Возила на нову енергију (NEV-ови) су возила која користе нетрадиционална горива, у комбинацији са напредним технологијама у системима управљања енергијом и вожње. Ова возила имају техничке принципе, иновативне технологије и нове структуре, што неизбежно доводи до надоградње и прилагођавања њихових компонената. Стога, напредне структурне керамичке делове све више усваја NEV индустрија.
1. Мотор керамички лежајеви
У поређењу са традиционалним лежајима, моторни лежаји раде на вишим брзинама ротације, чиме се захтевају материјали са нижом густином и бољом отпорношћу на хабање. Такође, наизменична струја у електромоторима ствара флуктуираја електромагнетна поља, чиме се захтева побољшана изолација како би се спречила електрична корозија изазвана електричним празнењем кроз лежаје. Такође, куглице лежаја морају имати ултра глатке површине како би се минимизирало хабање.
Керамички моторни лежаји су лежаји који као главне компоненте користе керамичке материјале, који имају значајне предности у условима рада са високим температурама, високим брзинама и великим оптерећењима. У наставку је дат детаљнији опис:
Glavni materijali
Силицијум нитрид (Si₃N₄): То је често коришћени материјал за керамичке моторне лежаје. Има високу чврстоћу, добру отпорност на хабање и изузетну отпорност на високе температуре, а може стабилно радити на температурама до 1200℃. Такође, има релативно ниску густину, што помаже у смањењу тежине лежаја.
Silikon karbid (SiC): Silikon karbid takođe poseduje visoku tvrdoću, otpornost na visoke temperature i dobru termalnu provodljivost. Može održavati dobre mehaničke osobine i otpornost na habanje u teškim radnim uslovima, često se koristi u situacijama gde se postavljaju viši zahtevi za performansama ležajeva.
2. Keramičke bakarne podloge
Visoka termalna provodljivost, nizak koeficijent toplotnog širenja, odlična lemljivost, otpornost na visoke temperature, superiorna električna izolacija i izuzetna otpornost na termički šok.
① Aluminijum nitrid (AlN) keramičke bakarne podloge za farove novih energetskih vozila.
② Silikon nitrid (Si₃N₄) podloge za IGBT module.
③ Alumina (Al₂O₃) keramičke podloge za automobilske senzore i amortizere.
3. Keramičke kočione pločice za kočione sisteme
Kočioni sistemi od ugljeničnog keramike imaju nisku gustinu, visoku čvrstoću, stabilnu koeficijent trenja, minimalno trošenje, visok odnos kočenja, izuzetnu otpornost na toplotu i dug vek trajanja.
Materijal je armirani kompozitni keramika sintetisana od ugljeničnih vlakana i silicijum karbida (SiC) na 1700°C. Ova napredna struktura ne obezbeđuje samo izuzetnu otpornost na visoke temperature, već takođe smanjuje težinu za više od 50% u poređenju sa tradicionalnim diskovima iste veličine.
Предности
Izvrsna performansa kočenja: Zahvaljujući visokom i stabilnom koeficijentu trenja, čak i kada temperatura diska dostigne 650°C, koeficijent trenja keramičkih kočionih pločica može ostati na nivou od oko 0,45 - 0,55, što osigurava dobru performansu kočenja i skraćuje zaustavni put.
Dug vek trajanja: Vek trajanja običnih kočionih pločica je manji od 60.000 kilometara, dok keramičke kočione pločice mogu dostići više od 100.000 kilometara. Osim toga, keramičke kočione pločice ne ostavljaju ogrebotine na kočionom disku, što može produžiti vek trajanja originalnog diska za 20%.
Ниска шума и удобност: Како немају металне делове, избегавају ненормалну шуму коју узрокује трење традиционалних металних кочионих пакнова и делова са којима се удружују, обезбеђујући тихо возење.
Манје кочионе прашине: Керамички кочиони пакнови производе мање кочионе прашине у односу на традиционалне пола-металне пакнове, што помаже у одржавању чистих точкова и смањује време и трошкове одржавања.
Добра отпорност на топлоту и расипање топлоте: Имају изузетну отпорност на топлоту и термичку стабилност, а такође могу брзо да расипају топлоту настalu кочењем, обезбеђујући стабилност кочионих перформанси и побољшавајући безбедност возила.
4. Керамички премаз
① Керамички премаз за аутомобиле
Кључна својства и предности:
Изузетна заштита: Делује као жртвенa баријера против загађујућих материја из животне средине:
УВ зрачење: Значајно смањује оксидацију и блеђење лака.
Хемијске мрље: Отпоран на оштећења од киселих изметака птица, прскања инсеката, смоле са дрвећа и путног соли.
Manje ogrebotine i vrtložni tragovi: Nudí veću tvrdoću (9H+) u poređenju sa lakom ili voskom, nudeći bolju otpornost na blage oštećenja (iako nije otporan na ogrebotine).
