I fusibili qualificati AEC-Q200 svolgono un ruolo cruciale nel settore automotive

I fusibili sono utilizzati come dispositivi di protezione essenziali dagli albori dell'illuminazione elettrica, alla fine del XIX secolo. Proteggono i dispositivi da guasti come i cortocircuiti che si verificano su un carico, interrompendo il flusso di corrente elettrica. Questa interruzione può proteggere il cablaggio, i dispositivi elettronici e il carico da danni catastrofici. Pertanto, i fusibili possono ridurre al minimo le condizioni di guasto e il rischio di danni a persone e cose.

La protezione offerta dai fusibili è particolarmente vantaggiosa per il mercato automotive in crescita e per l'aumento della domanda di veicoli elettrici (EV). Con la conversione di potenza dei veicoli elettrici e il numero sempre crescente di sistemi elettronici, la protezione dei circuiti è diventata essenziale per salvaguardare la miriade di dispositivi presenti in un veicolo elettrico.

Fusibili automotive

Il tipico fusibile automotive funziona fondendo un collegamento conduttivo. Segue un arco elettrico che trasforma il collegamento in un circuito aperto. L'impulso di corrente (ampiezza, forma e tempo), la temperatura ambiente e le caratteristiche del fusibile determinano la temperatura all'interno dell'elemento fusibile in cui si verifica questo fenomeno. La curva tempo-corrente (chiamata TCC) a diverse correnti nominali del fusibile aiuta a determinare il tempo di interruzione a una determinata corrente. Questo dato, insieme all'energia di fusione (I² x t, dove I è la corrente e t è il tempo), aiuta a determinare il fusibile adatto all'applicazione. I fusibili automotive si sono evoluti per soddisfare le mutevoli esigenze del settore. Negli anni '60 si usavano comunemente fusibili a tubo di vetro. I fusibili lamellari più compatti sono i più utilizzati oggi. La maggior parte di questi dispositivi è a risposta rapida (in pochi millisecondi), il che è positivo per evitare danni all'elettronica sensibile, ma non per i motori a causa dell'elevata corrente di inserzione all'avvio. Per questa applicazione sono stati sviluppati fusibili ad azione ritardata, il cui tempo di risposta può essere dell'ordine di alcuni secondi. Alcuni degli altri requisiti caratteristici dei fusibili utilizzati nelle applicazioni automotive includono:

• Presto saranno supportate tensioni più elevate, fino a 800 V, per il bus. Per questo motivo, saranno necessari valori nominali superiori a 1.000 V, prestando grande attenzione alla scarica ad arco che si crea a queste tensioni per evitare danni al circuito.
• Alta affidabilità dovuta al rischio di incidenti catastrofici per via dei guasti.
• Ampio intervallo di temperatura ambiente. I fusibili utilizzati nel vano motore possono tollerare temperature che vanno da -40 a +150 °C o più.
• Le dimensioni, il peso e il fattore di forma sono obiettivi chiave di miniaturizzazione per tutti i componenti utilizzati in un veicolo elettrico, guidati dalla necessità di aumentare le prestazioni e l'autonomia del veicolo per una determinata carica della batteria.
• La resistenza alle vibrazioni è un requisito fondamentale a causa delle diverse condizioni stradali e dei profili di guida.

Lo standard automotive AEC-Q200

Chrysler, Ford e General Motors hanno istituito l'Automotive Electronics Council (AEC) negli anni '90 per creare un sistema di qualità comune e unificare gli standard di qualificazione dei componenti per le applicazioni automotive. Lo standard AEC-Q200 riguarda la qualifica per i test delle sollecitazioni dei componenti passivi. La precedente Rev. D AEC-Q200, attiva da giugno 2010, riguardava componenti quali resistori, condensatori, trasformatori, risonatori, cristalli, fusibili ripristinabili, termistori e varistori. Questo standard copre due categorie principali di sollecitazioni per i componenti passivi:

• Stress ambientale: include cicli di temperatura, variazioni di umidità, stoccaggio ad alta temperatura e test di vita utile alle alte temperature.
• Sollecitazioni fisiche: includono vibrazioni, urti meccanici, saldabilità e resistenza al calore di saldatura, infiammabilità, resistenza dei terminali e resistenza ai solventi.

