Vehiculele cu energie nouă (NEVs) se referă la autovehicule care utilizează carburanți ne tradiționali, combinați cu tehnologii avansate în controlul puterii și sistemele de direcție. Aceste vehicule dispun de principii tehnice de vârf, tehnologii inovatoare și structuri noi, inevitabil conducând la actualizări și ajustări ale componentelor lor. Ca urmare, piesele structurale ceramice avansate sunt din ce în ce mai des adoptate în sectorul NEV.
1. Rulmenți ceramici pentru motor
Comparativ cu rulmenții tradiționali, rulmenții pentru motoare funcționează la viteze de rotație mai mari, necesitând materiale cu densitate mai scăzută și o rezistență superioară la uzură. În plus, curentul alternativ din motoarele electrice generează câmpuri electromagnetice fluctuante, ceea ce necesită o izolare îmbunătățită pentru a reduce coroziunea electrică provocată de descărcarea rulmenților. În plus, bilele rulmenților trebuie să aibă suprafețe extrem de netede pentru a minimiza uzura.
Rulmenții ceramici pentru motor sunt rulmenți care utilizează materiale ceramice drept componente principale, oferind avantaje semnificative în condiții de lucru cu temperaturi ridicate, viteză mare și sarcină intensă. Mai jos este prezentată o introducere detaliată:
Materiale principale
Nitrid de siliciu (Si₃N₄): Este un material frecvent utilizat pentru rulmenți ceramici de motor. Are o rezistență ridicată, o bună rezistență la uzură și o excelentă rezistență la temperaturi înalte, putând funcționa stabil la temperaturi de până la 1200℃. În același timp, are o densitate relativ scăzută, ceea ce contribuie la reducerea greutății rulmentului.
Carbura de siliciu (SiC): Carbura de siliciu are, de asemenea, duritate ridicată, rezistență la temperatură înaltă și conductibilitate termică bună. Poate menține proprietăți mecanice și rezistență la uzură bune în condiții dificile de lucru și este frecvent utilizată în aplicații unde se impun cerințe mai mari privind performanța rulmenților.
2. Substrat de cupru pe bază de ceramică
Conductibilitate termică ridicată, coeficient scăzut de dilatare termică, sudabilitate excelentă, rezistență la temperatură înaltă, izolare electrică superioară și rezistență deosebită la șoc termic.
① Substraturi de cupru pe bază de ceramică din nitridă de aluminiu (AlN) pentru faruri ale vehiculelor electrice.
② Substraturi din nitridă de siliciu (Si₃N₄) pentru module IGBT.
③ Substraturi ceramice din alumină (Al₂O₃) pentru senzori și amortizoare auto.
3. Plăcuțe de frână ceramice pentru sisteme de frânare
Frânele din carbura de carbon ceramică au densitate scăzută, rezistență ridicată, performanță stabilă la frecare, uzură minimă, raport de frânare ridicat, rezistență excepțională la căldură și durată mare de funcționare.
Materialul este un ceramic compozit armat sintetizat din fibră de carbon și carburi de siliciu (SiC) la 1700°C. Această compoziție avansată nu oferă doar o rezistență excelentă la temperaturi înalte, ci reduce și greutatea cu peste 50% comparativ cu discurile de frână tradiționale de aceeași dimensiune.
Avantaje
Performanță excelentă de frânare: Datorită unui coeficient de frecare ridicat și stabil, chiar și atunci când temperatura discului de frână atinge 650°C, coeficientul de frecare al pastilelor de frână ceramice poate fi menținut la aproximativ 0,45 - 0,55, asigurând o bună performanță de frânare și reducând distanța de oprire.
Durată lungă de viață: Durata de utilizare a pastilelor de frână obișnuite este de sub 60.000 km, în timp ce cea a pastilelor de frână ceramice poate depăși 100.000 km. În plus, pastilele de frână ceramice nu vor lăsa zgârieturi pe discul de frână, ceea ce poate prelungi durata de viață a discului original cu 20%.
Fără zgomot și confortabil: Deoarece nu conțin componente metalice, evită zgomotul anormal generat de frecarea dintre plăcuțele de frână metalice tradiționale și componentele conjugate, oferind un mediu liniștit de condus.
