자동차 환경에서 중요한 역할을 담당하는 AEC-Q200 인증 퓨즈

퓨즈는 19세기 후반에 전기 조명이 도입된 이후로 필수적인 보호 장치로 사용되어 왔습니다. 퓨즈는 전류의 흐름을 차단하여 부하에서 발생하는 단락과 같은 고장으로부터 장치를 보호합니다. 이러한 차단은 배선, 전자 장치, 부하를 치명적인 손상으로부터 보호할 수 있습니다. 따라서 퓨즈는 사람과 재산에 피해를 입힐 수 있는 결함 조건 위험을 최소화할 수 있습니다.

퓨즈를 이용한 보호는 늘어나는 자동차 시장과 전기 자동차(EV)에 대한 증가하는 수요에 특히 유용합니다. 회로 보호 기능은 EV 전력 변환과 늘어나는 전자 시스템에 따라 EV에 존재하는 수많은 장치를 보호하는 데 필수가 되었습니다.

자동차 퓨즈

일반적인 자동차 퓨즈는 전도성 링크를 녹여 작동하고 전기 아크가 이어지면서 링크가 개방 회로로 바뀝니다. 전류 펄스(크기, 모양, 시간), 주위 온도, 퓨즈의 특성에 따라 이러한 과정이 발생하는 퓨즈 소자 내의 온도가 결정됩니다. 서로 다른 정격 전류의 시간 전류 곡선(TCC라고 함)은 주어진 전류에서 인터럽트 시간을 결정하는 데 도움이 됩니다. 이는 용융 에너지(I이 전류이고 t가 시간일 때 I² x t)와 함께 응용 분야에 적합한 퓨즈를 결정하는 데 도움이 됩니다. 자동차 퓨즈는 업계의 변화하는 요구를 충족시키기 위해 진화해 왔습니다. 1960년대에는 유리관 퓨즈가 일반적으로 사용되었습니다. 요즘에는 더 작은 블레이드 퓨즈가 가장 많이 사용됩니다. 이 중 대부분은 빠르게 반응하며(몇 밀리초 이내) 민감한 전자 장치의 손상을 방지하는 데에는 좋지만 시동 시 높은 유입 전류로 인해 모터에는 좋지 않습니다. 지연형 퓨즈는 몇 초 내로 반응할 수 있는 이 응용 분야에 맞게 개발되었습니다. 자동차 응용 분야에 사용되는 퓨즈의 다른 특성 요구 사항은 다음과 같습니다.

• 조만간 변경되는 버스에 대해 최대 800V의 높은 전압이 예상됩니다. 이러한 이유로 1,000V를 초과하는 정격이 필요하며 회로 손상을 방지하기 위해 이러한 전압에서 생성되는 아크 방전에 더 주의해야 합니다.
• 고장으로 인한 치명적인 사고의 위험으로 인해 신뢰성이 높아야 하고
• 주위 온도 범위가 넓어야 합니다. 엔진 칸막이에 사용되는 퓨즈는 -40˚C ~ +150˚C 이상의 온도에 견딜 수 있어야 합니다.
• 제공된 배터리 충전에 대해 차량 성능과 주행 가능 거리를 늘려야 하므로 크기, 무게 및 폼 팩터는 EV에 사용되는 모든 부품의 주요 최소화 목표입니다.
• 내진동성은 다양한 도로 상태와 주행 프로파일로 인해 주요 요구 사항입니다.

AEC-Q200 자동차 표준

Chrysler, Ford 및 General Motors는 공통 품질 시스템을 만들고 자동차 응용 분야에 대한 부품 자격 표준을 통합하기 위해 1990년대에 AEC(Automotive Electronics Council)를 설립했습니다. AEC-Q200 표준은 수동 소자 부품을 위한 응력 테스트 인증을 다룹니다. 2010년 6월부터 활성화되어 온 AEC-Q200 초기 Rev D는 저항기, 커패시터, 변압기, 공진기, 수정, 리셋 가능 퓨즈, 서미스터, 배리스터와 같은 부품을 다뤘습니다. 이 표준은 수동 소자 부품에 대한 2가지 주요 응력 범주를 다뤘습니다.

• 환경 응력: 여기에는 온도 순환, 습도 바이어스, 고온 보관, 고온 작동 수명 테스트가 포함됩니다.
• 물리적 응력: 여기에는 진동, 기계적 충격, 납땜성, 납땜 내열성, 가연성, 단자 강도, 용제에 대한 내성이 포함됩니다.

