Uloga napredne keramike u primjeni novih energetskih vozila

S brzim razvojem industrije novih energetskih vozila, električna transformacija proizvođača automobila postala je glavni trend. Tradicionalne komponente vozila na gorivo postupno se zamjenjuju proizvodima visokih-učinkovitosti prilagođenim novim energetskim uvjetima. Napredna keramika, zbog svoje izvrsne izolacije, otpornosti na visoke-temperature, otpornosti na habanje i svojstava visoke-čvrstoće, igra važnu ulogu u polju novih energetskih vozila i postaje temeljni materijal za ključne komponente. Njihove srodne primjene usko su povezane s tehnološkom nadogradnjom metaliziranih keramičkih komponenti.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Tehnologija električnog upravljanja ključni je pokazatelj za mjerenje razine razvoja novih energetskih vozila. Visoko{1}}naponski DC keramički releji, kao ključna komponenta električnog upravljačkog sustava, igraju ključnu ulogu. Tradicionalni releji ograničeni su proizvodnom tehnologijom i mogu se susresti s problemima poput kvara prianjanja kontakta ili pregaranja luka pri povezivanju visoko-napona DC ili niskog-faktora snage induktivnih opterećenja. Međutim, novi visoko{6}}naponski DC vakuumski releji učinkovito rješavaju ovaj problem.

 

Ovaj relej koristi vakuumsku šupljinu zapečaćenu metalom i keramikom, oslanjajući se na proces Ceramic to Metal kako bi se postigla bliska kombinacija keramičkih i metalnih komponenti. Keramički izolator klizno je spojen između komponente pokretnog kontakta i potisne šipke, osiguravajući da pokretni i statički kontakti mogu održati dobru električnu izolaciju i u stanju vodljivosti i u stanju odvajanja, čime se osigurava sposobnost gašenja luka releja pri prebacivanju visoko-naponskih istosmjernih opterećenja. Luk je glavni uzrok spontanog sagorijevanja vozila, a izvrsna izolacijska svojstva keramike ključna su podrška za postizanje spajanja i odspajanja "-bez luka". Struktura jezgre keramičkog omotača izrađena je od 95% aluminijeve keramike, što je važna primjena metaliziranog keramičkog kućišta za energetske poluvodiče.

Sustav elektroničke kontrole ključna je temeljna komponenta novih energetskih vozila. IGBT (bipolarni tranzistor s izoliranim vratima) modul, kao "središnji živčani sustav", jezgra je novih energetskih vozila i sustava za pogon stupova za punjenje, koji čini 40% do 50% ukupnih troškova kontrolera.

 

A ploča obložena keramičkim bakrom-je ključni materijal za pakiranje IGBT modula. Ploča obložena keramičkim bakrom-prihvaća bakrenu-keramiku-bakrenu "sendvič" kompozitnu strukturu, kombinirajući visoku izolaciju, visoku mehaničku čvrstoću, izvrsnu disipaciju topline i odgovarajuće karakteristike toplinske ekspanzije keramike, kao i visoku strujnu-nosivost, izvrsnu izvedbu zavarivanja i visoku toplinsku vodljivost bakar-bez kisika. Trenutno se keramičke bakrene-ploče klasificiraju u tri vrste na temelju keramičkih materijala: glinica, aluminij nitrid i silicij nitrid.

 

Među njima, ploča obložena bakrenim-silicijevim nitridom ima najbolju izvedbu, odlikuje se velikom čvrstoćom i visokom toplinskom vodljivošću. U kombinaciji s aktivnom tehnologijom zavarivanja metala, njegova je pouzdanost značajno poboljšana, što ga čini preferiranim materijalom za pakiranje IGBT modula visokog-napona i velike{3}}snage, posebno prikladnih za visoke zahtjeve novih energetskih vozila za pouzdanošću i minijaturizacijom. Ploča presvučena bakrenom-aluminij keramikom izrađena je na osnovi metalizirane keramike aluminij oksida i ima osnovna svojstva izolacije i raspršivanja topline.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Keramički visokonaponski-kontaktori naširoko se koriste u upravljanju prekidačem napajanja, zaštiti strujnog kruga novih energetskih vozila, kao i u stupovima za punjenje, baterijskom napajanju, pretvaraču promjenjive frekvencije, pred{1}}punjenju kondenzatora i drugim povezanim električnim sustavima upravljanja. Tehnička srž leži u korištenju lemljenja pod vakuumom za zavarivanje keramike i legure karbida kako bi se formirala zapečaćena šupljina. Unutarnja šupljina ispunjena je smjesom vodikovog plina koja se brzo hladi kako bi se postiglo kratko{4}}gašenje luka.

 

Budući da gorenje luka uzrokuje širenje unutrašnjeg inkapsuliranog plina zbog topline, on stvara napetost na glavi zavarenog spoja. Stoga je čvrstoća glave zavarivačkog spoja od presudne važnosti. Inkapsulirana struktura keramike i legure Kovar je ključni faktor koji utječe na čvrstoću spoja. Trenutno se naširoko koriste dva uobičajena oblika inkapsulacije, naime ravno brtvljenje i okomito brtvljenje. Keramičko kućište jezgre HVDC kontaktora oslanja se na karakteristike metaliziranih keramičkih komponenti visoke-čvrstoće kako bi se osigurala strukturna čvrstoća i brtvljenje inkapsuliranog područja.

Nova energetska vozila imaju mnogo veće zahtjeve za performanse ležajeva motora nego tradicionalna vozila. Ležajevi motora trebaju biti prilagođeni velikim -brzinama, jakim magnetskim poljima i uvjetima malog trošenja. Specifični zahtjevi uključuju nižu gustoću, veću otpornost na habanje, dobru izolaciju za smanjenje električne korozije uzrokovane pražnjenjem ležaja i glatke površine kuglice ležaja za smanjenje habanja.

 

Keramičke kuglice, sa svojom niskom gustoćom, velikom tvrdoćom, otpornošću na trenje i izvrsnim izolacijskim svojstvima, postale su idealan materijal za ove radne uvjete. Imaju nezamjenjivu ulogu pri visokim-temperaturama, jakim magnetskim i visokim-vakuumskim poljima i postali su trend primjene za ležajeve motora u novim energetskim vozilima. Osnovne komponente keramičkih kugličnih ležajeva obrađuju se pomoću precizne metalizirane keramike, čime se ispunjavaju visoki-zahtjevi za performanse motora novih energetskih vozila. Njihova izvrsna otpornost na habanje i izolacijska svojstva učinkovito povećavaju stabilnost i vijek trajanja motora.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Sve u svemu, primjena napredne keramike u području novih energetskih vozila uglavnom se usredotočuje na ključne dijelove kao što su elektronički kontrolni sustav i pogonski sustav. Oslanjajući se na svoje jedinstvene karakteristike materijala, riješio je nedostatke u izvedbi tradicionalnih metalnih materijala u uvjetima visokog-pritiska, visoke-temperature i jakog magnetskog polja. Kako se nova energetska vozila nadograđuju prema visokom naponu, laganoj težini i visokoj pouzdanosti,keramička metalizacijatehnologija se nastavlja optimizirati, a napredna keramika dodatno će proširiti svoje scenarije primjene, promičući nadogradnju performansi povezanih komponenti i pružajući važnu materijalnu podršku za visoko-kvalitetni razvoj industrije novih energetskih vozila.