronik som t.ex. LED-strålkastare, navigationssystem, TFT-skärm etc.
• Serien PICOII^® 521 är en mycket snabb säkring med keramisk kropp för genomgående hålmontering i en subminiatyrkapsling. Märkspänningen är 75 V, med en avbrottsström på 300 A vid märkspänningen. De kan användas för skydd av batterihanteringssystem.

Sammanfattning

Elfordon kräver fler komponenter och moduler för elektronik och elektrisk effektomvandling. Säkringar har en avgörande roll för säkerheten, inte bara för de elektroniska komponenter, ledningar och enheter som de skyddar, utan även för de personer som använder fordonet. Genom att inkludera säkringar i standarden AEC-Q200 säkerställs att dessa viktiga komponenter uppfyller en enhetlig standard. Littelfuse har ett stort sortiment av säkringar godkända enligt AEC-Q200 som kan användas i en mängd olika tillämpningar för överströmsskydd i elfordon.