Nya energifordon (NEVs) syftar på fordon som använder icke traditionella bränslen, kombinerat med avancerad teknik för effektreglering och driftsystem. Dessa fordon har spetskompetens inom tekniska principer, innovativ teknik och innovativa strukturer, och leder ofrånkomligen till uppgraderingar och justeringar i sina komponenter. Därför används allt mer avancerade keramiska konstruktionsdelar inom NEV-sektorn.
1. Motor keramiklager
Jämfört med traditionella lager, arbetar motorlager vid högre varvtal, vilket kräver material med lägre densitet och bättre nötbeständighet. Dessutom genererar växelströmmen i elektriska motorer fluktuerande elektromagnetiska fält, vilket kräver förbättrad isolering för att minska elektrisk korrosion orsakad av lagerurladdning. Vidare måste lagerkulorna uppvisa ytterst släta ytor för att minimera nötning.
Motorceramiklager är lager som använder keramiska material som huvudkomponenter, vilka har betydande fördelar vid arbetsförhållanden med hög temperatur, hög hastighet och hög belastning. Följande är en detaljerad introduktion:
Huvudmaterial
Kväve-kisel (Si₃N₄): Det är ett vanligt material för motorceramiklager. Det har hög hållfasthet, god nötbeständighet och utmärkt motståndskraft mot höga temperaturer och kan arbeta stabilt vid temperaturer upp till 1200°C. Samtidigt har det en relativt låg densitet, vilket bidrar till att minska lagrets vikt.
Kiselkarbid (SiC): Kiselkarbid har också hög hårdhet, hög temperaturmotstånd och god värmeledningsförmåga. Den kan behålla goda mekaniska egenskaper och slitstyrka i hårda arbetsmiljöer och används ofta i tillämpningar där högre prestandakrav ställs på lagren.
2. Keramisk kopparplåtsubstrat
Hög värmeledningsförmåga, låg termisk expansionskoefficient, utmärkt lödbarhet, hög temperaturmotstånd, överlägsen elektrisk isolering och utmärkt motstånd mot termisk chock.
① Alumininitrid (AlN) keramiskt kopparplåtsubstrat för ny energibilens strålkastare.
② Kiselnitrid (Si₃N₄) substrat för IGBT-moduler.
③ Alumina (Al₂O₃) keramiska substrat för fordonssensorer och fjädringsanordningar.
3. Keramiska bromsbelägg för bromssystem
Kol-keramiska bromsar har låg densitet, hög hållfasthet, stabila friktionsprestanda, minimal slitage, hög bromseffekt, exceptionell värmetålighet och lång livslängd.
Materialet är en förstärkt kompositkeramik som syntetiseras från kolfiber och kiselkarbid (SiC) vid 1700 °C. Denna avancerade sammansättning ger inte bara utmärkt motståndskraft mot höga temperaturer utan minskar också vikten med över 50 % jämfört med traditionella bromsskivor av samma storlek.
Fördelar
Utmärkt bromsprestanda: Med en hög och stabil friktionskoefficient kan keramiska bromsbelägg behålla en friktionskoefficient på cirka 0,45–0,55 även när bromsskivans temperatur når 650 °C, vilket säkerställer god bromsprestanda och förkortar bromssträckan.
Lång livslängd: Den genomsnittliga livslängden för vanliga bromsbelägg är under 60 000 kilometer, medan keramiska bromsbelägg kan nå över 100 000 kilometer. Dessutom lämnar keramiska bromsbelägg inga rep på bromsskivan, vilket kan förlänga originalbromsskivans livslängd med 20 %.
Låg ljudnivå och komfortabel: Eftersom de inte innehåller metallkomponenter undviks ovanligt buller som uppstår genom friktion mellan traditionella metallbromsbelägg och samverkande delar, vilket ger en tystare körning.
Mindre bromsdamm: Keramiska bromsbelägg genererar mindre bromsdamm jämfört med traditionella halvmetalliska belägg, vilket hjälper till att hålla hjulen rena och minskar underhållstid och kostnader.