Mrlje od vode: Smanjuje rizik od taloženja minerala u boji.
Superiorna hidrofobnost i efekat samoočišćavanja:
Stvara izuzetno vodootpornu površinu. Voda se skuplja u čvrste kapi i lako odlazi, noseći sa sobom labavi prljavštinu i prašinu.
Čini vozilo znatno lakšim za čišćenje i smanjuje učestalost pranja.
Poboljšan sjaj i dubina:
Stvara jedinstven, dubok i reflektujući sjaj "mokrog izgleda" koji nadmašuje tradicionalne voskove ili zaptivke.
Prevlake poboljšavaju jasnoću i dubinu boje osnovnog laka.
Trajanje na dugi rok:
Za razliku od tradicionalnih voskova (traju nedeljama) ili sintetskih zaptivki (traju mesecima), keramičke prevlake nude zaštitu koja obično traje 1 do 5 godina (ili više), u zavisnosti od kvaliteta proizvoda, primene, održavanja i izloženosti spoljašnoj sredini.
② Keramička prevlaka za izduvni sistem
③ Керамички термални изолациони премаз
5. Високонапонско керамичко реле
① У традиционалним возилима са термодинамичким моторима, релеа се често користе у системима управљања, стартовања, клима уређаја, светала, бришача, система за убризгавање горива, пумпи за уље, електричним прозорима, електричним седиштима, електронским командним таблама и системима дијагностике. Ова конвенционална аутомобилска релеа су ниског напона, обично раде у опсегу од 12-48V.
② У возилима на нови облик енергије (NEV), релеа се углавном користе у високонапонским једносмерним струјним колима, контролишући кола са великим јачинама струје. Карактеришу се разноврсним спецификацијама и малим серијама производње, често захтевајући флексибилне технике производње.
6. Керамички кондензатор
У возилима на нови облик енергије, керамички кондензатори са малим губицима углавном се користе у системима енергетских електроника као што су електрични погонски системи, колоне за пуњење и системи управљања батеријама (BMS). Основне примене укључују:
① Конвертори једносмерне струје и инвертори
Funkcija: Da služe kao filter kondenzatori za smanjenje gubitaka energije u kola i poboljšanje efikasnosti konverzije energije.
② Punjenje baterija
Funkcija: Da deluju kao kondenzatori za potiskivanje buke kako bi ublažili smetnje u struji i poboljšali efikasnost punjenja.
③ Sistemi upravljanja baterijama (BMS)
Funkcija: Stabilizacija izlaznog napona baterije, produžava vek trajanja ciklusa baterije i obezbeđuje sigurnost.
④ Ključne prednosti keramičkih kondenzatora sa niskim gubicima
Visoko otpornost na visoke temperature
Otpornost na visoki napon
Visokofrekventni rad
Ključna uloga u elektronskim kontrolnim sistemima NEV-a
7. Keramički osigurač
① Функција заштите кола
② Носећа способност и отпор на импулсе
③ Безбедносна функција
Керамички осигурач је тип осигурача који користи керамички материјал као кућиште и има функцију заштите електричних кола. У наставку је детаљније објашњење:
Struktura i princip rada
Основна структура: Састоји се првенствено од керамичке цеви, металних завртница, топљивог елемента и кварцног песка. Керамичка цев обезбеђује отпорност на високу температуру и изолацију. Металне завртнице се користе за електричну везу. Топљиви елемент је главни део који се топи када дође до претеране струје. Кварцни песак унутар цеви може да апсорбује енергију лука и угаси лук.
Принцип рада: Када струјни круг има прекомерну струју или кратки спој, жица топљивог елемента се загрева због повећања струје и топи. У том тренутку, кварцни песак у цеви брзо упија енергију електричног лука, гаси лук и заобла сувише течан метал да би се спречило прскање, чиме се остварује безбедно прекидање струјног круга и штите опрема и електрични уређаји.
8. Порцелански запушени конектор
Zaptivni prsten se nalazi odmah ispod poklopca baterije i koristi se za formiranje zaptivenog i provodnog spoja između poklopca pogonske baterije i pola. On osigurava da baterija ima dobru zaptivnu sposobnost, sprečava curenje elektrolita i obezbeđuje dobro zaptiven ambijent za unutrašnju reakciju baterije. Istovremeno, takođe ima ulogu dekomprimacije i amortizacije kada se pritisne poklopac baterije, čime se osigurava normalno funkcionisanje unutrašnjih komponenti baterije i obezbeđuje važna garancija za vek trajanja i bezbednost baterije.
