کاربرد سرامیک در خودروهای انرژی نو

با توسعه سریع وسایل نقلیه انرژی جدید، شارژ سریع ولتاژ بالا{{0} و سیستم های ذخیره انرژی، مواد سرامیکی با عایق عالی، مقاومت در برابر حرارت بالا، استحکام مکانیکی و پایداری شیمیایی، به مواد کاربردی کلیدی در زنجیره صنعت انرژی جدید تبدیل می شوند. از باتری‌های نیرو و سیستم‌های کنترل الکترونیکی گرفته تا دستگاه‌های{3}}حفاظتی با ولتاژ بالا، سرامیک‌های پیشرفته نقش مهمی را در بهبود ایمنی، پایداری و سبک‌وزن سیستم ایفا می‌کنند. به ویژه در محیط‌های بار-بالا، فرکانس{{6} و-حرارت{8} بالا، مواد سرامیکی به یکی از مواد اساسی اساسی برای اجزای اصلی وسایل نقلیه با انرژی جدید تبدیل شده‌اند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در سیستم های محرک الکتریکی وسایل نقلیه انرژی جدید، استفاده از دستگاه های قدرت SiC به سرعت در حال رشد است. در مقایسه با دستگاه‌های مبتنی بر{1}سیلیکون سنتی، ماسفت‌های SiC دارای راندمان سوئیچینگ بالاتر، اتلاف انرژی کمتر، و عملکرد بالای{2}در دمای بالا هستند که به طور موثر برد و چگالی توان خودرو را بهبود می‌بخشد. با این حال، در همان زمان، دستگاه‌های SiC تقاضای بیشتری برای اتلاف گرما و عایق دارند، بنابراین اهمیت روزافزون بسترهای سرامیکی با هدایت حرارتی بالا برجسته می‌شود. زیرلایه های مسی{5}} سرامیکی ساخته شده از موادی مانند نیترید سیلیکون و آلومینا نه تنها دارای خاصیت رسانایی حرارتی و عایق عالی هستند، بلکه با ضریب انبساط حرارتی تراشه مطابقت دارند و تأثیر تنش حرارتی بر طول عمر دستگاه را کاهش می دهند. مواد سرامیکی آلومینا، که توسط 95٪ آلومینا سرامیک نشان داده می شود، به دلیل عملکرد پردازش بالغ و خواص الکتریکی پایدار، به طور گسترده در ماژول های قدرت و قطعات الکترونیکی با ولتاژ بالا وسایل نقلیه جدید انرژی{8} استفاده می شود.

 

سیستم‌های ولتاژ{0}بالای وسایل نقلیه با انرژی جدید، الزامات بسیار بالایی را برای عملکرد ایمنی اجزای حفاظتی مانند رله‌ها و فیوزها ایجاد می‌کنند. در محیط‌های{2}}دی سی ولتاژ بالا، قابلیت‌های کنترل قوس و عایق مستقیماً بر ایمنی کل وسیله نقلیه تأثیر می‌گذارند. مواد سرامیکی، با{4}}مقاومت در برابر درجه حرارت بالا و قابلیت های عایق کاری عالی، به طور گسترده در رله های ولتاژ بالا، قوس خلاء-محفظه های خاموش کننده و ساختارهای فیوز با ولتاژ بالا-استفاده می شوند. به خصوص در زمینه فیوزهای ولتاژ بالا، "سرامیک برای فیوزهای خودروهای الکتریکی و هیبریدی" به جزء مهم سیستم های حفاظت از انرژی جدید تبدیل شده است. پوسته سرامیکی می تواند به طور موثر در برابر ضربه های قوس{11}در دمای بالا مقاومت کند و پایداری ساختاری را در شرایط مدار{12}کوتاه حفظ کند، در نتیجه قطع اتصال سریع و حفاظت ایمن را به دست می آورد.

