Nieuwe energievoertuigen (NEVs) verwijzen naar auto's die niet-traditionele brandstoffen gebruiken, gecombineerd met geavanceerde technologieën in vermogenregeling en aandrijfsystemen. Deze voertuigen beschikken over toonaangevende technische principes, innovatieve technologieën en innovatieve structuren, die onvermijdelijk leiden tot upgrades en aanpassingen van hun componenten. Daardoor worden geavanceerde keramische constructiedelen steeds vaker toegepast in de NEV-sector.
1. Motor keramische lagers
Vergelijken met traditionele lagers, werken motoren op hogere toerentallen, waarbij materialen met een lagere dichtheid en betere slijtvastheid vereist zijn. Bovendien genereert de wisselstroom in elektrische motoren fluctuerende elektromagnetische velden, wat een verbeterde isolatie vereist om elektrische corrosie door ontlading in de lagers te beperken. Daarnaast moeten de kogels van het lager uiterst gladde oppervlakken vertonen om slijtage te minimaliseren.
Motoren met keramische lagers zijn lagers die keramische materialen als hoofdcomponenten gebruiken, die aanzienlijke voordelen bieden in hoge-temperatuur-, hoge-snelheids- en hoge-belastingsomstandigheden. Hieronder volgt een gedetailleerde introductie:
Hoofdmaterialen
Stikstofkernitride (Si₃N₄): Dit is een veelgebruikt materiaal voor keramische motorlagers. Het heeft een hoge sterkte, goede slijtvastheid en uitstekende bestandheid tegen hoge temperaturen, en kan stabiel werken bij temperaturen tot 1200°C. Tegelijkertijd heeft het een relatief lage dichtheid, wat helpt om het gewicht van het lager te verminderen.
Siliciumcarbide (SiC): Siliciumcarbide heeft ook een hoge hardheid, hoge temperatuurweerstand en goede thermische geleidbaarheid. Het kan goede mechanische eigenschappen en slijtvastheid behouden in extreme werkomstandigheden, en wordt vaak gebruikt in situaties waarin hogere prestatie-eisen worden gesteld aan lagers.
2. Keramische koperplaten
Hoge thermische geleidbaarheid, lage lineaire uitzettingscoëfficiënt, uitstekende soldeereigenschappen, hittebestendigheid, uitstekende elektrische isolatie en uitstekende bestandheid tegen thermische schokken.
① Aluminiumnitride (AlN) keramische koperplaten voor koplampen van voertuigen op nieuwe energie.
② Siliciumnitride (Si₃N₄) substraten voor IGBT-modules.
③ Alumina (Al₂O₃) keramische substraten voor auto-sensoren en schokdempers.
3. Keramische remblokken voor remsystemen
Koolstofkeramische remmen hebben een lage dichtheid, hoge sterkte, stabiele wrijvingsprestaties, weinig slijtage, een hoge remverhouding, uitzonderlijke hittebestendigheid en een lange levensduur.
Het materiaal is een versterkt composietceramiek dat is gesynthetiseerd uit koolstofvezel en siliciumcarbide (SiC) bij 1700°C. Deze geavanceerde samenstelling biedt niet alleen uitstekende hittebestendigheid, maar vermindert ook het gewicht met meer dan 50% in vergelijking met traditionele remschijven van dezelfde afmetingen.
Voordelen
Uitstekende remprestaties: Dankzij een hoog en stabiel wrijvingscoëfficiënt zorgt dit ervoor dat, zelfs wanneer de temperatuur van de remschijf 650°C bereikt, het wrijvingscoëfficiënt van de keramische remblokken nog steeds ongeveer 0,45 - 0,55 blijft, wat zorgt voor goede remprestaties en een kortere remafstand.
Lange levensduur: De levensduur van gewone remblokken is minder dan 60.000 kilometer, terwijl die van keramische remblokken meer dan 100.000 kilometer kan bereiken. Bovendien veroorzaken keramische remblokken geen krassen op de remschijf, waardoor de levensduur van de originele remschijf met 20% kan worden verlengd.
Geluidsarm en comfortabel: Aangezien ze geen metalen onderdelen bevatten, vermijden ze het abnormale geluid dat ontstaat door de wrijving tussen traditionele metalen remblokken en de tegenpartijen, waardoor een rustige rijeis gecreëerd wordt.