2023년 3월에 출시된 AEC-Q200 Rev E 업데이트는 퓨즈에 대한 신뢰성 요구 사항을 추가합니다. 그림 1과 같이 Rev E에는 위에서 언급한 환경 및 물리적 응력 요인을 모두 포함하는 응력 테스트의 포괄적인 목록이 포함되어 있습니다.

그림 1: 퓨즈에 대해 지정된 AEC-Q200 Rev E 응력 테스트를 나타냅니다. (이미지 출처: Littelfuse)

그림 1과 같이 AEC-Q200 Rev E 응력 조건은 일반적인 비자동차 테스트보다 더 엄격합니다. 현재 최대로 지정된 작동 온도에서 1,000시간 작동 수명 테스트와 같은 일부 주요 테스트가 추가되었습니다. 퓨즈에 대한 테스트 방법에는 전류 용량 및 응력 후 수행된 과부하 테스트와 함께 응력 전/후 저항 측정이 필요합니다. AEC-Q200 Rev E의 목표는 제조업체가 자동차 시장에서 사용되는 퓨즈를 설계하고 테스트하는 데 사용할 수 있는 공통 표준을 제공하는 것입니다.

Littelfuse AEC-Q200 Rev E 인증 퓨즈

Littelfuse는 오랜 기간 자동차 퓨즈를 개발 및 생산해 왔습니다. 이곳은 1930년대에 자동차 퓨즈를 처음 도입했으며 해당 ATO^® 고속 작동형 블레이드 퓨즈는 글로벌 표준으로 간주됩니다. Littelfuse는 자동차 퓨즈에 대한 이곳의 내부 자격 테스트를 AEC-Q200 Rev E에 맞게 이미 조정했기 때문에 퓨즈에 대한 Rev E 자격 응력 테스트 개발에 기여했습니다.

그림 2는 자동차 응용 분야에 대해 Littelfuse에서 제조한 퓨즈의 범위를 보여줍니다. Littelfuse에서 제조한 퓨즈는 스루홀, 표면 실장, 카트리지 등 다양한 본체 스타일로 제공됩니다.

그림 2: 자동차 응용 분야를 위한 Littelfuse AEC-Q200 인증 퓨즈 범위를 보여줍니다. (이미지 출처: Littelfuse)

다음은 AEC-Q200 인증 중 일부에 대한 세부 정보 목록입니다.

• 카트리지 828 계열은 정격 전압에서 10kA의 차단 정격과 함께 1,000V_DC의 높은 정격 전압을 제공합니다. OBC 및 PDU를 대상으로 합니다.
• 표면 실장 885 Nano2^® 계열에는 최대 500V_DC의 정격 전압이 있으며 350V_DC에서 1,500A의 차단 정격을 사용할 수 있습니다. 이러한 작은 퓨즈는 리튬 이온 배터리 팩, BMS 및 HV DC DC 컨버터에 사용할 수 있습니다.
• 표면 실장 박막 칩 퓨즈 계열 437A는 정격 전압이 32V_DC ~ 125V_DC이고 정격 전압에서 차단 정격은 50A입니다. 실장 면적이 작고 응답 시간이 빠르기 때문에 LED 전조등, 네비게이션 시스템, TFT 디스플레이 등과 같은 소형 자동차 전자 장치의 2차 회로 보호에 이상적입니다.
• 스루홀 세라믹 본체 PICOII^® 521 계열은 공간 절약형 서브미니어처 패키지의 초고속 작동형 퓨즈입니다. 정격 전압은 75V이며 정격 전압에서 정격 차단 전류는 300A입니다. 이를 BMS 보호를 위해 사용할 수 있습니다.

결론

EV에는 더 많은 전자 및 전기 전력 변환 부품과 모듈이 필요합니다. 퓨즈는 보호하는 전자 부품, 배선, 장치뿐 아니라 차량을 운행하는 직원에게도 중요한 안전 역할을 합니다. AEC-Q200 인증 표준에 퓨즈를 포함하면 이러한 중요한 부품이 균일한 표준을 충족시킬 수 있습니다. Littelfuse에는 다양한 EV 과전류 보호 응용 분야에 사용할 수 있는 여러 AEC-Q200 인증 퓨즈가 있습니다.