Utmärkt värmetålighet och värmeledning: De har utmärkt värmetålighet och termisk stabilitet och kan även snabbt ledas bort värmen som uppstår vid inbromsning, vilket säkerställer stabilitet i bromsprestanda och förbättrar fordonssäkerheten.
4. Keramikbeläggning
① Keramisk lackbeläggning för bilar
Nyckelegenskaper & Fördelar:
Exceptionell skydd: Fungerar som en skyddande barriär mot miljöföroreningar:
UV-strålning: Minskar oxidering och lackens blekning avsevärt.
Kemikalierester: Motstår skador från sura fågelspill, insektssprut, träsav och vägsalt.
Lätta repor och virvelmärken: Erbjuder förbättrad hårdhet (9H+) jämfört med lack eller vax, vilket ger bättre motståndskraft mot lätt skärmning (även om det inte är repningsbeständigt).
Vattenfläckar: Minskar risken för att mineralavlagringar fräter in i lacken.
Överlägsen hydrofobicitet och självrengörande effekt:
Skapar en extremt vattenavvisande yta. Vattnet bildar hårt sammanhållna droppar som rullar av lätt och tar med sig löst smuts och damm.
Gör fordonet betydligt lättare att rengöra och minskar frekvensen av tvättningar som behövs.
Förbättrad glans och djup:
Skapar en oöverträffad, djup och reflekterande "blöt lukt" som överträffar traditionella vaxter eller tätningsmedel.
Beläggningen förbättrar tydlighet och färgdjup hos den underliggande lacken.
Långsiktig hållbarhet:
Till skillnad från traditionella vaxter (som håller några veckor) eller syntetiska tätningsmedel (som håller några månader) erbjuder keramiska beläggningar skydd som vanligtvis håller 1 till 5 år (eller längre), beroende på produktkvalitet, applicering, underhåll och miljöpåverkan.
② Avgassystem keramisk beläggning
③ Keramiskt värmeisoleringsskikt
5. Högspänningskeramiskt relä
① I traditionella fordon med förbränningsmotor används reläer omfattande i styrsystem, startsystem, klimatanläggning, belysning, vindrutetorkare, bränsleinsprutningssystem, oljepumpar, elfönster, elstolar, elektroniska instrumentpaneler och diagnostiksystem. Dessa konventionella bilreläer är lågspänningsprodukter som vanligtvis arbetar inom ett spann på 12–48 V.
② I nya energifordon (NEV) används reläer huvudsakligen i högspännings-likströmsmiljöer och styr högströms likströmskretsar. De har varierande specifikationer med små tillverkningsbatchar och kräver ofta flexibla tillverkningsmetoder.
6. Keramisk kondensator
I nya energifordon används låg förlust-keramiska kondensatorer huvudsakligen i kraftelektroniksystem såsom eldriftsystem, laddstationer och batterihanteringssystem (BMS). Viktiga tillämpningar inkluderar:
① DC-DC-omvandlare och växelriktare
Funktion: Verka som filterkondensatorer för att minska effektförluster i kretsar och förbättra energiomvandlingseffektiviteten.
② Laddningsstolpar
Funktion: Verka som störningskondensatorer för att minska strömstörningar och förbättra ladeffektiviteten.
③ Batterihanteringssystem (BMS)
Funktion: Stabilisera batteriets utspänning, förlänga batteriets cykellivslängd och säkerställa säkerheten.