Minder remstof: Keramische remblokken produceren minder remstof dan traditionele half-metalen blokken, wat helpt om de wielen schoon te houden en onderhoudstijd en -kosten te verlagen.
Goede hittebestendigheid en warmteafvoer: Zij beschikken over uitstekende hittebestendigheid en thermische stabiliteit en kunnen ook de tijdens het remmen gegenereerde warmte snel afvoeren, waardoor de stabiliteit van de remprestaties gewaarborgd blijft en de voertuigveiligheid verbetert.
4. Keramische coating
① Keramische lakcoating voor auto's
Belangrijke eigenschappen & voordelen:
Uitstekende bescherming: Werkt als een opofferingsbarrière tegen milieuverontreiniging:
UV-Straling: Vermindert oxidatie en verkleuring van de lak aanzienlijk.
Chemische vlekken: Bestand tegen schade door zure vogelpoep, insectenspatten, boompeen en wegennet-zout.
Kleine krassen & wervelmerken: Biedt verbeterde hardheid (9H+) vergeleken met lak of wax, waardoor het beter bestand is tegen lichte krassen (hoewel het niet volledig krassenvrij is).
Waterplekken: Vermindert het risico dat mineralen zich in de lak etsen.
Uitstekende hydrofobiciteit & zelfreinigend effect:
Creëert een uiterst waterafstotend oppervlak. Het water vormt strakke druppels en rolt gemakkelijk af, waarbij losse vuil en stof worden meegevoerd.
Maakt het voertuig aanzienlijk gemakkelijker schoon te maken en vermindert de frequentie van wassen.
Verhoogde glans & diepte:
Creëert een ongeëvenaarde, diepe, reflecterende glans zoals bij natte lak, die traditionele waxes of sealer overtreft.
De coating versterkt de helderheid en kleurdiepte van de onderliggende lak.
LANGE TERMIJN DUURZAAMHEID:
In tegenstelling tot traditionele waxes (bescherming van weken) of synthetische sealers (bescherming van maanden), bieden keramische coatings een bescherming die meestal 1 tot 5 jaar (of langer) meegaat, afhankelijk van de productkwaliteit, toepassing, onderhoud en milieuinvloeden.
② Katalysator keramische coating
③ Keramische thermische isolatiecoating
5. Hoogspanningskeramische relais
① In traditionele voertuigen met verbrandingsmotor worden relais veel gebruikt in besturingssystemen, startsystemen, airco, verlichting, ruitenwissers, brandstofinspuitsystemen, oliepompen, elektrische ramen, elektrische stoelen, elektronische instrumentenpanelen en diagnostische systemen. Deze conventionele autorelais zijn laagspanningsproducten die meestal werken binnen een bereik van 12-48V.
② In voertuigen met nieuwe energie (NEV's) worden relais voornamelijk gebruikt in hoogspanningsgelijkstroomomgevingen en beheren zij stroomkringen met hoge gelijkstroom. Zij hebben uiteenlopende specificaties met kleine productie-aantallen en vereisen vaak flexibele productietechnieken.
6. Keramische condensator
In voertuigen met nieuwe energie worden keramische condensatoren met lage verliezen voornamelijk gebruikt in elektronische energiesystemen zoals elektrische aandrijfsystemen, laadpalen en batterijbeheersystemen (BMS). Belangrijke toepassingen zijn:
① Gelijkstroom-gelijkstroomconverters en omvormers
Functie: Werken als filtercondensatoren om vermogensverlies in schakelingen te verminderen en de energie-omzettingsefficiëntie te verbeteren.
② Laadpalen
Functie: Werken als storingsonderdrukkende condensatoren om stroominterferentie te verminderen en de laadefficiëntie te verbeteren.
③ Batterijbeheersystemen (BMS)
Functie: Stabiliseer de uitgangsspanning van de batterij, verleng de levensduur van de batterij en zorg voor veiligheid.
④ Belangrijke voordelen van lage-verlies keramische condensatoren
Hoogtemperatuurbestendigheid
Hoogspanningsbestendigheid
Hoogfrequentieprestaties
Kritieke rol in NEV elektronische besturingssystemen
7. Keramische zekering
① Functie van circuitbescherming
② Draagvermogen en pulsweerstand
③ Veiligheidsfunctie
Een keramische zekering is een type zekering dat een keramisch materiaal gebruikt als behuizing en de functie heeft elektrische circuits te beschermen. Hier volgt een gedetailleerde introductie:
Opbouw en Werking
Basistructuur: Deze bestaat hoofdzakelijk uit een keramische buis, metalen eindkappen, een smeltveiligheidselement en kwartszand. De keramische buis biedt weerstand tegen hoge temperaturen en isolatie. De metalen eindkappen worden gebruikt voor elektrische verbindingen. Het smeltveiligheidselement is het kernonderdeel dat smelt bij overstroming. Het kwartszand binnen de buis kan boogenergie opnemen en de boog blussen.