L'aggiornamento Rev. E AEC-Q200, rilasciato nel marzo 2023, aggiunge i requisiti di affidabilità per i fusibili. Come illustrato nella Figura 1, la Rev. E include un elenco completo di test di sollecitazioni che comprendono i fattori ambientali e fisici sopra menzionati.

Figura 1: Rappresentazione dei test di sollecitazioni AEC-Q200 Rev. E specificati per i fusibili. (Immagine per gentile concessione di Littelfuse)

Come illustrato nella Figura 1, le condizioni di sollecitazione AEC-Q200 Rev. E sono più severe dei tipici test non automotive. Sono stati aggiunti alcuni test chiave, come il test di vita utile di 1.000 ore alla massima temperatura di funzionamento specificata. La metodologia di test per i fusibili prevede la misurazione della resistenza prima e dopo la sollecitazione, oltre a test della capacità di trasporto della corrente e di sovraccarico eseguiti dopo la sollecitazione. L'obiettivo di AEC-Q200 Rev. E è quello di fornire uno standard comune che i produttori possano utilizzare per progettare e testare i fusibili utilizzati nel mercato automotive.

Fusibili di Littelfuse qualificati AEC-Q200 Rev. E

Littelfuse ha una lunga storia nello sviluppo e nella produzione di fusibili automotive. Ha introdotto i fusibili automotive negli anni '30 e i suoi fusibili lamellari a intervento rapido ^ATO® sono considerati lo standard mondiale. Littelfuse ha contribuito allo sviluppo dei test di qualifica Rev. E per i fusibili, in quanto i suoi test di qualifica interni per i fusibili automotive erano già allineati con AEC-Q200 Rev E.

La Figura 2 mostra la gamma di fusibili prodotti da Littelfuse per le applicazioni automotive. Sono disponibili in diverse tipologie, a foro passante, a montaggio superficiale e a cartuccia.

Figura 2: La gamma dei fusibili di Littelfuse qualificati AEC-Q200 per applicazioni automotive. (Immagine per gentile concessione di Littelfuse)

Segue un elenco dei dettagli di alcuni fusibili qualificati AEC-Q200:

• La serie di cartucce 828 è caratterizzata da un'alta tensione nominale di 1.000 V_c.c., con un'interruzione nominale di 10 kA alla tensione nominale. Questi fusibili sono destinati a OBC e PDU.
• La serie 885 Nano2^® a montaggio superficiale ha una tensione nominale fino a 500 V_c.c., con una potenza di interruzione disponibile di 1.500 A a 350 V_c.c.. Questi fusibili compatti possono essere utilizzati nelle batterie agli ioni di litio, nei BMS e nei convertitori c.c./c.c. ad alta tensione.
• Il fusibile in chip a film sottile a montaggio superficiale serie 437A è caratterizzato da tensioni nominali comprese tra 32 V_c.c. e 125 V_c.c. e da un valore di interruzione di 50 A alla tensione nominale. Grazie al loro ingombro compatto e ai tempi di risposta brevi, sono ideali per la protezione dei circuiti secondari dell'elettronica automotive compatta, come i fari a LED, il sistema di navigazione, il display TFT, ecc.
• La serie PICOII^® 521, in corpo ceramico a foro passante, è un fusibile a intervento molto rapido in un contenitore subminiaturizzato salvaspazio. La tensione nominale è di 75 V, con una corrente di interruzione di 300 A alla tensione nominale. Possono essere utilizzati per la protezione dei BMS.

Conclusione

I veicoli elettrici richiedono un maggior numero di componenti e moduli elettronici e di conversione dell'energia elettrica. I fusibili svolgono un ruolo fondamentale per la sicurezza, non solo per i componenti elettronici, i cablaggi e i dispositivi che proteggono, ma anche per il personale che lavora al veicolo. L'inclusione dei fusibili negli standard di qualificazione AEC-Q200 garantisce che questi componenti vitali soddisfino uno standard uniforme. Littelfuse offre una gamma di fusibili qualificati AEC-Q200 che possono essere utilizzati in una varietà di applicazioni di protezione da sovracorrenti EV.