新エネルギー電気自動車における先進セラミックスの例

長期間にわたって繰り返された感染拡大、ロシアとウクライナの間の戦争によって引き起こされた地政学的危機、世界的な通貨放出、エネルギー需要の増大、国際石油生産機関加盟国における生産制限措置の実施により、人々は落胆しています。今日の原油価格から。瞬く間に10元のマークを突破する可能性がある原油価格に直面して、新エネルギー車に懐疑的だったほとんどのユーザーは、現在の原油価格が新エネルギー車の利点をより有効にしていることを認めざるを得ません。石油車のコストパフォーマンス。では、先進的なセラミックスは電気自動車にどのように使用されているのでしょうか?

新エネルギー自動車に使用できる先進的なセラミックス。例:

(1) 新エネルギー車に使用されるセラミックボール：

新エネルギー車ではセラミックベアリングの採用がトレンドとなっています。新エネルギー車では、自動車軸受に対してさらに新しい要件が求められます。まず、モーターのベアリングは従来のベアリングよりも高速であるため、低密度でより耐摩耗性の高い材料が必要です。同時に、モーターの交流によって引き起こされる変化のため、ベアリングの放電によって引き起こされる電気腐食を軽減するためにより優れた絶縁が必要です。第三に、ベアリングボールの表面はより滑らかで摩耗が少ないことが求められます。セラミックボールは、低密度、高硬度、耐摩擦性の特性を持ち、高速回転条件、高温、強磁性、高真空などの分野に適しており、セラミックボールはかけがえのないものです。自動車にはセラミックベアリングがほとんど使用されていませんでしたが、2020年までに新エネルギー車のベアリングの5%がセラミックベアリングに置き換えられました。新エネルギー車の分野では、スチールボールベアリングに代わってセラミックベアリングが採用される傾向にあります。

テスラが使用するモーターの出力シャフトは、50 個の窒化ケイ素ボールで構成されるハイブリッド セラミック ベアリングです。アウディ ATA250 モーターの 2 つのローター ベアリングはセラミック素材で作られています。

(2) セラミック銅張基板:

電子制御システムは電気自動車の主要コンポーネントであり、その主なコンポーネントには、システム統合とソフトウェア、チップと特殊デバイス、IGBT モジュール、車載センサー、電子制御モジュールとコネクタなどが含まれます。IGBT (絶縁ゲート バイポーラ トランジスタ) モジュールは、電子制御システム全体の「中枢神経系」は駆動システムの中核であり、コントローラーの総コストの40%～50%を占めます。

セラミック銅クラッドプレートは、複合材料の銅-セラミック-銅「サンドイッチ」構造であり、良好なセラミック放熱、高絶縁、高機械強度、熱膨張およびチップマッチング特性、および嫌気性銅電流支持能力、良好な溶接を備えています。接合性能、高い熱伝導率は、IGBT モジュールのパッケージング材料の鍵の 1 つです。

セラミック銅クラッド基板は、さまざまなセラミック材料に応じて、アルミナセラミック銅クラッド、窒化アルミニウムセラミック銅クラッド、窒化ケイ素セラミック銅クラッドプレートに分けられます。性能比較では窒化ケイ素銅基板の方が優れており、その最大の特徴は他と比較できない信頼性です。セラミック基板、つまり窒化ケイ素セラミックを使用した高強度、高熱伝導性、活性金属溶接プロセスとの組み合わせは信頼性が高く、最も有望な材料での高圧高出力IGBTモジュールのパッケージングとなります。特に、より高い信頼性と小型化が要求される電気自動車の分野で。

(3) セラミックリレー：

電子制御技術は新エネルギー・省エネ電気自動車の開発レベルを測る重要なシンボルであり、HVDCセラミックリレーは電子制御システムの中核部品です。従来のリレーは、独自の製造技術、特に小さな接点ギャップによって制限を受けていました。高電圧 DC および低力率の影響を受けやすい負荷の場合、リレー接点は接合不良または接続アーク火災接点システムの障害を非常に起こしやすくなります。既存の技術の不足を克服するために、研究者らは新しいタイプの高電圧直流真空リレーを開発しました。このリレーは、金属とセラミックの真空キャビティ内で、接点コンポーネントとプッシュロッドの間のセラミック絶縁体のスライド接続により、動的接触を行い、いかなる状態でも静的接触があり、リレーの導電性ヨークプレート、コアおよび磁気回路システムの他の部分は良好な電気絶縁を維持し、スイッチング時のリレーのDC高電圧負荷アーク遮断能力を確保します。アークは車の自然発生の主な原因です。燃焼。リレー製品を突破するために「ノーアーク」を使用することのみが、自然発火の問題に対する根本的な解決策です。

現在、国際 HVDC DC リレーでは、日本のパナソニック、米国の TE 社、韓国の有名企業のみが生産でき、製品価格はより高い。国内企業による高電圧リレーの研究開発、生産分野はまだ初期段階にある。

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