Werkprincipe: Wanneer de stroomkring een overstroom- of kortsluitingsfout heeft, genereert het smeltveiligheidselement warmte door de stroomtoename en smelt. Op dat moment absorbeert de kwartszand in de buis snel de boogenergie, blust de boog en omsluit de metalen slak om te voorkomen dat deze spat, waardoor een veilige stroomonderbreking wordt gerealiseerd en de veiligheid van apparatuur en stroomkringen wordt beschermd.
8. Keramische afgedichte connector
De pakking bevindt zich net onder het batterijdeksel en wordt gebruikt om een afgesloten en geleidende verbinding te vormen tussen het batterijdeksel en de pool. Het zorgt ervoor dat de batterij een goede afsluiting biedt, voorkomt dat elektrolyt lekt en een goede luchtdichte omgeving creëert voor de interne reacties in de batterij. Tegelijkertijd speelt het ook een rol bij drukontlasting en demping wanneer het batterijdeksel naar beneden wordt gedrukt, waardoor de normale werking van de interne componenten van de batterij wordt gegarandeerd en een belangrijke bijdrage wordt geleverd aan de levensduur en veiligheid van de batterij.
Een keramisch afgedichte connector is een type connector dat keramische materialen als basis gebruikt om een afgesloten verbinding te realiseren, wat elektrische isolatie waarborgt en het binnendringen van externe media voorkomt. Hieronder volgt een gedetailleerde introductie:
Opbouw en Werking
Basissamenstelling: Deze bestaat meestal uit een keramisch lichaam, metalen elektroden en afdekdelen. Het keramische lichaam biedt bestand tegen hoge temperaturen, isolatie en mechanische sterkte. De metalen elektroden worden gebruikt voor elektrische verbinding en zijn via processen zoals metallisatie en zilverlassen stevig verbonden met het keramische lichaam. De afdekdelen, zoals pakkingen of afdekmiddelen, worden gebruikt om de afdekkende werking verder te verbeteren en ervoor te zorgen dat de connector in verschillende omstandigheden een goede afdekkende toestand kan behouden.
Werkprincipe: De hoge dichtheid en lage porositeit van keramiek zelf kunnen effectief de doorgang van gassen en vloeistoffen blokkeren. Tegelijkertijd wordt door de nauwkeurige ontwerpen en bewerking van de interface tussen het keramische lichaam en de metalen elektroden, evenals het gebruik van geschikte afdekdelen, een betrouwbare afdekking gecreëerd om te voorkomen dat externe vocht, stof en andere stoffen het binnenste van de connector binnendringen, waardoor de normale werking van de elektrische verbinding en de veiligheid en stabiliteit van het elektrische circuit worden gegarandeerd.
Kenmerken
Hittebestendigheid en isolatie: Keramiek beschikt over uitstekende hittebestendigheid en kan stabiel werken in hoge-temperatuur omgevingen. Tegelijkertijd heeft het een hoge isolatie-eigenschap bij hoge spanning, waardoor elektrische doorslag effectief kan worden voorkomen.
Goede afsluitprestaties: Het biedt een kwalitatief hoogwaardige afsluiting en voorkomt effectief het binnendringen van gassen, vloeistoffen en stof. Hierdoor is het geschikt voor extreme omgevingen zoals vacuüm-, hoge-druk- en corrosieve omgevingen.
Hoge mechanische sterkte: Ceramiek heeft een hoge hardheid en mechanische sterkte, waardoor het bestand is tegen bepaalde mechanische belastingen en trillingen. Dit garandeert de betrouwbaarheid van de connector tijdens gebruik.
9. Keramische PTC-verwarmingselementen
PTC-verwarmingselementen bieden voordelen zoals lage thermische weerstand en hoge warmtewisselingsrendement. Bovendien zijn het automatische, temperatuurregulerende en energiebesparende elektrische verwarmers. Een van hun belangrijkste kenmerken is de veiligheidsprestatie: in elke toepassingssituatie vertonen zij geen oppervlakkige 'verkleuring' zoals bij elektrische verwarmingselementen, waardoor potentiële veiligheidsrisico's zoals brandwonden en brand ontstaan.
