Zastosowanie zaawansowanej ceramiki w pojazdach o nowej energii
W branży pojazdów o nowych źródłach energii zastosowanie różnorodnych zaawansowanych materiałów stanowi fundament, na którym opiera się cała branża. W tym artykule przyjrzymy się coraz ważniejszej roli ceramiki w procesie inteligentyzacji pojazdów o nowych źródłach energii.
W napędach głównych pojazdów elektrycznych zastosowanie tranzystorów MOSFET z węglika krzemu (SiC) zapewnia wzrost zasięgu o 5% do 10% w porównaniu z tradycyjnymi tranzystorami Si IGBT i oczekuje się, że w przyszłości będą one stopniowo zastępować tranzystory Si IGBT. Układy MOSFET z węglika krzemu (SiC) charakteryzują się jednak małą powierzchnią i wysokimi wymaganiami w zakresie rozpraszania ciepła. Laminat ceramiczno-miedziany to materiał kompozytowy o strukturze „"sandwich"” miedź-ceramika-miedź. Charakteryzuje się on dobrym rozpraszaniem ciepła, wysoką izolacją, wysoką wytrzymałością mechaniczną, dopasowaniem rozszerzalności cieplnej do układów scalonych, a także wysoką obciążalnością prądową, dobrymi właściwościami spawalniczymi i spawalniczymi oraz wysoką przewodnością cieplną miedzi beztlenowej. Stał się on niemal niezbędnym wyborem dla tranzystorów MOSFET z węglika krzemu (SiC) w pojazdach elektrycznych. Podłoża ceramiczne z azotku krzemu (SiC) charakteryzują się doskonałą zdolnością rozpraszania ciepła i wysoką niezawodnością, co czyni je jednym z kluczowych materiałów do obudów modułów MOSFET z węglika krzemu (SiC).
Przekaźniki ceramiczne
Elektroniczna technologia sterowania jest ważnym wskaźnikiem poziomu rozwoju nowych, energooszczędnych pojazdów elektrycznych, a ceramiczne przekaźniki prądu stałego wysokiego napięcia stanowią podstawowe elementy elektronicznych systemów sterowania. W próżniowym przekaźniku prądu stałego wysokiego napięcia ceramiczny izolator przesuwa się między ruchomym zespołem styków a prętem napędowym w komorze próżniowej uszczelnionej metalem i ceramiką, zapewniając dobrą izolację elektryczną między ruchomymi i nieruchomymi stykami w dowolnym stanie przewodzenia lub rozłączenia, utrzymując układ obwodu magnetycznego z magnetycznymi płytkami jarzma przekaźnika i żelaznymi rdzeniami itp. oraz zapewniając zdolność przekaźnika do gaszenia łuku elektrycznego podczas przełączania obciążeń prądu stałego wysokiego napięcia. Łuki są główną przyczyną spalania w pojazdach. Tylko przekaźniki zapewniające bezhalogenowe łączenie i rozłączanie mogą zasadniczo rozwiązać problem spalania.
Obudowa ceramiczna przekaźnika
Bezpieczniki ceramiczne
Bezpieczniki to urządzenia służące do ochrony obwodów przed przetężeniem. Podczas pracy bezpiecznik jest połączony szeregowo w obwodzie, a prąd obciążenia przepływa przez niego. W przypadku zwarcia lub przeciążenia w obwodzie, termiczne działanie przetężenia topi i odparowuje element topikowy, tworząc przerwę, która powoduje powstanie łuku elektrycznego. Bezpiecznik gasi łuk elektryczny, odcinając uszkodzony obwód i chroniąc go w ten sposób.
