電動化浪潮下 普羅森美電路保護器件再次升級

2020-12-27 OFweek維科網

根據最新的《動力電池應用分會研究部統計數據》顯示,2020年2月我國新能源生產約1.2萬輛,同比下降 77% ,動力電池裝機量同比下降 73% 。對此,部分行業專家認為,因持續受疫情的影響,二三月份新能源汽車產量以及相關產業鏈需求會同比下降,但相信在疫情穩定之後,影響隨之消失。

日前,為了打破疫情期間經濟低迷的局面,國家政策支持「新基建」項目已經加速落地,在這份未來藍圖中就包括有新能源汽車與充電樁一大領域,雖說充電樁數量的普及固然重要,但其充電速度慢,衍生費用高、設置繁瑣、充電頭規格不統一等一系列問題依然是擺在大家面前。說到底,公共充電樁只是新能源汽車市場的一部分補充,很重要但並不絕對,反而從消費者角度來看,新能源汽車耐久能力才是最受關注的。

眾所周知,動力電池是新能源汽車心臟,電動汽車能夠跑多遠、能夠跑多久、是否足夠安全、貶值率是否高......這些,基本都與動力電池相關。

因此,不管某款新能源汽車使用如何或成本如何,所有新能源汽車都容易受許多相同故障或故障條件的影響,這些情況可能會導致各種各樣的問題,例如電動汽車在充電過程起火、行駛途中由於一些電路問題而發生故障,都是比較常見的例子。據汽車之家大數據顯示,相比2018年,2019年電動汽車自燃等安全事提及數增加了14倍,從而帶來了的影響是消費者對新能源汽車的接受度也從2018年的71.9%降到2019年的50.4%。其中事故比重較高皆因電池問題、充電不當、碰撞問題、浸水問題、零部件故障等影響。

據光大證劵統計數據預估,在2020年汽車電子、智能家居、電動工具等產品各功能模塊或部件保護、防幹擾、導熱等市場空間約為2400億元。由此可見,未來會有越來越多工具和技術可用於被動電池安全系統,靜電放電保護和失速電機保護。

這也就突出說明了為什麼強大的動力電池電路保護是必不可少的。電路保護主要是保護電子電路中的元器件在受過壓、過流、浪湧、電磁等幹擾情況下不受損壞,伴隨著5G通信、汽車行業、智能領域等產業發展壯大,對於電路保護器件的要求也隨之嚴格苛刻。

因此,據半導體器件應用記者了解到,普羅森美電子科技是一家全球性的電路保護元件公司、有豐富的保護元件產品組合,為客戶提供保護解決方案及產品,其中產品就包括有保險絲、二極體、聚合物ESD、自恢復保險絲、氣體放電管、晶閘管浪湧抑制器、電流感應電阻和模製功率扼流圈等,而且這些元件都是新能源汽車、消費類電子、工業控制、動力電池、汽車電子以及網絡通信的關鍵部件,缺一不可。

針對性的產品優勢

普羅森美秉持EV汽車鋰電池保護理念及經驗,2016年相繼針對多串鋰電池保護開發了多款更具優勢的表面貼裝Fuses,圓柱形Fuses。其中1206TD、2410BP系列最大額定電流達40A,DHC45系列最大額定電流達100A,該系列具有體積小、耐衝擊能力強、高可靠性、綜合性價高的特點。針對市場趨勢和客戶需求,2410BP與1240FH/DHC45產品系列分別採用半封閉陶瓷管體工藝、雙帽單體陶瓷管體設計,改進了Brick Fuse高溫回流焊後脫帽的風險,兼具散熱性能佳與高分斷電流的特性,特別適合應用於輕型代步工具以及市政車輛產品上。

此外,隨著電子產品輕薄化的需求不斷升高,普羅森美也致力於小型化、模塊化產品的開發,以節省設計空間又提供更多元的防護機制,並不斷提升超高的短路電流承受能力。該系列產品除了採用小體積陶瓷圓柱管工藝之外,還可應用多種安裝方式,提供最佳型號選擇。

可靠性測試結構

器件在一定溫度下工作時,金屬互連線與其他材料的熱膨脹係數是不一致的,所以在這兩者之間會形成應力,從而使金屬互連線或中晶粒間的小空隙向應力集中的地方形成空洞,當空洞達到一定程度後就會造成短路。因此,為了檢驗半導體器件的性能,可靠性的測試是產品質量的保障環節。

以下是普羅森美主要動力電池保護器件2410BP系列與DHC45可靠性測試的差異:

當2410BP分斷短路測試設定條件為額定電壓72Vdc、額定電流30A與額定電流40A時之間的差異

當DHC45分斷短路測試設定條件為額定電壓84Vdc 額定電流50A與額定電流60A時之間的差異

另外,2410BP還通過了並聯72Vdc 1000A 分斷短路測試,DHC45系列則分別通過了並聯84Vdc 500A分斷短路以及並聯84Vdc 1000A分斷短路的測試。

高溫、高電流循環衝擊下無異常

當在進行可焊性測試過程中分別採用265℃與400℃高溫直接接觸Fuse端冒,其中在浸錫10秒之後,產品皆無發生異常反應。可見一定程度上避免了在惡劣環境下出現的退化和失效情況,顯著地提高了該產品手工焊接的可靠性和安全性。

  

當然,不同溫度下進行電流循環衝擊測試也是很有必要的,DHC45-60A(額定電流60A)、溫度55℃,在電流循環設置在150A載流0.3s後冷卻為1循環的條件下,一共可承受5000次;另一款產品2410BP-30A(額定電流30A)、溫度23℃,在電流循環設置在600A載流1ms後冷卻5s為1循環的條件下,一共可承受100次。

下圖是焊盤布局的建議:

  

綜上所述,普羅森美各大系列的產品都非常適用於需要高性能電路保護的動力電池應用。因此,產品2410BP以及DHC45,可用於其主要市場和垂直產業,如電平衡車、電動掃地車、電動清潔車、無人機等。當然普羅森美在消費類電子、新能源汽車、網絡通信等都有電路保護應用的電源和數據埠的保護,所以我們可以認為,大多數由AC或DC供電的應用都可以使用普羅森美系列產品進行電路保護。

EV Fuses電動汽車市場及新能源充電樁等市場就是一個很好的例子,熔斷器系列都能夠一定程度上減少洩露電流、短路故障、自燃起火等事故,所以這一產品特性在新能源市場具有極大的吸引力,特別是在存在瞬態過電壓的情況下,對於防止由於動力電池爆裂造成火災等安全隱患有很大幫助。

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