汽车电动化发展,不容忽视的车规保险丝

电子科技先知晓 2023-12-27 23:52:13

“平均每天就有8辆新能源车发生火灾(含自燃)。”这是应急管理部门统计公布的最新数据。2022年世界动力电池大会上,孙金华表示,2021年度中国的电动汽车着火概率已经快速攀升到了0.03%以上,已经超过了传统燃油车的0.01~0.02%。

冰冷的数字背后,警示着电动汽车背后的人身安全,可以说,随着电动汽车市场发展渐深,越来越多的整车厂和消费者都更关注安全可靠性的问题了。

当电路发生短路时,电流可达数万安培,瞬间产生的电弧在几个毫秒内就能将碰触到的金属气化为离子体。但与之相悖的是,电子电路总归都会出现故障,可能是由于外部影响,也可能是由于组件随时间推移性能下降而引起。此时,保险丝的性能就显得格外重要。

随着新能源汽车的兴起以及汽车智能化发展增速,汽车电子设备中需要保险丝提供过流保护的场景越来越多。

日前,Littelfuse(力特奥维斯)成为市场上符合AEC-Q200认证的保险丝/熔断器的首批供应商之一,而这家公司则也为AEC为制订此标准和确定保险丝/熔断器的测试要求做出了诸多贡献。

AEC-Q200怎样为汽车安全保驾护航

“Littelfuse既是AEC-Q200的起草者,也是引领者,在中国市场推广AEC-Q200是Littelfuse义不容辞的责任。” Littelfuse资深应用技术工程师杜尧生这样介绍到。

实际上,与芯片类似,对于汽车内使用的元器件,长期致力于定义安全需求开发车规元器件,保险丝也不例外。

汽车内为什么要使用保险丝?其最关键的点在于安全,保险丝是一个“安规器件”。对于许多车厂来说,在追求域控性能、百公里加速之上的,永远是安全性,也是消费者关注的焦点。目前,许多厂商和工程师都开始意识到它的重要性,逐渐追求更安全可靠的整车性能。

保险丝定义的是弱连接,当出现故障和断点时,它能够第一时间断开连接,避免电池、设备短路着火燃烧。当然,弱连接并不代表它不可靠,“什么时候该断,什么时候不该断”,安全和可靠是不分家的,看似简单的问题,实际背后涉及的内容很多,对于保险丝的要求也很苛刻,AEC-Q200就是围绕这两点开始。

Automotive Electronics Council (AEC) 汽车电子协会,是由克莱斯勒、福特和通用汽车于1994年共同建立的,是以车载电子部件的可靠性以及认定标准的规格化为目的的团体。

AEC-Q即国际汽车电子协会车规验证标准,其中包括AEC-Q100(集成电路IC)、AEC-Q101(分立半导体)、AEC-Q102(分立光电半导体)、AEC-Q103(传感器)、AEC-Q104(多芯片模块)、AEC-Q200(无源器件)。

虽然AEC-Q可靠度标准在国内并非强制性标准,但若想进入汽车领域,通过这项认证必不可少,也成为行业的共识。这意味着,一旦元器件产品经过了上述测试,并在Datasheet中打上了AEC-Q标识,也就意味着这颗料通过车规认证,可以放心地上车应用。

AEC-Q200是面向无源元件可靠性测试认证的规范,自2010年6月以来经历了多次版本迭代,包括电阻、电容、电感、变压器、谐振器、晶体、PTC、NTC、压敏电阻等,两个主要测试为环境应力和物理特性应力。

而从修订版D(Rev D)开始,已经超过十年未出现变动,此时的AEC-Q200规范并没有覆盖到保险丝(熔断器)。

2023年3月20日,从修订版E(Rev E)开始,把保险丝扩充进入其产品类目,Littelfuse则为此版本完善以及框架定义做出了贡献。这代表着,车用保险丝有了自己的规范,也由有了一种可靠性测试的基本规范,这个是电动汽车(EV)熔断器一个里程碑式的时刻。

与非车规产品相比,AEC-Q200测试产品在电气试验、温度循环、湿度测试、使用寿命、高频振动、高温存储上有了更严苛的条件。

比如说,最低55℃、最高温度120℃~150℃,满足汽车苛刻的环境温度;1000次温度循环测试和1000小时的湿度测试,满足汽车高温高湿环境的下的安全;最高特定工作温度下1000小时使用寿命,更能满足汽车对于产品经久耐用的需求。从AECQ测试标准来看,它比以往任何传统的标准更加的严苛,再配合PPAP的文件准备,一切车用的熔断器安全规范变得有了设计依靠。

“好的工程师会对保险丝的折减余量进行优化设计,以确保电路的安全性和可靠性,一切最好的设计都是局部和整体妥协的结果,而不是高低不平,裕量设计是一门技术也是艺术”,根据杜尧生的介绍,正是因为AEC-Q200严苛的要求,才更能为折减余量服务,确保整车最终的安全。

车企对于安全可靠性的需求正在增加

Littelfuse的产品与汽车的故事,要追溯到九十多年前。

早在1930年,Littelfuse第一款小型熔断器就开始用在汽车上。1950年,Littelfuse开发了电路保护器。1976年,Littelfuse开发了全球第一款刀片式的保险丝,它与刀片电池有异曲同工之妙,都是分布式独立安全设计。此后,Littelfuse用在汽车上的产品便层出不穷。

时至今日,Littelfuse产品一直是按照国际化要求而制造,同时在设计产品时,与厂家保持密切联系,持续开发出具备前瞻性的产。

当AEC-Q200E刚刚发布没多久,Littelfuse也迅速推出符合新版AEC-Q200认证的车规保险丝产品,包括高压SMD、低压SMD、高压小电流SMD、大电流SMD保险丝/熔断器等,覆盖各种电压电流等级,成为符合AEC-Q200认证的保险丝/熔断器的首批供应商之一。

作为AEC技术委员会的成员,Littelfuse不仅为修订版E的制订做出贡献,同时其全球生产制造基地均取得ISO 9001、ISO 14001和IATF 16949,另外其内部测试也按照新的AEC-Q200要求执行。

当然,为了满足市场需求,Littelfuse也提供多种符合AEC-Q100、AEC-Q101和AEC-Q200的器件可供选择。

“在汽车中,我们观察到,无论是信息娱乐和通信、网络系统和车身电子技术、先进的驾驶员辅助系统,还是动力总成、底盘和安全系统,车企对于安全可靠性的追求是在持续增加的。” 杜尧生表示,Littelfuse不仅实现了从小保险丝到高压保险丝上的概念转换,用途也逐渐进行了一次展开,包括12V配电、压缩机、ECU牵引变流器、DC/DC转换器、热泵、PTC加热、高压电池接线组等每一处汽车应用,每一处的电路功能模块都可以见到力特保险丝的影子,在电动汽车保护里面“Littelfuse Everywhere”。

比如说,828系列做到了1000V,工作温度做到了-55℃~125℃,分断能力做到了10kA;526系列做到了500V的交直流;527系列做到了500V的交流,特别适合用于OBC输入端以及DC/DC的转换。

再比如,441A、501A、407A、438A、440A、483A、437A、422A表贴薄膜芯片保险丝/熔断器均符合AEC-Q200标准,产品选择范围广,电流等级跨度大。

随着AEC-Q200E的发布,未来车用保险丝也拥有了自己的规范和标准。而对于Littelfuse来说,实际上AEC-Q200只是其产品入门的最低要求。“实际上,市场上的不同车型对保险丝的要求是不同的,Littelfuse会根据不同车型,做到更高的要求。” 杜尧生如是说。

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