Bezpieczniki samochodowe dzielą się na niskonapięciowe i wysokonapięciowe, przy czym zabezpieczenie wysokonapięciowe ma zastosowanie głównie w pojazdach zasilanych nowymi źródłami energii. Napięcie zasilania wynosi zazwyczaj 60–1500 V DC, głównie w celu ochrony obwodów głównych i pomocniczych bezpieczników mocy (bezpieczniki wysokonapięciowe do pojazdów zasilanych nowymi źródłami energii). Wraz z wejściem rynku pojazdów zasilanych nowymi źródłami energii w erę po zniesieniu subsydiów i rosnącym popytem na energię elektryczną, platforma wysokonapięciowa pojazdów zasilanych nowymi źródłami energii staje się coraz bardziej powszechna. Nie można ignorować wymagań dotyczących bezpieczeństwa w obszarach wysokiego napięcia, takich jak szybkie ładowanie, silniki, urządzenia zasilające itp. Stabilność i zdolność szybkiego wyłączania bezpieczników będą nadal dynamicznie rosły wraz z dynamicznym rozwojem pojazdów zasilanych nowymi źródłami energii.
Bezpieczniki ceramiczne
Wielowarstwowe kondensatory ceramiczne (MLCC)
Wielowarstwowe kondensatory ceramiczne (MLCC) są znane jako „"rice"” branży elektronicznej i stanowią jeden z najpowszechniej stosowanych pasywnych elementów elektronicznych na świecie. Prawie wszystkie urządzenia elektroniki użytkowej wymagają zastosowania komponentów MLCC. W porównaniu z pojazdami tradycyjnymi, poziom elektryfikacji pojazdów elektrycznych znacznie wzrósł. Od nowo dodanych elektronicznych systemów sterowania i zarządzania akumulatorem, przez systemy audio i rozrywki, systemy ADAS, po w pełni autonomiczne systemy jazdy, rosnący poziom elektryfikacji pojazdów znacząco przyczynił się do rozwoju motoryzacyjnych kondensatorów MLCC.
Wielowarstwowe kondensatory ceramiczne
Zastosowanie łożysk ceramicznych w pojazdach napędzanych nowymi źródłami energii stało się trendem. Nowe pojazdy energetyczne stawiają coraz wyższe wymagania łożyskom samochodowym. Po pierwsze, w porównaniu z łożyskami tradycyjnymi, łożyska silników mają wyższe prędkości obrotowe i wymagają materiałów o niższej gęstości i lepszej odporności na zużycie. Po drugie, ze względu na zmienne pole elektromagnetyczne generowane przez prądy przemienne w silniku, konieczna jest lepsza izolacja, aby ograniczyć korozję łożysk spowodowaną wyładowaniami elektrycznymi. Po trzecie, powierzchnia kulek łożyska musi być gładsza i mniej podatna na zużycie. Kulki ceramiczne charakteryzują się niską gęstością, wysoką twardością i doskonałą odpornością na zużycie, dzięki czemu nadają się do pracy z dużą prędkością obrotową w wysokich temperaturach, silnym polu magnetycznym i wysokiej próżni. Są niezastąpione w tych dziedzinach.
Silniki Tesli wykorzystują ceramiczne łożyska wałów wyjściowych, a konkretnie hybrydowe łożyska ceramiczne zaprojektowane przez NSK, z 50 kulkami z azotku krzemu. Silnik ATA250 Audi również wykorzystuje ceramiczne łożyska w dwóch wewnętrznych łożyskach wirnika.
Łożyska ceramiczne
Ceramiczne tarcze hamulcowe węglowe
Kompozyt węglowo-ceramiczny (C/C-SiC) to nowy rodzaj materiału klocków hamulcowych opracowany na bazie kompozytów węglowo-węglowych. Wykorzystuje on trójwymiarowy filc igłowany z włókna węglowego jako wzmocniony szkielet i jest kompozytem nanoszonym przez osadzanie węgla, SiC i resztkowego krzemu. Materiał ten łączy właściwości fizyczne włókna węglowego i polikrystalicznego węglika krzemu i charakteryzuje się takimi cechami, jak wysoka stabilność temperaturowa, wysoka przewodność cieplna i wysokie ciepło właściwe. Ponadto hamulce węglowo-ceramiczne charakteryzują się lekkością i odpornością na zużycie. Nie tylko wydłużają one żywotność tarcz hamulcowych, ale także zapobiegają wszelkim problemom związanym z obciążeniem. Według badań, para tarcz hamulcowych węglowo-ceramicznych może zmniejszyć masę układu zawieszenia pojazdu o 20 kg w porównaniu z żeliwnymi tarczami hamulcowymi o tym samym rozmiarze, co może zwiększyć zasięg pojazdów elektrycznych o około 50 km. W kontekście elektryfikacji, inteligentyzacji i trendów rozwoju zaawansowanych technologii w branży pojazdów elektrycznych, węglowo-ceramiczne układy hamulcowe mogą znacząco poprawić szybkość reakcji pojazdu, skrócić drogę hamowania i oczekuje się, że staną się najlepszymi siłownikami hamowania liniowego. Można je uznać za kluczowe lekkie komponenty przyszłych pojazdów elektrycznych.