④ Viktiga fördelar med låg-förlust keramiska kondensatorer
Högtemperaturbeständighet
Hög spänningsbeständighet
Högfrekvensprestanda
Avgörande roll i NEV:s elektronikstyrningssystem
7. Keramisk säkring
① Funktionalitet för kretsavbrottsskydd
② Bärförmåga och pulsbeständighet
③ Säkerhetsfunktion
En keramisk säkring är en typ av säkring som använder keramiskt material som hölje och som har funktionen att skydda elektriska kretsar. Här är en detaljerad introduktion:
Struktur och princip
Grundläggande struktur: Den består huvudsakligen av ett keramikrör, metalliska ändkåpor, en smältlina och kvartsand. Keramikröret säkerställer motståndskraft mot hög temperatur och isolering. De metalliska ändkåporna används för elektrisk anslutning. Smältlinan är den centrala delen som smälter vid överström. Kvartsanden i röret kan absorbera ljusbågsenergi och släcka ljusbågen.
Arbetsprincip: När kretsen har en överström- eller kortslutningsfel genererar smältan värme på grund av strömökningen och smälter. Vid denna tidpunkt absorberar kvartsanden i röret snabbt ljusbågsenergin, släcker ljusbågen och omsluter metallsmedet för att förhindra att det sprutar, vilket gör att kretsen säkert bryts och säkerställer utrustningens och kretsens säkerhet.
8. Keramisk tätskruvad koppling
Tätningen sitter precis under batterilocket och används för att skapa en tät och ledande förbindelse mellan batterilocket och polen. Den säkerställer att batteriet har god tätningsprestanda, förhindrar läckage av elektrolyt och säkerställer en god lufttät miljö för batteriets inre reaktion. Samtidigt kan den också fungera som en tryckminskning och dämpning när batterilocket pressas ner, vilket säkerställer att batteriets inre komponenter fungerar normalt och ger en viktig garanti för batteriets livslängd och säkerhet.
En keramisk tätslutad koppling är en typ av koppling som använder keramiska material som huvudkropp för att uppnå en tätad förbindelse, vilket kan säkerställa elektrisk isolering och förhindra intrång av externa medier. Här är en detaljerad introduktion:
Struktur och princip
Grundläggande struktur: Den består vanligtvis av en keramisk kropp, metalliska elektroder och tätningskomponenter. Den keramiska kroppen erbjuder motståndskraft mot hög temperatur, isolering och mekanisk hållfasthet. De metalliska elektroderna används för elektrisk anslutning, och de är fast förbundna med den keramiska kroppen genom processer som metallisering och lödning. Tätningskomponenterna, såsom packningar eller tätningsmedel, används för att ytterligare förbättra tätningsprestandan så att kopplingen kan behålla en god tätningsstatus i olika miljöer.
Arbetsprincip: Ceramikens egna högdensitet och lågporositet kan effektivt blockera passage av gaser och vätskor. Samtidigt, genom en noggrann design och bearbetning av gränssnittet mellan keramikkroppen och de metalliska elektroderna samt användning av lämpliga tätningsmaterial, skapas en pålitlig tätning som förhindrar att utomhusfukt, damm och andra ämnen kommer in i kontakten, vilket säkerställer att den elektriska förbindelsen fungerar ordentligt samt säkerheten och stabiliteten i den elektriska kretsen.
Egenskaper
Högtemperaturmotstånd och isolering: Ceramik har utmärkt motstånd mot höga temperaturer och kan fungera stabilt i högtemperaturmiljöer. Samtidigt har den högspänningsisoleringsegenskaper som effektivt kan förhindra elektrisk genombrytning.
Bra tätningsprestanda: Den kan ge en högkvalitativ tätningsverkan och effektivt förhindra intrång av gaser, vätskor och damm, och är lämplig för hårda miljöer såsom vakuum, högtryck och korrosiva miljöer.
Håg mekanisk styrka: Keramik har hög hårdhet och mekanisk styrka, vilket gör att den kan tåla viss mekanisk belastning och vibration, och säkerställer kontaktens pålitlighet under användning.
9. Keramisk värmare PTC
PTC-värmare har fördelar som låg termisk motståndskraft och hög värmeverkningsgrad, och är automatiska termostatstyrda och energisnåla elvärmare. En av deras framstående egenskaper ligger i säkerhetsprestandan: i alla användningsscenarier kommer de inte att producera ytans "upphettning"-fenomen som hos elrörsvärmare, vilket kan orsaka potentiella säkerhetsrisker såsom brännskador och eldsvådor.