Produce mai puțină praf de frână: Plăcuțele de frână ceramice generează mai puțină praf decât plăcuțele semi-metalice tradiționale, ceea ce ajută la menținerea curățeniei la roți și reduce timpul și costurile de întreținere.
Rezistență și disipare excelentă a căldurii: Au o rezistență excelentă la căldură și stabilitate termică, iar căldura generată în timpul frânării poate fi disipată rapid, asigurând stabilitatea performanțelor de frânare și îmbunătățind siguranța vehiculului.
4. Acoperire ceramică
① Acoperire ceramică pentru vopseaua mașinii
Proprietăți și beneficii cheie:
Protecție excepțională: Acționează ca o barieră sacrificială împotriva contaminanților ambientali:
Radiații UV: Reduce semnificativ oxidarea și decolorarea vopselei.
Pete chimice: Rezistă daunelor cauzate de excremente acide de păsări, insecte, rășină de copac și săruri de dezgheț.
Microștiri și urme în formă de vârtej: Oferă o duritate crescută (9H+) comparativ cu vopseaua transparentă sau ceara, oferind o rezistență mai bună la ușorul șlefuire (deși nu este rezistent la zgârieturi).
Pată de apă: Reduce riscul ca depunerile minerale să pătrundă în vopsea.
Hidrofobie superioară și efect autoneturător:
Creează o suprafață extrem de rezistentă la apă. Apa se transformă în picături compacte și se scurge ușor, luând cu ea praful și murdăria afânată.
Facilitează curățarea vehiculului și reduce frecvența spălărilor necesare.
Luciu și adâncime crescută:
Creează un luciu profund și reflectiv, de aspect umezit, care depășește în calitate cearurile sau sigilanții tradiționali.
Acoperirea îmbunătățește claritatea și adâncimea culorii vopselei de sub ea.
Durabilitate Pe Termen Larg:
Spre deosebire de cearurile tradiționale (care rezistă câteva săptămâni) sau sigilanții sintetici (care rezistă câteva luni), acoperirile ceramice oferă o protecție care durează de obicei între 1 și 5 ani (sau mai mult), în funcție de calitatea produsului, aplicare, întreținere și condițiile de mediu.
② Acoperire ceramică pentru sistemul de evacuare
③ Acoperiș termoizolant ceramic
5. Releu ceramic de înaltă tensiune
① În vehiculele tradiționale cu motor cu combustie internă, releele sunt utilizate pe scară largă în sistemele de control, pornire, aer condiționat, iluminat, ștergătoare, sisteme de injecție a combustibilului, pompe de ulei, geamuri electrice, scaune electrice, borduri electronice și sisteme de diagnostic. Aceste relee auto tradiționale sunt produse de joasă tensiune, care funcționează de regulă într-un interval de 12-48V.
② În vehiculele cu energie nouă (NEV), releele sunt utilizate în principal în medii de curent continuu de înaltă tensiune, controlând circuite de curent continuu cu intensitate mare. Acestea au specificații diverse și producții mici, necesitând adesea tehnici flexibile de fabricație.
6. Condensator ceramic
În vehiculele cu energie nouă, condensatorii ceramici cu pierderi mici sunt utilizați în principal în sistemele de electronica de putere, cum ar fi sistemele de acționare electrică, posturile de încărcare și sistemele de gestionare a bateriilor (BMS). Aplicațiile principale includ:
① Conversii DC-DC și Invertoare
Funcție: Să acționeze ca niște condensatori de filtrare pentru reducerea pierderilor de energie în circuite și pentru îmbunătățirea eficienței conversiei energetice.
② Stații de încărcare
Funcție: Să acționeze ca niște condensatori supresori de zgomot pentru reducerea interferențelor de curent și pentru creșterea eficienței încărcării.
③ Sisteme de Management al Bateriei (BMS)
Funcție: Stabilizează tensiunea de ieșire a bateriei, prelungind durata de viață a ciclului bateriei și asigurând siguranța.