Keramički zaptiveni konektor je vrsta konektora koji koristi keramičke materijale kao osnovu za ostvarivanje zaptivenog spoja, što može osigurati električnu izolaciju i sprečiti prodor spoljašnih medija. U nastavku sledi detaljan opis:
Struktura i princip rada
Основна структура: Обично се састоји од керамичког тела, металних електрода и делова за запушњавање. Керамичко тело обезбеђује отпорност на високе температуре, изолацију и механичку чврстоћу. Металне електроде се користе за електричну везу и чврсто су повезане са керамичким телом путем процеса као што су метализација и лемљење. Компоненте за запушњавање, као што су подлоге или запушни материјали, користе се за даље побољшање запушног учинка, како би се осигурало да конектор може одржавати добар степен запушености у различитим условима.
Принцип рада: Висока густина и ниска порозност керамике ефективно блокирају пролаз гасова и течности. Уз то, прецизним дизајном и обрадом интерфејса између керамичког тела и металних електрода, као и употребом одговарајућих запушних материјала, постиже се поуздано запушивање које спречава продор влаге, прашине и других супстанци из спољашње средине у унутрашњост конектора, чиме се осигурава нормално функционисање електричног споја и безбедност и стабилност електричног кола.
Карактеристике
Отпорност на високу температуру и изолација: Керамика има изузетну отпорност на високе температуре и може стабилно радити у условима високе температуре. Истовремено, поседује изолациону способност при високом напону, чиме ефективно спречава електрични проаран.
Dobar stepen zaptivanja: Može postići visokokvalitetno zaptivanje, efikasno sprečavajući prodor gasova, tečnosti i prašine, prikladan za ekstremne uslove kao što su vakuum, visoki pritisak i korozivna okruženja.
Visoka mehanička čvrstoća: Keramika poseduje visoku tvrdoću i mehaničku čvrstoću, može izdržati određeni mehanički napon i vibracije, osiguravajući pouzdanost konektora u toku upotrebe.
9. Keramički grejač PTC
Grejači PTC imaju prednosti niskog toplotnog otpora i visoke efikasnosti razmene toplote, automatski održavaju konstantnu temperaturu i štede energiju. Jedna od njihovih izraženih karakteristika je bezbednost: u bilo kojoj situaciji upotrebe, neće proizvesti pojavu „žarenja“ na površini kao kod grejača sa grejnim telima, što može izazvati potencijalne opasnosti poput opekotina i požara.
PTC керамички грејач је електрични грејач који користи керамички отпорни елемент са позитивним температурним коефицијентом и ствара топлоту коришћењем принципа отпорног загревања. Испод је детаљно објашњење:
Princip rada
PTC керамички грејачи направљени су од специјалних керамичких материјала. Када се примени напон, њихов отпор расте са повећањем температуре. Када је температура испод Кјуријеве тачке, отпорност је веома мала, а брзина загревања веома велика. Чим температура пређе Кјуријеву тачку, отпорност нагло порасте, узрокујући пад струје до стабилне вредности, чиме се постиже аутоматска контрола температуре и одржавање сталне температуре.
10. Керамички кућишта
Ново керамичко кућиште за паковање IGBT-а омогућава повезивање и извођење свих чип јединица IGBT-а.
"Керамичко кућиште" подразумева кућиште од високоперформантних материјала које се користи за паковање електронских уређаја. Испод се налази релевантно објашњење:
Карактеристике
Izvrstan fizička svojstva: Ima visoku čvrstoću, izuzetnu otpornost na toplotu, otpornost na koroziju, izolaciju i toplotnu provodljivost.
Superiorna električna svojstva: Obeležava se visokom dielektričnom konstantom, niskim dielektričnim gubicima i visokom električnom izolacionom čvrstoćom, što pomaže u poboljšanju kvaliteta prenosa signala i performansnih pokazatelja proizvoda.
Dobar toplotni menadžment: Njegova izuzetna toplotna provodljivost i performanse difuzije toplote mogu učinkovito prenositi toplotu sa čipa na spoljašnju sredinu, čime se održava stabilnost čipa.
Veća pouzdanost: Ima bolju izdržljivost u uslovima vibracija i udara, čime se osigurava stabilnost pakovanih proizvoda u teškim uslovima.
Uobičajeni materijali
Aluminijumska keramika: Najčešće korišćeni keramički materijal, sa određenom mehaničkom čvrstoćom i izolacionim svojstvima, ali relativno niskom toplotnom provodljivošću.
Церамика алуминијум нитрида: Има високу топлотну проводљивост, изузетна диелектрична својства, високу електричну изолациону чврстоћу, стабилна хемијска својства, а коефицијент топлотног ширења усклађен је са силицијумом, чиме представља идеални супстратни материјал за паковање полупроводника.
Церамика берилijум оксида: Има изузетно високу топлотну проводљивост али је токсична и има високе трошкове производње, углавном се користи у војним и аерокосмичким електронским уређајима.