 

در حال حاضر، تقاضا برای فیوزهای ولتاژ بالا-از وسایل نقلیه جدید انرژی و سیستم‌های ذخیره انرژی همچنان در حال افزایش است. بهبود پلت فرم‌های{2}}ولتاژ بالا، ظرفیت بسته باتری و توسعه فناوری شارژ سریع{3} باعث ارتقاء اجزای فیوز سرامیکی می‌شود. لوله‌های سرامیکی برای فیوزهای ولتاژ بالا به دلیل ویژگی‌هایی مانند مقاومت در برابر شوک حرارتی، عایق پایدار و استحکام مکانیکی بالا، به‌طور گسترده در سیستم‌های حفاظت مدار اصلی خودروهای انرژی جدید استفاده می‌شوند. در همین حال، لوله‌های سرامیکی برای فیوزهای EV DC عملکردی عالی در خاموش کردن قوس-در سناریوهای حفاظت از ولتاژ بالا{8}DC نشان می‌دهند که نیازمندی‌های سیستم‌های ولتاژ بالا{9}خودروهای جدید انرژی برای قطع و وصل سریع و حفاظت پایدار را برآورده می‌کنند.

 

در کاربرد فیوزهای انرژی نو با استانداردهای مختلف، اجزای ساختاری سرامیکی به تدریج به بخش‌های تخصصی تبدیل می‌شوند. برای مثال، لوله‌های سرامیکی برای فیوز استاندارد بریتانیایی EV و لوله‌های سرامیکی برای سری EV BS عمدتاً در محصولات حفاظتی ولتاژ بالا برای خودروهای انرژی جدید مطابق با استانداردهای بریتانیا استفاده می‌شوند. لوله های سرامیکی برای اتصالات فیوز شارژر EV به طور گسترده در اجزای{2}}حفاظت با ولتاژ بالا در شمع های شارژ و سیستم های شارژ صفحه- استفاده می شود. با افزایش تقاضای استانداردسازی در بازار جهانی انرژی های جدید، اجزای ساختاری فیوز سرامیکی به سمت قابلیت اطمینان، استانداردسازی و مدولاریت بالاتر در حال توسعه هستند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

علاوه بر بخش خودروهای انرژی جدید، سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی نیز باعث رشد تقاضا برای مواد سرامیکی پیشرفته می‌شوند. در مبدل‌های ذخیره‌سازی انرژی، حفاظت از کلاستر باتری و سیستم‌های ذخیره انرژی فتوولتائیک، فیوزهای ولتاژ بالا باید برای مدت‌های طولانی در برابر جریان بالا و محیط‌های شوک حرارتی بالا مقاومت کنند، بنابراین نیازهای بیشتری را برای عایق و مقاومت حرارتی محفظه سرامیکی ایجاد می‌کنند. بدنه‌های سرامیکی فیوز ذخیره انرژی به اجزای ساختاری مهم تبدیل شده‌اند که استحکام مکانیکی و عملکرد عایق را در شرایط پیچیده عملیاتی حفظ می‌کنند. در همین حال، استفاده از بدنه های سرامیکی فیوز ذخیره انرژی فتوولتائیک و بدنه های سرامیکی فیوز ذخیره انرژی PV در سیستم های ذخیره انرژی فتوولتائیک نیز در حال افزایش است، به ویژه در نیروگاه های انرژی جدید، کابینت های ذخیره انرژی و سیستم های ترکیب کننده DC.

 

در سازه‌های فیوزهای با ولتاژ بالا{0}}انرژی جدید، بدنه‌های سرامیکی برای سری‌های فیوز پیچ‌دار به‌طور گسترده در محصولات فیوز ولتاژ بالا- پیچ‌دار استفاده می‌شوند. این اجزای ساختاری سرامیکی نه تنها به عملکرد عایق عالی نیاز دارند، بلکه نیاز به حفظ استحکام مکانیکی پایدار و دقت ابعادی تحت تاثیر جریان بالا دارند. سرامیک آلومینا برای فیوزهای EV اتصال پیچی، مقاومت در برابر ولتاژ و الزامات قابلیت اطمینان ساختارهای اتصال ولتاژ بالا در وسایل نقلیه جدید انرژی را برآورده می‌کند و نقشی حیاتی در سیستم‌های حفاظت از اتصال ولتاژ بالا دارد.

 

با افزایش مداوم چگالی توان سیستم‌های انرژی جدید، فیوزهای پرسرعت به طور فزاینده‌ای در حفاظت الکترونیک قدرت استفاده می‌شوند. بدنه‌های سرامیکی برای فیوزهای پرسرعت، به دلیل توانایی آنها در سازگاری با محیط‌های با فرکانس بالا، جریان بالا و سریع-، به طور گسترده در سیستم‌های PCS ذخیره‌سازی انرژی، سیستم‌های درایو الکتریکی و تجهیزات مبدل صنعتی استفاده می‌شود. علاوه بر این، استفاده از بدنه های سرامیکی برای ذخیره انرژی در سیستم های باتری ذخیره انرژی نیز در حال رشد است، زیرا پایداری بالای آنها به طور موثر سطح ایمنی کلی سیستم های ذخیره انرژی را بهبود می بخشد.

