Les fusibles qualifiés AEC-Q200 jouent un rôle essentiel dans l'environnement automobile

Les fusibles sont utilisés comme dispositifs de protection essentiels depuis l'apparition de l'éclairage électrique à la fin du 19e siècle. Ils protègent les dispositifs contre les défaillances telles que les courts-circuits survenant au niveau d'une charge en interrompant le flux de courant électrique. Cette interruption peut protéger le câblage, les dispositifs électroniques et la charge contre des dommages catastrophiques. C'est pourquoi les fusibles peuvent minimiser le risque de dommages corporels et matériels en cas de défaillance.

La protection fournie par les fusibles est particulièrement bénéfique pour le marché automobile en pleine expansion et pour la demande accrue de véhicules électriques (VE). Avec la conversion de puissance des VE et le nombre toujours croissant de systèmes électroniques, la protection des circuits est devenue un impératif pour protéger la myriade de dispositifs présents dans un véhicule électrique.

Fusibles automobiles

Le fusible automobile typique fonctionne en faisant fondre un fil conducteur. Il en résulte un arc électrique, transformant la connexion en circuit ouvert. L'impulsion de courant (amplitude, forme et durée), la température ambiante et les caractéristiques du fusible déterminent la température à l'intérieur de l'élément fusible à laquelle cela se produit. La courbe temps-courant (appelée TCC) à différents courants nominaux de fusible permet de déterminer le temps d'interruption pour un courant donné. Cela, avec l'énergie de fusion (I² x t, où I est le courant et t le temps), permet de déterminer un fusible adapté à l'application. Les fusibles automobiles ont évolué pour répondre aux besoins changeants de l'industrie. Dans les années 1960, les fusibles à tube de verre étaient fréquemment utilisés. Les fusibles à lame plus compacts sont les plus utilisés aujourd'hui. La plupart d'entre eux réagissent rapidement (en quelques millisecondes), ce qui est utile pour éviter d'endommager les composants électroniques sensibles, mais pas pour les moteurs en raison du fort courant d'appel au démarrage. Des fusibles à action retardée ont été développés pour cette application, où le temps de réponse peut être de l'ordre de plusieurs secondes. Certaines des autres exigences caractéristiques pour les fusibles utilisés dans les applications automobiles incluent :

• Des tensions plus élevées, jusqu'à 800 V, sont attendues prochainement pour le bus de charge. Pour cette raison, des valeurs supérieures à 1000 V seront requises, avec une grande attention accordée à la décharge d'arc créée à ces tensions afin d'éviter d'endommager les circuits.
• Haute fiabilité en raison du risque d'accidents catastrophiques dus à une défaillance.
• Vaste plage de températures ambiantes. Les fusibles utilisés dans le compartiment moteur peuvent résister à des températures s'étendant de -40°C à +150°C ou plus.
• La taille, le poids et le facteur de forme sont des objectifs de minimisation clés pour tous les composants utilisés dans un véhicule électrique, en raison de la nécessité d'augmenter les performances et l'autonomie du véhicule pour une charge de batterie donnée.
• La résistance aux vibrations est une exigence clé en raison des conditions routières et des profils de conduite variés.

La norme automobile AEC-Q200

Chrysler, Ford et General Motors ont créé l'Automotive Electronics Council (AEC) dans les années 1990 afin de mettre en place un système de qualité commun et d'unifier les normes de qualification des pièces pour les applications automobiles. La norme AEC-Q200 couvre la qualification aux tests de contrainte pour les composants passifs. La version précédente Rev D de la norme AEC-Q200, active depuis juin 2010, couvrait des composants tels que des résistances, des condensateurs, des transformateurs, des résonateurs, des quartz, des fusibles réarmables, des thermistances et des varistances. Cette norme couvrait deux catégories principales de contraintes pour les composants passifs :

• Contraintes environnementales : sont inclus les cycles de température, le biais d'humidité, le stockage à haute température et les tests de durée de vie à haute température.
• Contraintes physiques : sont inclus les vibrations, les chocs mécaniques, la soudabilité et la résistance à la chaleur de soudage, l'inflammabilité, la résistance des bornes et la résistance aux solvants.

