符合 AEC-Q200 標準的保險絲在汽車環境中扮演著非常重要的作用

自 19 世紀末開始使用電力照明起，保險絲一直就是基本的保護元件。保險絲可以中斷電流流動，進而保護裝置以避免故障 (例如負載發生短路時)。此中斷作用可以保護接線、電子裝置、負載，避免造成災難性損壞。因此，對於可能造成人員傷害和財產損失的故障情形，保險絲可以將風險降至最低。

保險絲所提供的保護，對於不斷成長的汽車市場以及日益攀升的電動車 (EV) 需求尤為有益。隨著電動車的電力轉換和電子系統數量日益增多，電路保護已成為電動車中眾多裝置不可或缺的保護要件。

汽車保險絲

典型的汽車保險絲是藉著熔化導電鏈來產生作用，接著會產生電弧，進而導致導電鏈開路。電流脈衝 (幅度、形狀和時間)、環境溫度和保險絲特性，這些全都可決定在發生這種情況時保險絲元件內的溫度。保險絲在不同額定電流下的時間電流曲線 (稱為 TCC)，有助於確定在給定電流下的中斷時間。有了這個時間，再加上融化能量 (即 I² x t，其中 I 為電流，t 為時間)，將有助於確定適用該應用的保險絲。汽車保險絲透過不斷演變，如今已可滿足業界日新月異的需求。1960 年代，玻璃管熔斷保險絲受到廣泛使用。如今，更為精巧的插片式保險絲已成為最常用的保險絲。這類產品大多可以在幾毫秒內快速回應，因此可有效避免敏感性電子元件損壞；但是，對於在啟動時即有大量湧入電流的馬達而言並非如此。慢速熔斷保險絲便應運而生，其回應時間可以長達幾秒鐘。汽車應用保險絲的其他特性要求包括：

• 針對不斷變化的匯流排，其電壓不久後將提升至高達 800 V。因此，需要使用超過 1,000 V 的額定值，並且要特別注意在這些電壓下產生的電弧放電，以防止電路損壞。
• 高可靠性，避免在故障時發生不堪設想的意外。
• 大範圍的環境溫度。引擎室中使用的保險絲可承受 -40˚C 至 +150˚C 或更寬廣的溫度範圍。
• 由於必須在固定的電池電量之下，提升車輛效能和行駛里程，因此電動車的尺寸、重量和外形尺寸最小化成為關鍵目標。
• 加上道路條件和駕駛模式設定有所不同，抗振性是一項關鍵要求。

AEC-Q200 汽車標準

Chrysler、Ford、General Motors 於 1990 年代成立了汽車電子協會 (AEC)，以制訂通用的品質體系及統一汽車應用的零件認證標準。AEC-Q200 標準涵蓋被動元件的應力測試認證標準。AEC-Q200 先前發佈的修訂版 D 生效日期為 2010 年 6 月，涵蓋的元件包括電阻、電容、變壓器、諧振器、晶體、自復式保險絲、熱敏電阻和變阻器。此項標準涵蓋被動元件的兩個主要應力類別：

• 環境應力：這種應力包括溫度循環、溼度偏差、高溫儲存和高溫工作壽命等多項測試。
• 物理應力：這種應力包括振動、機械衝擊、可銲性和耐焊熱性、耐燃性、端子強度和耐溶劑性。

2023 年 3 月發佈的 AEC-Q200 修訂版 E，新增保險絲的可靠性要求。如圖 1 所示，修訂版 E 包括一個綜合應力測試清單，其中涵蓋上述的環境應力和物理應力因素。

圖 1：針對保險絲指定的 AEC-Q200 修訂版 E 應力測試圖示。(圖片來源：Littelfuse)

如圖 1 所示，AEC-Q200 修訂版 E 應力條件比典型的非汽車測試更為嚴格。目前新增一些關鍵測試，例如在指定的最高工作溫度下執行 1,000 小時的壽命測試。保險絲的測試方法需要進行預應力和後應力電阻測量，以及應力後的載流蓄電量能力和過載測試。AEC-Q200 修訂版 E 的目標在於，提供製造商可用於設計並測試汽車市場使用的保險絲通用標準。

符合 AEC-Q200 修訂版 E 的 Littelfuse 保險絲

Littelfuse 針對汽車保險絲，在開發和生產有豐富的經驗。該公司在 1930 年代首次引入汽車保險絲，而其 ATO^® 快熔插片式保險絲被視為全球標準。由於 Littelfuse 在汽車保險絲內部認證測試中已符合 AEC-Q200 修訂版 E，因此該公司在開發保險絲修訂版 E 合格應力測試中作出一些貢獻。

圖 2 顯示 Littelfuse 針對汽車應用製造的保險絲系列產品。這些產品具有不同外型樣式，包括通孔式、表面黏著式、管狀。

圖 2：本圖顯示適用於汽車應用且符合 AEC-Q200 的 Littelfuse 保險絲系列。(圖片來源：Littelfuse)

下方是該公司 AEC-Q200 認證保險絲詳情的清單：

• 管狀 828 系列具備 1,000 V_DC 的高電壓額定值，且在額定電壓下的啟斷電流額定值為 10 kA。這類產品的適用對象是 OBC 與 PDU。
• 表面黏著式 885 Nano2^® 系列的額定電壓值最高可達 500 V_DC，在 350 V_DC 下，可提供的啟斷電流額定值為 1,500 A。這些精巧型保險絲可用於鋰離子電池組、BMS 和 HV DC/DC 轉換器。
• 表面黏著式薄膜晶片保險絲系列 437A 的電壓額定值從 32 V_DC 至 125 V_DC 不等，且在額定電壓下的啟斷電流額定值為 50 A。這些產品的覆蓋區小，回應速度快，非常適合用於小型汽車電子產品的二次電路保護，例如 LED 頭燈、導航系統、TFT 顯示器等。
• 通孔式陶瓷體 PICOII^® 521 系列是一款非常快熔的保險絲，可置於超小型封裝中，進而節省空間。額定電壓為 75 V，且額定電壓下的啟斷電流額定值為 300 A。這類保險絲可用於 BMS 保護用途。

結論

電子車需要更多的電子和電力轉換元件和模組。保險絲不僅對其保護的電子元件、接線和裝置扮演著非常重要的作用，對操作車輛的人員來說亦是如此。在 AEC-Q200 認證標準中納入保險絲，可確保這些重要元件符合統一標準。Littelfuse 具有一系列符合 AEC-Q200 的保險絲，可用於各種電動車過電流保護應用中。