Een PTC-keramische verwarmer is een elektrische verwarmer die gebruikmaakt van een positieve temperatuurcoëfficiënt keramisch verwarmingselement en warmte genereert via het principe van weerstandsverwarming. Hier volgt een gedetailleerde introductie:
Werkingsprincipe
PTC-keramische verwarmers zijn gemaakt van speciale keramische materialen. Wanneer spanning wordt aangelegd, neemt hun weerstand toe naarmate de temperatuur stijgt. Wanneer de temperatuur onder het Curiepunt ligt, is de resistiviteit zeer laag en is de verwarmingssnelheid zeer hoog. Zodra het Curiepunt wordt overschreden, neemt de resistiviteit plotseling toe, waardoor de stroom daalt tot een stabiele waarde, waarmee het doel van automatische temperatuurregeling en behoud van een constante temperatuur wordt bereikt.
10. Keramische behuizing
De nieuwe keramische behuizing voor IGBT-verpakkingen maakt het mogelijk om de gateverbinding en -afvoer van alle chipunits van de IGBT te realiseren.
"Ceramic Package Housing" verwijst naar een behuizing van hoogwaardige materialen die wordt gebruikt voor de verpakking van elektronische apparaten. Hieronder volgt de relevante introductie:
Kenmerken
Uitstekende fysische eigenschappen: Het heeft hoge sterkte, uitstekende hittebestendigheid, corrosiebestendigheid, isolatie en thermische geleidbaarheid.
Uitstekende elektrische prestaties: Het kenmerkt zich door een hoge dielektrische constante, lage dielektrische verliezen en hoge elektrische isolatiesterkte, waardoor de signaaloverdrachtskwaliteit en prestatie-indicatoren van producten worden verbeterd.
Goed thermisch beheer: Dankzij de uitstekende thermische geleidbaarheid en warmteverspreiding kan warmte van de chip effectief worden afgevoerd naar de externe omgeving, waardoor de stabiliteit van de chip wordt behouden.
Hogere betrouwbaarheid: Het heeft een betere tolerantie in omgevingen zoals trillingen en schokken, waardoor gepakte producten stabiel blijven in extreme omstandigheden.
Veelvoorkomende materialen
Aluminiumoxide-keramiek: Het meest gebruikte keramische materiaal, met bepaalde mechanische sterkte en isolerende eigenschappen, maar relatief lage thermische geleidbaarheid.
Aluminiumnitride keramiek: Het heeft een hoge thermische geleidbaarheid, uitstekende dielektrische eigenschappen, hoge elektrische isolatiesterkte, stabiele chemische eigenschappen en de uitzettingscoëfficiënt komt goed overeen met die van silicium, waardoor het een ideaal substraatmateriaal is voor halfgeleiderverpakkingen.
Berylliumoxide keramiek: Het heeft uiterst hoge thermische geleidbaarheid, maar is giftig en heeft hoge productiekosten. Het wordt voornamelijk gebruikt in militaire en lucht- en ruimtevaartelektronica.
11. Keramische druk sensor
Het heeft uitstekende eigenschappen zoals corrosiebestendigheid, slagvastheid en hoge elasticiteit, en kan in direct contact komen met de meeste media. Tegelijkertijd zorgt de uiterst hoge thermische stabiliteit van keramiek ervoor dat het een temperatuurbereik van -40℃~150℃ heeft, waardoor het breed kan worden toegepast in sectoren zoals de automotive- en industriële procesbesturing.
Een keramische druk sensor is een apparaat dat de fysische eigenschappen van keramiek gebruikt om druk te meten. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg:
Werkingsprincipe
Het werkt op basis van het piezoresistieve effect. De druk wordt direct op het voorvlak van de keramische membraan uitgeoefend, waardoor deze een minieme vervorming ondervindt. De dikte-film weerstanden zijn op de achterzijde van de keramische membraan afgedrukt en verbonden om een Wheatstone-brug te vormen. Door het piezoresistieve effect van de piezoresistoren genereert de brug een voltagesignaal dat sterk lineair is met de druk en evenredig is aan de excitatiespanning.
