Os fusíveis com qualificação AEC-Q200 desempenham um papel fundamental na instalação automotiva

Os fusíveis têm sido usados como dispositivos de proteção essenciais desde o início da iluminação elétrica no final do século XIX. Eles protegem os dispositivos contra falhas, como curtos-circuitos que ocorrem em uma carga, interrompendo o fluxo de corrente elétrica. Essa interrupção pode proteger a fiação, os dispositivos eletrônicos e a carga contra danos catastróficos. Portanto, os fusíveis podem minimizar o risco de ferimentos em pessoas e danos de patrimônio devido à condição de falha.

A proteção fornecida pelos fusíveis é especialmente benéfica para o crescente mercado automotivo e para a crescente demanda por veículos elétricos (EVs). Com a conversão de energia dos EV e o número cada vez maior de sistemas eletrônicos, a proteção de circuitos tornou-se obrigatória para proteger a infinidade de dispositivos presentes em um EV.

Fusíveis automotivos

O fusível automotivo típico funciona derretendo uma ligação condutora. Em seguida, ocorre um arco elétrico, transformando a ligação em um circuito aberto. O pulso de corrente (amplitude, forma e tempo), a temperatura ambiente e as características do fusível determinam a temperatura dentro do elemento fusível na qual isso ocorre. A curva tempo-corrente (chamada TCC) em diferentes correntes nominais do fusível ajuda a determinar o tempo de interrupção em uma determinada corrente. Isso, aliado a energia de fusão (I² x t, em que I é a corrente e t é o tempo), ajuda a determinar um fusível adequado para a aplicação. Os fusíveis automotivos evoluíram para atender às necessidades em constante mudança do setor. Na década de 1960, os fusíveis de tubo de vidro eram comumente usados. Os fusíveis de lâmina mais compactos são os mais usados atualmente. A maioria deles tem resposta rápida (em poucos milissegundos), o que é bom para evitar danos a componentes eletrônicos sensíveis, mas não para motores devido à alta corrente de irrupção na partida. Os fusíveis de ação retardada foram desenvolvidos para essa aplicação, em que o tempo de resposta pode ser da ordem de vários segundos. Alguns dos outros requisitos característicos dos fusíveis usados em aplicações automotivas incluem:

• Espera-se que, em breve, haja tensões mais altas, de até 800 V, para o barramento em alteração. Por esse motivo, serão necessárias dimensionamentos superiores a 1.000 V, com grande atenção à descarga de arco criada nessas tensões para evitar danos ao circuito.
• Alta confiabilidade devido ao risco de acidentes catastróficos causados por falhas.
• Ampla faixa de temperatura ambiente. Os fusíveis usados no compartimento do motor podem enfrentar temperaturas que variam de -40˚C a +150˚C ou mais.
• O tamanho, o peso e o formato são as principais metas de minimização de todos os componentes usados em um veículo elétrico, impulsionados pela necessidade de aumentar o desempenho e a autonomia do veículo para uma determinada carga de bateria.
• A resistência à vibração é um requisito fundamental devido às condições variadas das estradas e aos perfis de direção.

O padrão automotivo AEC-Q200

A Chrysler, a Ford e a General Motors estabeleceram o Automotive Electronics Council (AEC) na década de 1990 para criar um sistema de qualidade comum e unificar os padrões de qualificação de peças para aplicações automotivas. O padrão AEC-Q200 abrange a qualificação do teste de estresse para componentes passivos. A Revisão D anterior do AEC-Q200, que está ativo desde junho de 2010, abrangia componentes como resistores, capacitores, transformadores, ressonadores, cristais, fusíveis rearmáveis, termistores e varistores. Esse padrão abrangeu duas categorias principais de estresse para os componentes passivos:

• Estresse ambiental: Inclui ciclos de temperatura, variação de umidade, armazenamento em alta temperatura e testes de vida operacional em alta temperatura.
• Estresse físico: Inclui vibração, choque mecânico, soldabilidade e resistência ao calor da soldagem, inflamabilidade, força terminal e resistência a solventes.

