Keraamika kasutamine uue energiaga sõidukites

Uute energiasõidukite, kõrge-kiirlaadimis- ja energiasalvestussüsteemide kiire arenguga muutuvad keraamilised materjalid oma suurepärase isolatsiooni, kõrge-temperatuurikindluse, mehaanilise tugevuse ja keemilise stabiilsusega uue energiatööstuse ahela peamisteks funktsionaalseteks materjalideks. Alates toiteakudest ja elektroonilistest juhtimissüsteemidest kuni kõrge-pingekaitseseadmeteni – täiustatud keraamika mängib süsteemi ohutuse, stabiilsuse ja kerguse parandamisel üha olulisemat rolli. Keraamilised materjalid on muutunud uute energiasõidukite põhikomponentide üheks oluliseks põhimaterjaliks, eriti kõrge-kõrgpinge,-kõrgsageduse ja suure-kuuma-koormusega keskkondades.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Uute energiasõidukite elektriajamite süsteemides kasvab kiiresti SiC jõuseadmete kasutamine. Võrreldes tavapäraste räni{1}}põhiste seadmetega on SiC MOSFET-idel suurem lülitustõhusus, väiksem energiakadu ja suurepärane jõudlus kõrgel-temperatuuril, mis parandab tõhusalt sõiduki sõiduulatust ja võimsustihedust. Kuid samal ajal seavad SiC-seadmed kõrgemad nõudmised soojuse hajumisele ja isolatsioonile, tõstes seeläbi esile suure soojusjuhtivusega keraamiliste substraatide kasvavat tähtsust. Keraamilistel vask{5}}kattega aluspindadel, mis on valmistatud sellistest materjalidest nagu räninitriid ja alumiiniumoksiid, ei ole mitte ainult suurepärased soojusjuhtivus- ja isolatsiooniomadused, vaid need vastavad ka kiibi soojuspaisumistegurile, vähendades termilise pinge mõju seadme elueale. Alumiiniumoksiidi keraamilisi materjale, mida esindab 95% Alumina Ceramic, kasutatakse laialdaselt uute energiasõidukite toitemoodulites ja{8}}kõrgepingelistes elektroonilistes komponentides tänu nende küpsele töötlemisvõimele ja stabiilsetele elektrilistele omadustele.

 

Uute energiasõidukite{0}}kõrgpingesüsteemid seavad kaitsekomponentide (nt releed ja kaitsmed) ohutusnõuetele äärmiselt kõrged nõudmised. Kõrge-alalispinge keskkondades mõjutavad kaarejuhtimis- ja isolatsioonivõimed otseselt kogu sõiduki ohutust. Suurepärase kõrge-temperatuurikindluse ja isolatsioonivõimega keraamilisi materjale kasutatakse laialdaselt kõrge-pingereleedes, vaakumkaar-kustutuskambrites ja kõrgepinge{7}}kaitsmekonstruktsioonides. Eriti kõrgepinge kaitsmete valdkonnas on "Ceramic for Electric and Hybrid Vehicle Fuses" saanud uute energiakaitsesüsteemide oluliseks komponendiks. Keraamiline kest talub tõhusalt{11}}kõrge temperatuuriga kaare lööke ja säilitab konstruktsiooni stabiilsuse lühise{12}tingimustes, saavutades seeläbi kiire lahtiühendamise ja ohutu kaitse.

 

Praegu kasvab nõudlus uute energiasõidukite ja energiasalvestussüsteemide kõrgepinge{0}}kaitsmete järele. Kõrge-pingeplatvormide, akupaki mahutavuse ja kiirlaadimistehnoloogia-arengu täiustamine soodustab veelgi keraamiliste kaitsmekomponentide uuendamist. Kõrgepinge{5}}kaitsmetele mõeldud keraamilisi torusid kasutatakse laialdaselt uute energiasõidukite põhiahelate kaitsesüsteemides tänu nende omadustele, nagu soojuslöögikindlus, stabiilne isolatsioon ja kõrge mehaaniline tugevus. Samal ajal on EV alalisvoolukaitsmete keraamilistel torudel suurepärane kaar-kustutusvõime kõrge-alalisvoolukaitse stsenaariumide korral, mis vastavad uute energiasõidukite kõrgepingesüsteemide{9}}nõuetele kiire lahtiühendamise ja stabiilse kaitse tagamiseks.

 

Uute erinevate standarditega energiakaitsmete rakendamisel arenevad keraamilised konstruktsioonikomponendid järk-järgult spetsiaalseteks segmentideks. Näiteks keraamilisi torusid EV Briti standardkaitsmetele ja keraamilisi torusid EV BS-seeria jaoks kasutatakse peamiselt Briti standarditele vastavate uute energiasõidukite kõrge{1}}pingekaitsetoodetes; Keraamilisi torusid elektrisõidukite laadija kaitsmelülidele kasutatakse laialdaselt kõrge-pingekaitsekomponentides laadimishunnikutes ja{3}}pardalaadimissüsteemides. Seoses kasvavate standardimisnõuetega globaalsel uuel energiaturul arenevad keraamilised kaitsme konstruktsioonikomponendid suurema töökindluse, standardimise ja modulaarsuse suunas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lisaks uute energiasõidukite sektorile suurendavad nõudlust täiustatud keraamiliste materjalide järele ka energiasalvestussüsteemid. Energiasalvestite muundurites, akuklastrite kaitses ja fotogalvaanilistes energiasalvestussüsteemides peavad kõrge{1}}pingekaitsmed taluma pikka aega tugevat voolu ja kõrge termilise šokiga keskkonda, mis seab keraamilise korpuse isolatsioonile ja kuumakindlusele kõrgemad nõudmised. Energiasalvestavatest kaitsmekeraamilistest korpustest on saanud olulised konstruktsioonikomponendid, mis säilitavad stabiilse mehaanilise tugevuse ja isolatsioonivõime keerulistes töötingimustes. Samal ajal suureneb ka fotogalvaaniliste energiasalvestusseadmete keraamiliste korpuste ja fotogalvaaniliste energiasalvestusseadmete keraamiliste korpuste kasutamine fotogalvaanilistes energiasalvestussüsteemides, eriti uutes energiaelektrijaamades, energiasalvestuskappides ja alalisvoolu kombineerimissüsteemides.