Basisstructuur
Het bestaat voornamelijk uit drie delen: een keramische ring, een keramische membraan en een keramische deksel. De keramische membraan, als het krachtgevoelige elastische lichaam, is vervaardigd uit 95% Al₂O₃ keramiek via fijne bewerking. De keramische ring wordt gevormd door warm persen en sinteren bij hoge temperatuur. De keramische membraan en de keramische ring worden samen met glaslijm bij hoge temperatuur verwerkt via thick-film printtechnologie en hittebehandeling, om zo een komvormig elastisch krachtgevoelig lichaam met een vast omtreksrand te vormen. De keramische deksel heeft een ronde gleuf aan de onderkant, die een bepaalde afstand tot stand brengt met de membraan. Dit voorkomt dat de membraan breekt door te veel buigen tijdens overbelasting.
Kenmerken
Hoge precisie en stabiliteit: Ceramiek heeft een hoge elasticiteit, corrosiebestendigheid, slijtvastheid en weerstand tegen schok en trilling. Het werktemperatuurbereik kan variëren van -40°C tot 135°C, met hoge meetnauwkeurigheid en stabiliteit. De elektrische isolatiegraad is >2kV, het uitgangssignaal is sterk en de langtermijnstabiliteit is goed.
Goede corrosiebestendigheid: De keramische membraan kan direct in contact komen met de meeste media zonder extra bescherming, waardoor het unieke voordelen biedt in toepassingen zoals koeling, chemie en milieubescherming.
Ceramische druk sensor kan ook worden gebruikt in andere industrieën.
Het wordt veel gebruikt in procescontrole, milieucontrole, hydraulische en pneumatische apparatuur, servokleppen en transmissies, chemische en petrochemische industrie, medische instrumenten en vele andere gebieden.
12. Piezoelektrische keramiek detecteert bandenspanning
Er wordt een elektrische verbinding gemaakt tussen de piezokeramiek en de chip voor bandendrukmeting, zodat de piezokeramiek stroom kan leveren aan de chip voor bandendrukmeting. In dit bandendrukom monitoringapparaat zorgt de verandering van luchtdruk in de band tijdens het rijden van het voertuig voor vervorming van de luchtdrukblaas, waardoor op zijn beurt de piezokeramiek vervormt. De stroom die wordt opgewekt door de vervorming van de piezokeramiek wordt gebruikt om de chip voor bandendrukmeting van stroom te voorzien.
Piezokeramiek kan worden toegepast in systemen voor bandendrukdetectie, waarbij gebruik wordt gemaakt van hun uniek piezoelektrisch effect (het omzetten van mechanische druk in elektrische signalen) om de bandendruk te monitoren. Hieronder een beknopt overzicht:
Werkingsprincipe
Wanneer een band wordt opgeblazen, oefent de interne luchtdruk mechanische kracht uit op het piezokeramische element (meestal ingebed in de bandventiel of binnenband).
De piezoelektrische keramiek genereert een klein elektrisch ladingsverschil dat evenredig is met de aangelegde druk.
Dit elektrische signaal wordt verwerkt door een sensormodule (versterkt, omgezet in digitale data) en draadloos verzonden naar het voertuig's geïntegreerd systeem, dat de bandenspanning in real-time weergeeft.
13. Piezoelektrische versnellingsensor
De piezoelektrische versnellingsensor werkt op basis van het piezoelektrische effect van piezoelektrische kristallen. Piezoelektrische versnellingsensoren worden ook toegepast in veiligheidsaspecten zoals airbags, antiblokkeersystemen en tractiecontrolesystemen voor automobielen.
In de R&D- en productiefasen van nieuwe-energievoertuigen worden steeds meer nieuwe materialen en nieuwe processen toegepast, waardoor het mogelijk wordt om aan de eisen van mensen op het gebied van lichtgewicht, lage kosten, intelligentie, economie en betrouwbaarheid te voldoen. Wat betreft het gebruik van nieuwe materialen hebben keramische materialen, met hun uiteenlopende uitstekende en unieke eigenschappen, een positieve betekenis wanneer zij worden toegepast op nieuwe-energievoertuigen, voor het verminderen van het eigen gewicht van het voertuig, het verbeteren van de motorefficiëntie, het verminderen van het energieverbruik, het verlengen van de levensduur van kwetsbare onderdelen en het verbeteren van de intelligente functies van nieuwe-energievoertuigen.
EN
