Analiza ključnih aplikacij keramičnih materialov v sektorju novih energetskih vozil

Ker se nova energetska vozila hitro razvijajo v smeri višje napetosti, višje moči in večje inteligence, se tradicionalni kovinski materiali soočajo z vse večjimi izzivi glede izolacije, odpornosti na visoke temperature, odpornosti proti koroziji in visoko-frekvenčne stabilnosti. Napredni keramični materiali s svojimi odličnimi električnimi izolacijskimi lastnostmi, mehansko trdnostjo, toplotno stabilnostjo in obločno odpornostjo igrajo vse pomembnejšo vlogo v verigi industrije novih energetskih vozil in se pogosto uporabljajo v osnovnih komponentah, kot so visoko-napetostni releji, IGBT moduli, visoko-napetostni kontaktorji, električni pogonski sistemi in natančne izolacijske strukturne komponente.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V visokonapetostnem-elektronskem nadzornem sistemu novih energetskih vozil so keramični releji ena od ključnih komponent, ki zagotavljajo varnost celotnega vozila. Tradicionalni releji so nagnjeni k iskrenju, eroziji kontaktov in okvari adhezije v visoko-napetostnih okoljih enosmernega toka. Vendar lahko uporaba keramičnih izolacijskih struktur učinkovito izboljša zmogljivosti gašenja obloka in učinkovitost električne izolacije. Trenutno industrija široko uporablja 95-odstotno keramiko iz aluminijevega oksida kot material za ohišje releja, ki ima odlične izolacijske lastnosti, toplotno odpornost in strukturno stabilnost ter izpolnjuje dolgoročne-operativne zahteve novih energetskih vozil v kompleksnih delovnih pogojih.

 

Na področju visoko{0}}napetostnih relejev so keramična ohišja kontaktorjev HVDC postala pomembna strukturna komponenta v novih energetskih visokonapetostnih stikalnih sistemih. Notranje te naprave običajno uporabljajo vakuumsko-zaprto strukturo, pri čemer uporabljajo postopke tesnjenja s keramiko in kovino, da ustvarijo zelo zanesljivo zatesnjeno votlino, ki učinkovito zmanjša vpliv električnega obloka na sistem. Medtem se keramična ohišja EV iz aluminijevega oksida in ohišja iz keramičnih relejev EV iz aluminijevega oksida pogosto uporabljajo v visoko-napetostnih relejih in visoko-napetostnih enosmernih kontaktorjih v novih energetskih vozilih za izpolnjevanje varnostnih zahtev glede izolacije pri visoki napetosti, visokem toku in visoko-frekvenčnih stikalnih pogojih.

 

Z nenehnim nadgrajevanjem napajalnih modulov v novih energetskih vozilih se zahteve glede učinkovitosti odvajanja toplote in zanesljivosti pakiranja modulov IGBT nenehno povečujejo. Podlage, prevlečene s keramičnim- bakrom, kot pomemben material za embalažo močnostnih polprevodnikov, imajo glavne prednosti kombinacije visoke toplotne prevodnosti, visoke izolacije in nizkega toplotnega raztezanja. V primerjavi s tradicionalnimi materiali lahko keramični substrati iz silicijevega nitrida in aluminijevega oksida učinkovito izboljšajo stabilnost napajalnih naprav v visoko-temperaturnih cikličnih okoljih in zmanjšajo tveganje toplotne utrujenosti.

 

Trenutno se metalizirana keramična ohišja za močnostne polprevodnike pogosto uporabljajo v novih energetskih pretvornikih vozil, polnilnih modulih in sistemih za krmiljenje motorjev. S pomočjo metalizacije lahko keramični substrat doseže zanesljivo varjenje in visoko{1}}trdne povezave, kar dodatno izboljša splošno zanesljivost embalaže. Medtem metalizirana keramika za električne komponente postopoma postaja pomembna razvojna smer za embalažo elektronskih komponent v vozilih z novo energijo, še posebej kaže pomembne prednosti pri visoko-napetostnih,-frekvenčnih in-močnejših aplikacijah.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Na področju visoko{0}}napetostnih kontaktorjev za nova energetska vozila imajo keramični materiali prav tako ključno vlogo. Visok{2}}napetostni kontaktorji morajo doseči hitro ugasnitev obloka pri takojšnji prekinitvi velikih tokov, zato so potrebni izjemno visoki standardi za visoko-temperaturno odpornost materiala, zrakotesnost in strukturno stabilnost. Keramično zaprte votline, izdelane s tehnologijo vakuumskega spajkanja, lahko učinkovito izboljšajo učinkovitost gašenja obloka in življenjsko dobo kontaktorja.