 

Uutes energiakõrgpinge{0}}kaitsmestruktuurides kasutatakse poltidega poltidega seeriate keraamilisi korpuseid laialdaselt poltidega kõrge{1}}kaitsmetoodetes. Need keraamilised konstruktsioonikomponendid ei vaja mitte ainult suurepärast isolatsioonijõudlust, vaid peavad säilitama ka stabiilse mehaanilise tugevuse ja mõõtmete täpsuse tugeva voolu mõjul. Poltidega ühendatud EV-kaitsmete alumiiniumoksiidi keraamika vastab veelgi uute energiasõidukite kõrge-pingeühendusstruktuuride pingetaluvus- ja töökindlusnõuetele, mängides üliolulist rolli{5}}kõrgepingeühenduste kaitsesüsteemides.

 

Uute energiasüsteemide võimsustiheduse pideva suurenemisega{0}}kasutatakse toiteelektroonilises kaitses üha laialdasemalt kiireid kaitsmeid. Kiirete -kaitsmete keraamilisi korpuseid kasutatakse nende võime tõttu kohaneda suure-sageduse, suure-voolu ja kiire-löögikeskkonnaga laialdaselt energiasalvestavates PCS-süsteemides, elektriajamisüsteemides ja tööstuslikes muunduriseadmetes. Lisaks kasvab ka keraamiliste korpuste kasutamine energia salvestamisel energiasalvestavates akusüsteemides, kuna nende kõrge stabiilsus parandab tõhusalt energiasalvestussüsteemide üldist ohutustaset.

 

Uutele energiasõidukite võimsusakudele esitatakse äärmiselt kõrged nõuded tihendus- ja isolatsioonivõimele, mis toob kaasa keraamiliste materjalide järkjärgulise suurenemise akude tihendamise ühendusstruktuurides. Keraamiliselt suletud pistikutel on suurepärased elektriisolatsiooniomadused, vastupidavus elektrolüütide korrosioonile ja suur mehaaniline tugevus, mis parandab tõhusalt toiteakude ohutust kõrgel -temperatuuril ja kõrgel{2}}rõhul. Vahepeal on keraamilise{4}}kattega separaatoritehnoloogiast saanud liitiumaku ohutuse parandamise üks peamisi lahendusi. Kattes separaatori pinna anorgaaniliste keraamiliste materjalidega, nagu alumiiniumoksiid, saab tõhusalt parandada separaatori kuumakindlust ja mõõtmete stabiilsust, vähendades seeläbi termilise äravoolu ohtu ja pikendades aku tööiga.

 

Uute energiasõidukite mootorisüsteemide puhul on keraamiliste laagrite kasutamine samuti muutumas üha tavalisemaks. Võrreldes traditsiooniliste teraslaagritega on keraamilistel laagritel väiksem tihedus, suurem kõvadus ja suurepärased isolatsiooniomadused, mis vähendab tõhusalt elektrokorrosiooni kiiretes töökeskkondades. Keraamilised kuullaagrid võivad hõõrdekadusid vähendada ja süsteemi tõhusust parandada, eriti suure kiirusega-mootorite puhul. Lisaks on süsinik-keraamilistest komposiitpiduriketastest oma kerge, kõrge -temperatuuri- ja kulumiskindluse tõttu muutumas uute energiasõidukite -jõudlusega pidurisüsteemide oluline arendussuund.

 

Uue energiasõiduki, energiasalvestussüsteemi ja arukate võrkude tööstuste pideva uuendamisega arenevad täiustatud keraamilised materjalid järk-järgult traditsioonilistest abimaterjalidest põhifunktsionaalseteks materjalideks. Olgu selleks keraamiline korpus autode kaitsmete jaoks, keraamiline toru energiasalvestite kaitsmete jaoks või steatiitkeraamiline korpus elektriautode kaitsmete jaoks, need kõik mängivad kõrgepingekaitsesüsteemides üha olulisemat rolli.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Vahepeal on spetsiaalsed keraamilised konstruktsioonikomponendid, mis on välja töötatud fotogalvaaniliste energiasalvestussüsteemide jaoks, nagu näiteksBussmanni seeria fotogalvaanikaitsmete keraamilised korpused, edendavad veelgi uute energiasüsteemide ohutuse suurendamist.

 

Tulevikus, kuna kõrgepinge, intelligentsuse ja kergekaalulisuse suundumused süvenevad, on täiustatud keraamilistel materjalidel uute energiasõidukite ja uue energiatööstuse väljavaated veelgi laiemad. Suure töökindluse, kõrge isolatsiooni ja kõrge temperatuuritaluvuse pidev täiustamine soodustab veelgi keraamiliste materjalide sügavat kasutamist toiteakudes, kõrge{1}}pingekaitsmetes, toitemoodulites ja energiasalvestussüsteemides ning muudab need asendamatuks ja oluliseks põhimaterjaliks uues energiatööstuse ahelas.