Ceramiczne tarcze hamulcowe
Ceramiczne złącza uszczelniające akumulator
Ceramiczne złącza uszczelniające akumulatory są ważnym elementem nowoczesnych pojazdów elektrycznych. Służą do tworzenia szczelnych i przewodzących połączeń między pokrywą akumulatora a kolumną elektrod w nowych pojazdach elektrycznych.
Ceramika charakteryzuje się doskonałą izolacją elektryczną i wytrzymałością mechaniczną, co sprawia, że jest coraz częściej stosowana w przemyśle elektronicznym jako element uszczelniający. W ostatnich latach wiodące firmy produkujące akumulatory stopniowo zastępowały tradycyjne uszczelki plastikowe uszczelkami ceramicznymi, co znacznie poprawiło bezpieczeństwo.
Złącza uszczelniające akumulatorów
Ceramiczne separatory baterii
Membrany poliolefinowe są obecnie najpopularniejszymi membranami, ale ich stabilność termiczna jest stosunkowo niska. Temperatury topnienia polipropylenu (PP) i polietylenu (PE) wynoszą odpowiednio 165°C i 135°C, co może stwarzać potencjalne zagrożenia bezpieczeństwa, ponieważ membrana kurczy się lub topi w wysokich temperaturach, co prowadzi do wewnętrznych zwarć, pożarów, a nawet eksplozji. W odpowiedzi na tę sytuację zastosowano różne metody poprawy stabilności termicznej membran, a powlekanie membran PP lub PE warstwą nieorganicznych cząstek ceramicznych jest uważane za najskuteczniejszą i najbardziej ekonomiczną metodę. Materiały ceramiczne zapewniają wysoką odporność termiczną, a kleje zapewniają przyczepność, zachowując integralność strukturalną powłoki i całej membrany kompozytowej. Z jednej strony, membrana z powłoką ceramiczną skutecznie poprawia bezpieczeństwo akumulatorów litowo-jonowych, zapobiegając zwarciom w wysokich temperaturach dzięki lepszej stabilności termicznej. Z drugiej strony, membrana z powłoką ceramiczną charakteryzuje się dobrą zwilżalnością i zdolnością do zatrzymywania cieczy w elektrolitach oraz materiałach elektrod dodatnich/ujemnych, co znacznie poprawia wydajność i żywotność akumulatora. Do powszechnie stosowanych materiałów ceramicznych należą: alfa-tlenek glinu, bemit, SiO2, CeO2, MgAl2O4, ZrO i TiO2.
Ceramiczny powłoka warstwa
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. to renomowany i niezawodny dostawca specjalizujący się w produkcji i sprzedaży elementów z ceramiki technicznej. Oferujemy produkcję na zamówienie i precyzyjną obróbkę szerokiej gamy wysokowydajnych materiałów ceramicznych, w tym: ceramika glinowa, ceramika cyrkonowa, azotek krzemu, węglik krzemu, azotek boru, azotek glinu I ceramika szklana obrabialna mechanicznieObecnie nasze elementy ceramiczne znajdują zastosowanie w wielu gałęziach przemysłu, takich jak przemysł mechaniczny, chemiczny, medyczny, półprzewodnikowy, motoryzacyjny, elektroniczny, metalurgiczny itp. Naszą misją jest dostarczanie najwyższej jakości elementów ceramicznych użytkownikom na całym świecie. Z wielką przyjemnością obserwujemy, jak nasze elementy ceramiczne sprawdzają się w konkretnych zastosowaniach naszych klientów. Współpracujemy zarówno przy produkcji prototypów, jak i produkcji masowej. W razie pytań prosimy o kontakt.
