直流熔断器是广泛应用于新能源汽车、光伏、储能和充电桩等领域的电路核心保护器件。在光谷,武汉光电工业技术研究院孵化的武汉标迪电子科技有限公司,在行业内已率先实现电动汽车直流熔断器稳定量产。
电路发生短路时,电流可达数万安培,瞬间产生的电弧在几个毫秒的时间将碰触到的金属气化为离子体。当电流超过规定值时,熔断器能以本身产生的热量使熔体熔断,断开电路,这是一种安全保护性器件,传统燃油汽车使用的熔断器,是直流低压12V/24V的片式熔断器,而新能源汽车高电压电路使用的直流熔断器,电压高达370V~1000V,因为直流电路电弧特性不存在过零点,如没有及时熄灭电弧,致使电弧串联,电弧能量将呈几何倍数迅速上升,瞬间温度可高达几千度。电弧产生的过程仿佛一次小型闪电,熔体迅速汽化产生电弧,必须靠石英砂的快速吸附融化和冷却过程熄灭电弧,比开断交流电弧困难得多。
■产品图
“换赛道,要‘越过’的这道,不是一条线,而是一道墙,是极高的技术壁垒。”武汉标迪总经理张玲感慨地说。
早在“十一五”期间,国家863计划中,设立了电动汽车重大专项,武汉较早涉及电动车领域,而张玲已创立企业进入东风电动车辆公司的供应商序列,闯入新能源赛道,并于下游厂商共同参与在汉启动的“十城千辆”电动汽车示范工程。
最初标迪启动研发的项目是电动汽车中的关键部件高压控制盒,也称PDU。过程中张玲关注到,随着新能源汽车的蓬勃发展,带动周边领域快速成长,比如充电桩行业,电路保护的市场需求已从交流熔断器逐步向直流熔断器转变。
在直流熔断器的全球市场分布方面,过往多由国际厂商垄断。美尔森、巴斯曼等海外一线品牌合计占有全球约65%以上的市场份额。
对比交流熔断器,新能源汽车直流熔断器应用环境复杂、对绝缘电阻要求很高,设计难度更大。
好消息是,海内外几乎处于同一起跑线,坏消息是,无作业可“抄”。
在高压控制盒关键器件上取得突围成功的张玲坚信,机遇大于挑战。在对应用市场进行充分调研后,标迪于2015年成立直流熔断器开发项目组,开始持续3年的沉浸式研发。
张玲回忆,进入测试周期时最难熬。为进行产品可靠性验证,企业以每月一到两次频率送样至上海电器设备检测所防爆级实验室,该所承担中国强制性产品认证(CCC)认证等。
“测试过程价格不菲,那个时间段测试分断差不多5000元一次,测试过程‘啪’地一下非常短暂。我常和同去的技术总监开玩笑,坐上几个小时动车赶到上海,守在实验室外,只为5000元听一声‘响’。”张玲说,测试失败后,两人再拿着实验数值赶回武汉,进行变量因素的分析,克服沮丧情绪调整参数、准备下一次测试。
这样的测试过程公司内、外部累积了近3000只的数据。直到2017年时,某一规格产品一次性通过测试平台而不需要反复送样时,站在实验室外走廊上的张玲和技术田总,俩人不禁喜极而泣。
经测试,标迪直流熔断器产品分断能力强,短路故障2毫秒内瞬间安全开断,性能不输海外同类竞品。
一波三折,如今,标迪产品已进入东风、上汽、许继、吉利、中车等项目应用体系,还参与5G基站、国家电网送样测试,并与船舶油改电项目供应商进行定制化合作,开始批量交付。目前产品已覆盖新能源汽车、风电、船舶、轨道、储能等直流电路系统应用领域。
企业投建的新产线,现已实现年产1000万只直流熔断器的生产能力,预计今年将配套120万台车,10万台充电桩。
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