Los fusibles con homologación AEC-Q200 desempeñan un papel fundamental en la automoción

Los fusibles se han utilizado como dispositivos de protección esenciales desde los albores del alumbrado eléctrico a finales del siglo XIX. Protegen los dispositivos de fallos como los cortocircuitos que se producen en una carga interrumpiendo el flujo de corriente eléctrica. Esta interrupción puede proteger el cableado, los dispositivos electrónicos y la carga de daños catastróficos. Por lo tanto, los fusibles pueden minimizar el riesgo de daños personales y materiales en caso de avería.

La protección que ofrecen los fusibles es especialmente beneficiosa para el creciente mercado de la automoción y la mayor demanda de vehículos eléctricos (VE). Con la conversión de energía de los vehículos eléctricos y el número cada vez mayor de sistemas electrónicos, la protección de circuitos se ha convertido en un imperativo para salvaguardar la miríada de dispositivos presentes en un vehículo eléctrico.

Fusibles de automoción

El típico fusible de automóvil funciona fundiendo un eslabón conductor. A continuación, un arco eléctrico convierte el enlace en un circuito abierto. El impulso de corriente (magnitud, forma y tiempo), la temperatura ambiente y las características del fusible determinan la temperatura dentro del elemento fusible a la que se produce. La curva tiempo-corriente (denominada TCC) a diferentes corrientes nominales del fusible ayuda a determinar el tiempo de interrupción a una corriente dada. Esto, junto con la energía de fusión (I² x t, donde I es la corriente y t es el tiempo), ayuda a determinar un fusible adecuado para la aplicación. Los fusibles de automoción han evolucionado para satisfacer las necesidades cambiantes del sector. En la década de 1960, se utilizaban habitualmente fusibles de tubos de vidrio. Los fusibles enchufables más compactos son los más utilizados en la actualidad. La mayoría son de respuesta rápida (en pocos milisegundos), lo que es bueno para evitar daños en los componentes electrónicos sensibles, pero no para los motores debido a la elevada corriente de irrupción en el arranque. Se han desarrollado fusibles de fusión lenta para esta aplicación, en la que el tiempo de respuesta puede ser del orden de varios segundos. Algunos de los otros requisitos característicos de los fusibles utilizados en Aplicaciones de automoción incluyen:

• En breve se esperan voltajes más altos, de hasta 800 V, para el cambiante bus. Por esta razón, se requerirán valores nominales superiores a 1,000 V, prestando gran atención a la descarga de arco creada a estos voltajes para evitar daños en el circuito.
• Alta fiabilidad debido al riesgo de accidentes catastróficos por avería.
• Amplia gama de temperatura ambiente. Los fusibles utilizados en el compartimento del motor pueden soportar temperaturas que oscilan entre -40 ˚C y +150 ˚C o más.
• El tamaño, el peso y el factor de forma son objetivos clave de minimización para todos los componentes utilizados en un VE, impulsados por la necesidad de aumentar el rendimiento y la autonomía del vehículo para una carga de batería determinada.
• La resistencia a las vibraciones es un requisito clave debido a las variadas condiciones de la carretera y los perfiles de conducción.

La norma de automoción AEC-Q200

Chrysler, Ford y General Motors crearon el Automotive Electronics Council (AEC) en la década de 1990 para crear un sistema de calidad común y unificar las normas de cualificación de piezas para aplicaciones de automoción. La norma AEC-Q200 cubre la cualificación de las pruebas de estrés para componentes pasivos. La anterior Rev. D de AEC-Q200, activa desde junio de 2010, cubría componentes como resistencias, condensadores, transformadores, resonadores, cristales, fusibles reiniciables, termistores y varistores. Esta norma abarca dos categorías principales de tensión para los componentes pasivos:

• Estrés medioambiental: Esto incluye ciclos de temperatura, polarización por humedad, almacenamiento a alta temperatura y pruebas de vida útil a alta temperatura.
• Estrés físico: Incluye vibraciones, golpes mecánicos, soldabilidad y resistencia al calor de soldadura, inflamabilidad, resistencia de los terminales y resistencia a los disolventes.