En PTC-ceramisk värmare är en elvärmare som använder ett keramiskt värmeelement med positiv temperaturkoefficient och genererar värme genom principen om resistiv uppvärmning. Här är en detaljerad introduktion:
Arbetsprincip
PTC-ceramiska värmare är tillverkade av särskilda keramiska material. När spänning anslås ökar deras resistans när temperaturen stiger. När temperaturen är under Curietemperaturen är resistiviteten mycket låg, och uppvärmningshastigheten är mycket hög. När Curietemperaturen har överskridits ökar resistiviteten plötsligt, vilket får strömmen att sjunka till ett stabilt värde, och därmed uppnås syftet med automatisk temperaturreglering och konstant temperatur.
10. Keramisk förpackningskapsling
Den nya keramiska kapslingen för IGBT-förpackning kan realisera gatesignalanslutning och uttag för alla chipenheter i IGBT.
"Keramisk förpackningskapsling" syftar på en högpresterande materialkapsling som används för förpackning av elektroniska komponenter. Här är den relevanta introduktionen:
Egenskaper
Utmärkta fysikaliska egenskaper: Den har hög hållfasthet, utmärkt värmetålighet, korrosionsbeständighet, isoleringsegenskaper och värmeledningsförmåga.
Överlägsen elektrisk prestanda: Den har hög dielektricitetskonstant, låg dielektrisk förlust och hög elektrisk isolationsstyrka, vilket hjälper till att förbättra signalöverföringskvaliteten och produktens prestandaindikatorer.
Bra termisk hantering: Dess utmärkta värmeledningsförmåga och värmediffusionsprestanda kan effektivt överföra värme från chipet till den yttre miljön, vilket upprätthåller chipets stabilitet.
Högre tillförlitlighet: Den har bättre tolerans i miljöer såsom vibrationer och stötar, vilket säkerställer att de förpackade produkterna kan behålla sin stabilitet i svåra miljöer.
Vanliga material
Aluminiumoxidkeramik: Det mest använda keramiska materialet, med viss mekanisk hållfasthet och isoleringsegenskaper, men relativt låg värmeledningsförmåga.
Aluminiumnitridkeramik: Den har hög värmeledningsförmåga, utmärkta dielektriska egenskaper, hög elektrisk isolationsstyrka, stabila kemiska egenskaper, och dess värmexpansionskoefficient matchar väl den hos silikon, vilket gör den till ett idealiskt substratmaterial för halvledarinpackning.
Berylliumoxidkeramik: Den har extremt hög värmeledningsförmåga men är giftig och har höga framställningskostnader, används huvudsakligen inom militära och flygmotoriska elektronikapplikationer.
11. Keramiskt trycksensor
Den har utmärkta egenskaper såsom korrosionsmotstånd, slagstyrka och hög elasticitet, och kan komma i direkt kontakt med de flesta medier. Samtidigt gör keramikens extremt höga termiska stabilitet det möjligt att arbeta inom ett temperaturintervall på -40℃~150℃, vilket gör att den kan användas i många områden såsom inom bilindustrin och industriell processstyrning.
En keramisk trycksensor är en anordning som använder keramikens fysikaliska egenskaper för att mäta tryck. Här är en detaljerad introduktion:
Arbetsprincip
Den fungerar utifrån piezoresistiv effekt. Trycket appliceras direkt på den keramiska membranens framsida, vilket får den att deformeras något. Tjockfilmsmotstånd trycks på baksidan av den keramiska membranen och kopplas för att bilda en Wheatstonebrygga. På grund av piezoresistorns piezoresistiva effekt genererar bryggan en spänningssignal som är mycket linjär i förhållande till trycket och också proportionell mot exiteringsspänningen.