A atualização da Rev. E do AEC-Q200, lançada em março de 2023, acrescenta os requisitos de confiabilidade para fusíveis. Conforme mostrado na Figura 1, a Rev. E inclui uma lista abrangente de testes de estresse que englobam os fatores de estresse ambiental e físico mencionados acima.

Figura 1: Uma representação dos testes de estresse AEC-Q200 Rev. E especificados para fusíveis. (Fonte da imagem: Littelfuse)

Conforme mostrado na Figura 1, as condições de estresse do AEC-Q200 Rev. E são mais rigorosas do que os testes típicos não automotivos. Alguns testes importantes foram acrescentados, como o teste de vida operacional de 1.000 horas na temperatura operacional máxima especificada. A metodologia de teste para fusíveis exige medições de resistência pré e pós-estresse, além de testes de capacidade de transporte de corrente e sobrecarga realizados pós-estresse. O objetivo do AEC-Q200 Rev. E é fornecer um padrão comum que os fabricantes possam usar para projetar e testar fusíveis usados no mercado automotivo.

Fusíveis Littelfuse com qualificação AEC-Q200 Rev. E

A Littelfuse tem uma longa história no desenvolvimento e na produção de fusíveis automotivos. Eles introduziram os fusíveis automotivos pela primeira vez na década de 1930, e seus fusíveis de lâmina de ação rápida ATO^® são considerados o padrão global. A Littelfuse contribuiu para o desenvolvimento dos testes de estresse de qualificação Rev. E para fusíveis, pois seus testes de qualificação interna para fusíveis automotivos já estavam alinhados com o AEC-Q200 Rev. E.

A Figura 2 mostra a linha de fusíveis fabricados pela Littelfuse para aplicações automotivas. Eles são fornecidos em uma variedade de estilos de corpo, como furo passante, montagem em superfície e cartucho.

Figura 2: Mostrando a linha de fusíveis Littelfuse com qualificação AEC-Q200 para aplicações automotivas. (Fonte da imagem: Littelfuse)

Abaixo está uma lista de detalhes sobre alguns de seus fusíveis com qualificação AEC-Q200:

• A série 828 de cartucho apresenta uma alta tensão nominal de 1.000 V_CC, com um dimensionamento de interrupção de 10 kA na tensão nominal.  Eles são destinados para carregador na placa, sigla OBC, e unidade de distribuição de energia, sigla PDU.
• A série 885 Nano2^® de montagem em superfície tem uma tensão nominal de até 500 V_CC, com um dimensionamento de interrupção disponível de 1.500 A a 350 V_CC. Esses fusíveis compactos podem ser usados em pacotes de baterias de íons de lítio, no sistema de gerenciamento da bateria, sigla BMS, e em conversores CC/CC de alta tensão.
• O fusível de chip de filme fino para montagem em superfície da série 437A apresenta tensões nominais de 32 V_CC a 125 V_CC e um dimensionamento de interrupção de 50 A na tensão nominal. Com sua pegada pequena e tempo de resposta rápido, eles são ideais para a proteção de circuitos secundários de componentes eletrônicos automotivos compactos, como faróis de LED, sistema de navegação, display TFT, etc.
• A série PICOII^® 521 de corpo cerâmico e furo passante é um fusível de ação muito rápida em um invólucro subminiatura que economiza espaço. A tensão nominal é de 75 V, com um dimensionamento da corrente de interrupção de 300 A na tensão nominal. Eles podem ser usados para proteção do BMS.

Conclusão

Os EVs exigem mais componentes e módulos eletrônicos e de conversão de energia elétrica. Os fusíveis desempenham uma função crítica de segurança, não apenas para os componentes eletrônicos, a fiação e os dispositivos que eles protegem, mas também para as pessoas que operam o veículo. A inclusão de fusíveis nos padrões de qualificação AEC-Q200 garante que esses componentes vitais atendam a um padrão uniforme. A Littelfuse tem uma linha de fusíveis com qualificação AEC-Q200 que podem ser usados em uma variedade de aplicações de proteção contra sobrecorrente de EV.