 

Trenutno so visokotemperaturna metalizirana keramična ohišja relejev postala ena od pomembnih oblik embalaže za visoko-napetostne enosmerne releje, ki ohranjajo stabilno izolacijo v okoljih z visoko-temperaturo in visokim{3}}tlakom. Hkrati se keramične komponente relejev iz aluminijevega oksida pogosto uporabljajo tudi v notranji izolacijski podporni strukturi relejev za nova energijska vozila za izboljšanje splošne varnosti in zanesljivosti sistema.

 

V električnih pogonskih sistemih novih energetskih vozil hitro narašča tudi uporaba keramičnih krogličnih ležajev. V primerjavi s tradicionalnimi jeklenimi ležaji imajo keramične kroglice manjšo gostoto, večjo trdoto, nižji koeficient trenja in večjo odpornost proti koroziji, kar učinkovito zmanjšuje obrabo in nastajanje toplote med-hitrostjo vrtenja. Medtem imajo keramični materiali naravne izolacijske lastnosti, ki lahko zmanjšajo elektrokorozijo v ležajih motorjev in izboljšajo stabilnost električnih pogonskih sistemov.

 

Hibridni ležaji, ki uporabljajo keramične kroglice iz silicijevega nitrida, lahko zlasti pri-hitrostnih motorjih učinkovito izboljšajo učinkovitost delovanja motorja ter zmanjšajo hrup in vibracije. Trenutno povpraševanje po zelo zanesljivih keramičnih ležajih v novih energetskih pogonskih motorjih vozil še naprej narašča, kar spodbuja vse večjo uporabo naprednih keramičnih materialov v električnih pogonskih sistemih.

 

Poleg strukturne keramike se tehnologija metalizirane keramike hitro razvija tudi v industriji novih energetskih vozil. Metalizirana keramika iz aluminijevega oksida dosega zanesljive varjene povezave med keramiko in kovinami z oblikovanjem kovinske plasti na površini keramike iz aluminijevega oksida, s čimer izpolnjuje zahteve za visoko zrakotesnost, visoko izolacijo in visoko -močno embalažo. Ti materiali se pogosto uporabljajo v ohišjih relejev, embalaži senzorjev, močnostnih elektronskih modulih in visoko-napetostnih sistemih v novih energetskih vozilih.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ker se zahteve glede natančnosti sestavnih delov v novih energetskih vozilih še naprej povečujejo, se širi tudi tržno povpraševanje po precizni metalizirani keramiki. Z natančnimi postopki metalizacije in visoko{1}}natančnimi tehnologijami strojne obdelave je mogoče znatno izboljšati doslednost in zanesljivost keramičnih strukturnih komponent. Medtem je natančna obdelava aluminijevih keramičnih delov postala ključni proces v napredni proizvodnji keramike, ki izpolnjuje zahteve glede miniaturizacije in visoke -natančnosti kompleksnih strukturnih komponent.

 

V visokonapetostnih povezovalnih sistemih za nova energetska vozila se metalizirana aluminijeva keramika za električne komponente in metalizirane keramične izolacijske cevi z metaliziranimi keramičnimi deli pogosto uporabljajo v izolacijskih povezavah, prevodni izolaciji in visokonapetostnih zaščitnih strukturah-. Ti izdelki združujejo odlično izolacijsko zmogljivost z mehansko trdnostjo, s čimer učinkovito izboljšujejo varnost in stabilnost visoko-napetostnih sistemov v novih energetskih vozilih.

 

Poleg tega se visoko{0}}komponente iz metalizirane keramike vse pogosteje uporabljajo za nove energetske sisteme za polnjenje vozil, sisteme za shranjevanje energije in visoko{1}}napetostne module za distribucijo električne energije, da bi izpolnili-zahteve dolgoročnega stabilnega delovanja pri visokih mehanskih obremenitvah in zapletenih pogojih delovanja.

 

Na splošno napredni keramični materiali igrajo vse pomembnejšo vlogo v verigi industrije novih energetskih vozil. Od visoko{1}}napetostnih relejev in napajalnih modulov IGBT do električnih pogonskih sistemov in visoko{2}}napetostnih povezovalnih struktur keramični materiali ne samo izboljšujejo varnost, zanesljivost in vzdržljivost novih energijskih vozil, ampak tudi usmerjajo razvoj vozil v smeri višje napetosti, manjše teže in večje gostote moči. V prihodnosti bo z nenehnim nadgrajevanjem industrije novih energetskih vozil tržno povpraševanje po visoko-zmogljivih keramičnih komponentah, kot sta keramično ohišje EV Relay iz aluminijevega oksida inVisokonapetostni enosmerni keramični kontaktorse bo še naprej širil, visoko{0}}zanesljivi metalizirani keramični materiali pa bodo prav tako postali pomembna razvojna smer za ključne komponente novih energetskih vozil.