Grundläggande struktur
Den består huvudsakligen av tre delar: en keramisk ring, en keramisk membran och en keramisk lock. Den keramiska membranen, som är den kraftkänsliga elastiska kroppen, är tillverkad av 95 % Al₂O₃-keramik genom fin bearbetning. Den keramiska ringen formas genom varmformning och högtemperatursintering. Den keramiska membranen och den keramiska ringen bränns tillsammans med högtempererad glaspasta genom tjockfilmsutskrift och värmebehandlingsteknik för att bilda en kraftkänslig kopparformad elastisk kropp med fixerad periferi. Den keramiska locket har en cirkulär fördjupning i botten som bildar en viss spel med membranen, vilket kan förhindra att membranen går sönder på grund av överdriven böjning vid överbelastning.
Egenskaper
Hög precision och stabilitet: Keramik har hög elasticitet, korrosionsbeständighet, nötbeständighet samt motståndskraft mot stötar och vibrationer. Temperaturintervallet för drift kan nå från -40°C till 135°C, vilket innebär hög mätprecision och stabilitet. Elektrisk isolationsnivå är >2 kV, utgångssignalen är stark och långsiktig stabilitet är god.
God korrosionsbeständighet: Den keramiska membranen kan komma direkt i kontakt med de flesta medier utan extra skydd, vilket ger unika fördelar i tillämpningar såsom kylning, kemisk industri och miljöskydd.
Keramiskt trycksensorer kan också användas inom andra industrier.
De används flitigt inom processstyrning, miljöövervakning, hydraul- och pneumatikutrustning, servoförande ventiler och transmissioner, kemisk industri samt medicinsk utrustning och många andra områden.
12. Piezoelektrisk keramik detekterar däcktryck
En elektrisk koppling etableras mellan de piezoelektriska keramikerna och tryckvaktchippet i däcken, så att de piezoelektriska keramikerna kan leverera ström till tryckvaktchippet. I denna anordning för övervakning av däcktryck orsakar förändringen av lufttrycket i fordonets däck under fordonets rörelse deformation av tryckblåsan, vilket i sin tur orsakar deformation av de piezoelektriska keramikerna. Den ström som genereras av deformationen av de piezoelektriska keramikerna används för att leverera ström till tryckvaktchippet.
Piezoelektriska keramer kan användas i system för detektering av däcktryck, och utnyttja sin unika piezoelektriska effekt (omvandla mekaniskt tryck till elektriska signaler) för att övervaka däcktrycket. Här är en kortfattad översikt:
Arbetsprincip
När ett däck fylls med luft utövar det inre lufttrycket en mekanisk kraft på elementet av piezoelektrisk keramik (vanligtvis inbäddat i däckventilen eller den inre fodret).
Den piezoelektriska keramiken genererar en liten elektrisk laddning som är proportionell mot den pålagda tryckkraften.
Detta elektriska signal bearbetas av en sensormodul (förstärks, konverteras till digital data) och sänds trådlöst till fordonets bordssystem, som visar realtidsdäcktryck.
13. Piezoelektrisk accelerationsgivare
Den piezoelektriska accelerationsgivaren fungerar utifrån piezoelektrisk effekt hos piezoelektriska kristaller. Piezoelektriska accelerationsgivare används även inom säkerhetsaspekter såsom bilars krockkuddar, antispinn-system och fästkontrollsystem.
I utvecklings- och produktionsstadierna för fordon med ny energi används allt mer nya material och nya processer, vilket gör det möjligt att möta människors krav på sådana fordon vad gäller lättvikt, låg kostnad, intelligens, ekonomi och tillförlitlighet. När det gäller användningen av nya material har keramiska material, med sina många utmärkta och unika egenskaper, en positiv betydelse för att minska fordonets egen vikt, förbättra motorns effektivitet, minska energiförbrukningen, öka livslängden på kritiska delar och förbättra de intelligenta funktionerna i fordon med ny energi när de tillämpas på sådana fordon.
EN