④ Principalele Avantaje ale Condensatorilor Ceramici cu Pierderi Mici
Rezistență la temperaturi ridicate
Rezistență la înaltă tensiune
Performanță la frecvență înaltă
Rol esențial în sistemele de control electronic ale vehiculelor NEV
7. Siguranță fuzibilă ceramică
① Funcția de protecție a circuitului
② Capacitatea de a suporta sarcina și rezistența la impulsuri
③ Funcția de siguranță
Un siguranță fuzibilă ceramică este un tip de siguranță fuzibilă care utilizează un material ceramic drept carcasă și are funcția de protejare a circuitelor electrice. Iată o introducere detaliată:
Structură și principiu
Structura de bază: Este compusă în principal dintr-un tub ceramic, capace metalice la capete, un element fuzibil și nisip de cuarț. Tubul ceramic oferă rezistență la temperaturi înalte și izolare. Capacele metalice sunt utilizate pentru conexiunea electrică. Elementul fuzibil este partea centrală care se topește în cazul unui curent excesiv. Nisipul de cuarț din interiorul tubului poate absorbi energia arcului electric și poate stinge arcul electric.
Principiul de funcționare: Atunci când circuitul are o defecțiune de supracurent sau scurtcircuit, elementul fuzibil generează căldură datorită creșterii curentului și se topește. În acest moment, nisipul de cuarț din tub absoarbe rapid energia arcului electric, stinge arcul și înconjoară zgura metalică pentru a preveni împroșpierea, realizând astfel o întrerupere sigură a circuitului și protejând siguranța echipamentelor și a circuitelor.
8. Conector Etanș Ceram
Inelul de etanșare este situat chiar sub capacul bateriei și este utilizat pentru a forma o conexiune etanșă și conductivă între capacul bateriei de alimentare și polul acesteia. Asigură faptul că bateria are o performanță bună de etanșare, previne scurgerea electrolitului și oferă un mediu etanș optim pentru reacția internă a bateriei. În același timp, poate juca și rolul de decomprimare și amortizare atunci când capacul bateriei este apăsat, garantând funcționarea normală a componentelor interne ale bateriei și oferind o garanție importantă pentru durata de viață și siguranța acesteia.
Un conector etanșat cu ceramică este un tip de conector care utilizează materiale ceramice ca element principal pentru a realiza o conexiune etanșată, ceea ce poate asigura izolarea electrică și poate preveni pătrunderea mediilor externe. Mai jos este o introducere detaliată:
Structură și principiu
Structura de bază: De obicei este compusă dintr-un corp ceramic, electrozi metalici și componente de etanșare. Corpul ceramic oferă rezistență la temperatură înaltă, izolare și rezistență mecanică. Electrozi metalici sunt utilizați pentru conexiunea electrică și sunt bine legați de corpul ceramic prin procese precum metalizarea și lipirea. Componentele de etanșare, cum ar fi garnituri sau materiale de etanșare, sunt utilizate pentru a îmbunătăți performanța de etanșare, asigurând astfel că conectorul poate menține o etanșare corespunzătoare în diferite condiții de mediu.
Principiu de Funcționare: Caracteristicile intrinseci ale ceramicii, cu densitate mare și porozitate scăzută, pot bloca eficient trecerea gazelor și lichidelor. În același timp, prin proiectarea și prelucrarea precisă a interfeței dintre corpul ceramic și electrozii metalici, precum și utilizarea unor materiale adecvate de etanșare, se formează o etanșare fiabilă care împiedică pătrunderea umidității, prafului și altor substanțe din exterior în interiorul conectorului, asigurând astfel funcționarea normală a conexiunii electrice și siguranța și stabilitatea circuitului electric.
Caracteristici
Rezistență la Temperatură Ridicată și Izolare: Ceramica are o excelentă rezistență la temperatură ridicată și poate funcționa stabil în medii cu temperatură înaltă. În același timp, oferă performanțe de izolare la tensiune înaltă, prevenind eficient descărcările electrice.
Performanță Bună de Etanșare: Poate oferi un efect de etanșare de înaltă calitate, prevenind eficient intrarea gazelor, lichidelor și a prafului, fiind potrivită pentru medii dure precum vidul, presiunea ridicată și mediile corozive.
Rezistență Mecanică Ridicată: Ceramica are o duritate și rezistență mecanică mare, putând suporta anumite solicitări și vibrații mecanice, garantând fiabilitatea conectorului în timpul utilizării.
9. Încălzitor Ceramic PTC
Încălzitoarele PTC au avantajele unei rezistențe termice reduse și a unei eficiențe ridicate de schimb de căldură, fiind încălzitoare electrice automat regulate termic și economisitoare de energie. Una dintre caracteristicile lor proeminente o reprezintă siguranța în funcționare: în orice scenariu de utilizare, nu vor produce fenomenul de „înroșire” a suprafeței, caracteristic încălzitoarelor cu țeavă electrică, care poate cauza pericole potențiale, cum ar fi arsuri sau incendii.