11. Церамички сензор притиска
Има изузетна својства као што су отпорност на корозију, отпорност на удар и висока еластичност, а може бити у директном контакту са већином медија. Уз то, екстремно висока термичка стабилност церамика омогућава му радни температурни опсег од -40℃~150℃, тако да се може широко користити у областима као што су аутомобилска индустрија и индустријска процесна контрола.
Церамички сензор притиска је уређај који користи физичка својства церамика за мерење притиска. У наставку је детаљније објашњен:
Princip rada
Ради на принципу пјезоотпорног ефекта. Притисак се директно примењује на предњу површину керамичке мембране, чиме изазива мали деформисање. Отпорници дебелог филма штампани су на задњој страни керамичке мембране и повезани су тако да формирају Витстонов мост. Због пјезоотпорног ефекта пјезоотпорника, мост генерише сигнализациони напон који је високо линеаран у односу на притисак и пропорционалан узбудном напону.
Osnovna struktura
Углавном се састоји од три дела: керамичког прстена, керамичке мембране и керамичке поклопца. Керамичка мембрана, као еластично тело које осећа силу, направљена је од 95% Al₂O₃ керамике путем фине обраде. Керамички прстен је формиран горућим пресовањем и високотемпературним синтеровањем. Керамичка мембрана и керамички прстен заједно се запаљују помоћу пасте од стакла на високој температури путем дебелослојног штампања и технологије термичког топљења, како би се формирао шољасто еластичан тело које осећа силу са фиксним ободом. Керамички поклопац има кружни жљеб на дну који формира одређену празнину са мембраном, чиме се спречава пуцање мембране услед претераног савијања током претераног оптерећења.
Карактеристике
Висока прецизност и стабилност: Керамика има високу еластичност, отпорност на корозију, отпорност на хабање и отпорност на удах и вибрације. Радни температурни опсег може достићи -40°C до 135°C, са високом тачношћу мерења и стабилношћу. Степен електричне изолације је >2kV, излазни сигнал је јак, а дугорочна стабилност је добра.
Добра отпорност на корозију: Керамичка мембрана може директно да контактира са већином медија без додатне заштите, чиме има јединствене предности у применама као што су хлађење, хемија и заштита животне средине.
Керамички сензор притиска такође може бити коришћен у другим индустријама.
Примењује се у процесној контроли, контроли животне средине, хидрауличним и пнеуматским уређајима, серво вентилима и трансмисијама, хемијској индустрији, медицинским инструментима и многим другим областима.
12. Пијезо керамика детектује притисак у гумама
Електрична веза се успоставља између пјезоелектричне керамике и чипа за надзор притиска у гумама, тако да пјезоелектрична керамика може да напаја чип за надзор притиска у гумама. У овом уређају за надзор притиска у гумама, промена ваздушног притиска у возачкој гуми током вожње возила узрокује деформацију ваздушног мембране, што на крају узрокује деформацију пјезоелектричне керамике. Струја генерисана деформацијом пјезоелектричне керамике користи се за напајање чипа за надзор притиска у гумама.
Пјезоелектрична керамика се може применити у системима за детекцију притиска у гумама, користећи свој јединствен пјезоефекат (претварање механичког притиска у електричне сигнале) за праћење притиска у гумама. Ево кратког прегледа:
Princip rada
Када се гума напуни ваздухом, унутрашњи ваздушни притисак врши механички притисак на елемент од пјезоелектричне керамике (обично уграђен у вентил гуме или унутрашњи слој).
Пиезоелектрична керамика генерише мали електрични наплат пропорционалан притиску.
Овај електрични сигнал обрађује сензорски модул (ујачаван, претворен у дигиталне податке) и преноси се бежично у бордови систем возила, који приказује притисак у гумама у реалном времену.
13. Пиезоелектрички сензор забрзања
Сензор пиезоелектричног убрзања ради на основу пиезоелектричког ефекта пиезоелектричних кристала. Пиезоелектрични сензори забрзања се такође примењују у аспектима безбедносне перформанси као што су аутомобилске ваздушне јастуке, анти-блокирајући кочни системи и системи за контролу тракције.
Na stadijama istraživanja i proizvodnje novih energetskih vozila, sve više se koriste novi materijali i nove tehnologije, što omogućava zadovoljenje zahteva ljudi u pogledu lagane konstrukcije, niske cene, inteligencije, ekonomičnosti i pouzdanosti novih energetskih vozila. U pogledu korišćenja novih materijala, keramički materijali, zahvaljujući svojim različitim izuzetnim i jedinstvenim svojstvima, imaju pozitivan značaj kada se primenjuju na nova energetska vozila za smanjenje sopstvene težine vozila, poboljšanje efikasnosti elektromotora, smanjenje potrošnje energije, povećanje veka trajanja delova sklonih trošenju i unapređenje inteligentnih funkcija novih energetskih vozila.
EN