 

باتری های انرژی جدید وسایل نقلیه دارای الزامات بسیار بالایی برای عملکرد آب بندی و عایق هستند که منجر به افزایش تدریجی استفاده از مواد سرامیکی در ساختارهای اتصال آب بندی باتری می شود. کانکتورهای مهر و موم شده سرامیکی دارای خواص عایق الکتریکی عالی، مقاومت در برابر خوردگی الکترولیت و استحکام مکانیکی بالا هستند که به طور موثر عملکرد ایمنی باتری‌های برق را در محیط‌های-دما و فشار{2} بالا بهبود می‌بخشد. در همین حال، فناوری جداکننده با روکش سرامیکی{4}}به یکی از راه حل های کلیدی برای بهبود ایمنی باتری لیتیوم تبدیل شده است. با پوشش دادن سطح جداکننده با مواد سرامیکی معدنی مانند آلومینا، مقاومت حرارتی و پایداری ابعادی جداکننده را می توان به طور موثر بهبود بخشید، در نتیجه خطر فرار حرارتی را کاهش داد و عمر چرخه باتری را افزایش داد.

 

در سیستم های موتور خودروهای انرژی جدید، استفاده از یاتاقان های سرامیکی نیز به طور فزاینده ای رایج می شود. در مقایسه با یاتاقان‌های فولادی سنتی، یاتاقان‌های سرامیکی دارای چگالی کمتر، سختی بالاتر و خواص عایق برتر هستند که به طور مؤثری در محیط‌های کاری با سرعت{1} بالا، خوردگی الکتریکی را کاهش می‌دهند. به خصوص در موتورهای درایو با سرعت بالا، بلبرینگ‌های سرامیکی می‌توانند تلفات اصطکاکی را کاهش دهند و کارایی سیستم را بهبود بخشند. علاوه بر این، دیسک‌های ترمز کامپوزیت سرامیکی کربن-به دلیل سبک وزن،{6}مقاومت در برابر حرارت و مقاومت در برابر سایش، در حال تبدیل شدن به یک جهت توسعه مهم برای-سیستم‌های ترمز با عملکرد بالا در وسایل نقلیه جدید انرژی هستند.

 

با ارتقای مداوم وسایل نقلیه جدید انرژی، سیستم ذخیره انرژی و صنایع شبکه هوشمند، مواد سرامیکی پیشرفته به تدریج از مواد کمکی سنتی به مواد کاربردی اصلی تبدیل می شوند. خواه بدنه سرامیکی برای فیوزهای خودرو، لوله سرامیکی برای فیوزهای ذخیره انرژی، یا بدنه سرامیکی استاتیت برای فیوزهای EV، همه آنها نقش مهمی را در سیستم‌های{1}حفاظت ولتاژ بالا ایفا می‌کنند.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

در همین حال، اجزای ساختاری سرامیکی تخصصی توسعه یافته برای سیستم های ذخیره انرژی فتوولتائیک، مانندبدنه های سرامیکی برای فیوزهای فتوولتائیک سری Bussmann، ارتقاء ایمنی سیستم های انرژی جدید را بیشتر ترویج می کنند.

 

در آینده، با روندهای عمیق تر ولتاژ بالا، هوشمندی، و سبک وزن، مواد سرامیکی پیشرفته چشم انداز توسعه حتی گسترده تری در خودروهای انرژی جدید و صنعت انرژی جدید خواهند داشت. بهبود مستمر در قابلیت اطمینان بالا، عایق بالا و مقاومت در برابر دمای بالا، کاربرد عمیق مواد سرامیکی را در باتری‌های برق، فیوزهای ولتاژ بالا، ماژول‌های برق و سیستم‌های ذخیره‌سازی انرژی بیشتر ترویج می‌کند و آنها را به یک ماده اساسی غیرقابل جایگزین و مهم در زنجیره صنعت انرژی جدید تبدیل می‌کند.