La mise à jour AEC-Q200 Rev E, publiée en mars 2023, ajoute les exigences de fiabilité pour les fusibles. Comme illustré à la Figure 1, la version Rev E inclut une liste complète de tests de contraintes qui englobent à la fois les facteurs de contraintes environnementales et physiques mentionnés ci-dessus.

Figure 1 : Représentation des tests de contraintes AEC-Q200 Rev E spécifiés pour les fusibles. (Source de l'image : Littelfuse)

Comme le montre la Figure 1, les conditions de contraintes AEC-Q200 Rev E sont plus strictes que les tests non automobiles typiques. Certains tests clés sont désormais ajoutés, tels que le test de durée de vie opérationnelle de 1000 heures à la température de fonctionnement maximum spécifiée. La méthodologie de test des fusibles nécessite des mesures de résistance avant et après contraintes, ainsi que des tests de courant admissible et de surcharge effectués après contraintes. L'objectif de la norme AEC-Q200 Rev E est de fournir une norme commune que les fabricants peuvent utiliser pour concevoir et tester les fusibles utilisés sur le marché automobile.

Fusibles qualifiés AEC-Q200 Rev E de Littelfuse

Littelfuse affiche un long historique de développement et de production de fusibles automobiles. Ils ont lancé des fusibles automobiles pour la première fois dans les années 1930, et leurs fusibles à lame à action instantanée ATO^® sont considérés comme la norme mondiale. Littelfuse a contribué au développement des tests de contraintes de qualification Rev E pour les fusibles, car leurs tests de qualification internes pour les fusibles automobiles étaient déjà alignés sur AEC-Q200 Rev E.

La Figure 2 montre la sélection de fusibles fabriqués par Littelfuse pour les applications automobiles. Ils sont disponibles dans une variété de styles de corps, notamment à montage traversant, à montage en surface et à cartouche.

Figure 2 : Présentation de la gamme de fusibles qualifiés AEC-Q200 de Littelfuse pour les applications automobiles. (Source de l'image : Littelfuse)

Vous trouverez ci-dessous des informations sur certains de leurs fusibles qualifiés AEC-Q200 :

• Le fusible à cartouche série 828 présente une haute tension nominale de 1000 V_CC, avec une capacité de coupure de 10 kA à la tension nominale. Ces fusibles sont destinés aux OBC et PDU.
• La série 885 Nano2^® à montage en surface a une tension nominale allant jusqu'à 500 V_CC, avec une capacité de coupure disponible de 1500 A à 350 V_CC. Ces fusibles compacts peuvent être utilisés dans les blocs-batteries Li-ion, les BMS et les convertisseurs CC/CC haute tension.
• La série de fusibles pavés à couches minces à montage en surface 437A présente des tensions nominales de 32 V_CC à 125 V_CC et une capacité de coupure de 50 A à la tension nominale. Avec leur empreinte compacte et leur temps de réponse rapide, ces fusibles conviennent parfaitement à la protection des circuits secondaires des composants électroniques automobiles compacts tels que les phares LED, les systèmes de navigation, les écrans TFT, etc.
• Les fusibles à corps en céramique à trou traversant série PICOII^® 521 sont des fusibles à action instantanée en boîtier subminiature compact. La tension nominale est de 75 V, avec un courant nominal de coupure de 300 A à la tension nominale. Ces fusibles peuvent être utilisés pour la protection BMS.

Conclusion

Les véhicules électriques requièrent davantage de composants et de modules de conversion de puissance électroniques et électriques. Les fusibles jouent un rôle de sécurité essentiel, non seulement pour les composants électroniques, le câblage et les dispositifs qu'ils protègent, mais également pour le personnel utilisant le véhicule. L'intégration des fusibles dans les normes de qualification AEC-Q200 garantit que ces composants vitaux répondent à une norme uniforme. Littelfuse propose une gamme de fusibles qualifiés AEC-Q200 qui peuvent être utilisés dans une variété d'applications de protection contre les surintensités dans les véhicules électriques.