Un încălzitor ceramic PTC este un încălzitor electric care utilizează un element de încălzire ceramic cu coeficient pozitiv de temperatură și generează căldură prin principiul încălzirii rezistive. Mai jos este o introducere detaliată:
Principiul de funcționare
Încălzitoarele ceramice PTC sunt fabricate din materiale ceramice speciale. Atunci când se aplică o tensiune, rezistența lor crește odată cu temperatura. Atunci când temperatura este sub punctul Curie, rezistivitatea este foarte scăzută, iar viteza de încălzire este foarte rapidă. Odată ce temperatura depășește punctul Curie, rezistivitatea crește brusc, determinând scăderea curentului la o valoare stabilă, realizând astfel scopul controlului automat al temperaturii și menținerii unei temperaturi constante.
10. Carcasă Ceramică
Noua carcasă ceramică pentru ambalarea IGBT poate realiza conectarea și extragerea porții tuturor unităților de cip IGBT.
"Carcasă Ceramică" se referă la o carcasă realizată din materiale de înaltă performanță, utilizată pentru ambalarea dispozitivelor electronice. Mai jos este introducerea relevantă:
Caracteristici
Proprietăți fizice excelente: Prezintă o rezistență ridicată, o rezistență termică și la coroziune deosebită, izolare și conductibilitate termică bună.
Performanță electrică superioară: Prezintă o constantă dielectrică ridicată, pierderi dielectrice reduse și o înaltă rezistență a izolației electrice, ceea ce contribuie la îmbunătățirea calității și a indicatorilor de performanță ai produselor.
Gestionare termică bună: Conductibilitatea termică și performanțele de difuzie termică excelente pot transfera eficient căldura de la cip către mediul extern, menținând stabilitatea cipului.
Fiabilitate mai mare: Prezintă o toleranță mai bună în condiții de vibrații și șocuri, garantând astfel faptul că produsele ambalate își pot menține stabilitatea în medii dificile.
Materiale comune
Ceramică din alumină: Cel mai utilizat material ceramic, cu o anumită rezistență mecanică și proprietăți de izolare, dar cu o conductibilitate termică relativ scăzută.
Ceramica de nitridă de aluminiu: Are o conductivitate termică ridicată, proprietăți dielectrice excelente, o înaltă rezistență la izolare electrică, proprietăți chimice stabile, iar coeficientul său de dilatare termică se potrivește bine cu cel al siliciului, făcându-l un material ideal pentru substrat în ambalarea semiconductorilor.
Ceramica de oxid de beriliu: Are o conductivitate termică extrem de ridicată, dar este toxică și are costuri mari de producție, fiind utilizată în principal în dispozitive electronice militare și aerospace.
11. Senzor de presiune ceramic
Are caracteristici excelente, cum ar fi rezistența la coroziune, rezistența la șocuri și elasticitate ridicată și poate fi în contact direct cu majoritatea mediilor. În același timp, stabilitatea termică extrem de ridicată a ceramicii îi permite să aibă o gamă de temperaturi de funcționare între -40℃ și 150℃, astfel că poate fi utilizată pe scară largă în domenii precum industria auto și controlul proceselor industriale.
Un senzor de presiune ceramic este un dispozitiv care utilizează proprietățile fizice ale ceramicii pentru a măsura presiunea. Mai jos este o introducere detaliată:
Principiul de funcționare
Funcționează pe baza efectului piezorezistiv. Presiunea este aplicată direct pe suprafața frontală a membranei ceramice, determinând o deformare foarte mică. Rezistorii cu film gros sunt imprimați pe partea din spate a membranei ceramice și sunt conectați pentru a forma o punte Wheatstone. Datorită efectului piezorezistiv al rezistorilor piezorezistenți, puntea generează un semnal de tensiune care este foarte liniar în raport cu presiunea și, de asemenea, proporțional cu tensiunea de excitație.