La actualización Rev E de AEC-Q200, publicada en marzo de 2023, añade los requisitos de fiabilidad de los fusibles. Como se muestra en la Figura 1, la Rev. E incluye una lista exhaustiva de pruebas de resistencia que abarcan tanto los factores de estrés ambientales como físicos mencionados anteriormente.

Figura 1: Representación de las pruebas de esfuerzo AEC-Q200 Rev E especificadas para fusibles. (Fuente de la imagen: Littelfuse)

Como se muestra en la figura 1, las condiciones de estrés de la norma AEC-Q200 Rev E son más estrictas que las de los ensayos típicos no automovilísticos. Ahora se añaden algunas pruebas clave, como la prueba de vida operativa de 1000 horas a la temperatura máxima de funcionamiento especificada. La metodología de prueba para fusibles requiere mediciones de resistencia antes y después del esfuerzo, junto con pruebas de capacidad de transporte de corriente y sobrecarga realizadas después del esfuerzo. El objetivo de AEC-Q200 Rev E es proporcionar una norma común que los fabricantes puedan utilizar para diseñar y probar los fusibles utilizados en el mercado de la automoción.

Fusibles cualificados Littelfuse AEC-Q200 Rev E

Littelfuse tiene un largo historial en el desarrollo y producción de fusibles para automoción. Introdujo los fusibles para automóviles en la década de 1930 y sus fusibles enchufables de acción rápida ATO^® se consideran la norma mundial. Littelfuse contribuyó al desarrollo de las pruebas de estrés de cualificación Rev E para fusibles, ya que sus pruebas de cualificación internas para fusibles de automoción ya estaban alineadas con AEC-Q200 Rev E.

La figura 2 muestra la gama de fusibles fabricados por Littelfuse para aplicaciones de automoción. Se presentan en una gran variedad de estilos de cuerpo, como taladro pasante, montaje en superficie y cartucho.

Figura 2: Gama de fusibles Littelfuse con homologación AEC-Q200 para aplicaciones de automoción. (Fuente de la imagen: Littelfuse)

A continuación, encontrará una lista de detalles sobre algunos de sus fusibles homologados AEC-Q200:

• La serie 828 de cartuchos tiene una tensión nominal de 1000 V_CC, con una capacidad de interrupción de 10 kA a la tensión nominal. Están destinados a OBC y PDU.
• La Serie 885 ^Nano2® de montaje en superficie tiene un voltaje nominal de hasta 500 V_CC, con una capacidad de interrupción disponible de 1500 A a 350 V_CC. Estos fusibles compactos pueden utilizarse en baterías/pilas de iones de litio, BMS y convertidores de CC/CC de alta tensión.
• La serie 437A de fusibles de chip de película fina de montaje en superficie presenta valores nominales de tensión de 32 V_CC a 125 V_CC y un valor nominal de interrupción de 50 A a la tensión nominal. Gracias a su reducido tamaño y su rápido tiempo de respuesta, son ideales para la protección de circuitos secundarios de componentes electrónicos compactos de automóviles, como los faros LED, el sistema de navegación, las pantallas TFT, etc.
• La serie ^PICOII® 521 de cuerpo de cerámica con orificios pasantes es un fusible de acción muy rápida en un encapsulado subminiatura que ahorra espacio. La tensión nominal es de 75 V, con una corriente de interrupción nominal de 300 A a la tensión nominal. Se pueden utilizar para la protección de BMS.

Conclusión:

Los VE requieren más componentes y módulos electrónicos y eléctricos de conversión de potencia. Los fusibles desempeñan una función de seguridad fundamental, no sólo para los componentes electrónicos, el cableado y los dispositivos que protegen, sino también para el personal que maneja el vehículo. La inclusión de los fusibles en las normas de cualificación AEC-Q200 garantiza que estos componentes vitales cumplan una norma uniforme. Littelfuse dispone de una gama de fusibles calificados AEC-Q200 que se utilizan en una variedad de aplicaciones de protección contra sobrecorriente EV.