Structură Basică
Este compus în principal din trei părți: un inel ceramic, o membrană ceramică și o carcasă ceramică. Membrana ceramică, ca element elastic de măsurare a forței, este realizată din ceramică Al₂O₃ de 95% prin prelucrare fină. Inelul ceramic este format prin turnare la cald și sinterizare la temperatură ridicată. Membrana ceramică și inelul ceramic sunt coapte împreună cu pastă de sticlă la temperatură ridicată, prin tehnologia de imprimare în strat gros și tratare termică, formând un corp elastic în formă de cupă cu periferie fixă pentru măsurarea forței. Carcasa ceramică are un canal circular în partea de jos, care formează un anumit spațiu cu membrana, prevenind astfel spargerea membranei cauzată de încovoierea excesivă în timpul suprasarcinii.
Caracteristici
Precizie și Stabilitate Ridicată: Ceramica are o elasticitate ridicată, rezistență la coroziune, uzură, precum și la șocuri și vibrații. Gama de temperaturi de funcționare poate ajunge între -40°C și 135°C, oferind o precizie și stabilitate ridicată a măsurătorilor. Gradul de izolare electrică este >2kV, semnalul de ieșire este puternic, iar stabilitatea pe termen lung este bună.
Rezistență Bună la Coroziune: Membrana ceramică poate fi în contact direct cu majoritatea mediilor, fără protecție suplimentară, ceea ce îi conferă avantaje unice în aplicații precum refrigerarea, industria chimică și protecția mediului.
Senzorul de Presiune Ceramic poate fi utilizat și în alte industrii.
Este utilizat în mod frecvent în controlul proceselor, controlul mediului, echipamentele hidraulice și pneumatice, valvele servomotoare și transmisiile, industria chimică, instrumentele medicale și multe alte domenii.
12. Ceramica Piezoelectrică Detectează Presiunea în Pneuri
O conexiune electrică este stabilită între ceramica piezoelectrică și cipul de monitorizare a presiunii din pneuri, astfel încât ceramica piezoelectrică poate furniza energie cipului de monitorizare a presiunii din pneuri. În acest dispozitiv de monitorizare a presiunii din pneuri, modificarea presiunii aerului din pneul vehiculului în timpul conducerii vehiculului determină deformarea membranei de presiune, ceea ce duce, la rândul său, la deformarea ceramicii piezoelectrice. Curentul generat prin deformarea ceramicii piezoelectrice este utilizat pentru a furniza energie cipului de monitorizare a presiunii din pneuri.
Ceramica piezoelectrică poate fi utilizată în sisteme de detectare a presiunii din pneuri, valorificând efectul său piezoelectric unic (transformarea presiunii mecanice în semnale electrice) pentru monitorizarea presiunii din pneuri. Iată un rezumat concis:
Principiul de funcționare
Atunci când un pneu este umflat, presiunea internă a aerului exercită o forță mecanică asupra elementului de ceramică piezoelectrică (de obicei integrat în valvele pneului sau în îmbrămintea interioară).
Ceramica piezoelectrică generează o sarcină electrică mică proporțională cu presiunea aplicată.
Acest semnal electric este procesat de un modul senzor (amplificat, convertit în date digitale) și transmis fără fir către sistemul de bord al vehiculului, care afișează presiunea reală din pneuri.
13. Senzor Piezoelectric de Accelerare
Senzorul piezoelectric de accelerare funcționează pe baza efectului piezoelectric al cristalelor piezoelectrice. Senzorii piezoelectrici de accelerare sunt utilizați și în aspectele privind siguranța, cum ar fi airbag-urile, sistemele de frânare anti-blocare și sistemele de control al tracțiunii la autovehicule.
În etapele de cercetare-dezvoltare și producție ale vehiculelor cu energie nouă, se adoptă din ce în ce mai multe materiale și procese noi, ceea ce face posibilă satisfacerea cerințelor oamenilor față de vehiculele cu energie nouă în privința ușurinței, costurilor reduse, inteligenței, eficienței economice și fiabilității. În ceea ce privește utilizarea materialelor noi, materialele ceramice, datorită proprietăților lor excelente și unice, atunci când sunt aplicate la vehiculele cu energie nouă, au o semnificație pozitivă în reducerea propriei greutăți a vehiculului, îmbunătățirea eficienței motorului, reducerea consumului de energie, creșterea duratei de viață a pieselor vulnerabile și îmbunătățirea funcțiilor inteligente ale vehiculelor cu energie nouă.
EN
