การประยุกต์และคุณค่าทางเทคนิคของเซรามิกขั้นสูงในบริบทของการอัพเกรดระบบไฟฟ้าของรถยนต์พลังงานใหม่

การเปลี่ยนแปลงของยานพาหนะพลังงานใหม่จากพลังงานเชื้อเพลิงแบบดั้งเดิมไปสู่การขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้า การควบคุมอัจฉริยะ และระบบไฟฟ้าแรงสูง-ไม่เพียงแต่เปลี่ยนโครงสร้างกำลังของยานพาหนะเท่านั้น แต่ยังส่งเสริมการอัพเกรดวัสดุของส่วนประกอบหลัก เช่น-รีเลย์แรงดันไฟฟ้าสูง สารกึ่งตัวนำกำลัง แบริ่งมอเตอร์ และระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า 800V และสูงกว่า ระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง- และเทคโนโลยีการชาร์จและการคายประจุที่รวดเร็ว ส่วนประกอบต่างๆ ยังเผชิญกับข้อกำหนดด้านแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิ ความถี่ และความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นอีกด้วย

 

ในกระบวนการนี้ เซรามิกขั้นสูงได้ค่อยๆ ขยายจากวัสดุโครงสร้างแบบดั้งเดิมไปสู่-ระบบไฟฟ้าแรงสูง อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และระบบขับเคลื่อนสำหรับยานพาหนะพลังงานใหม่ โดยอาศัยคุณสมบัติความเป็นฉนวนสูง ทนต่ออุณหภูมิสูง ทนต่อการกัดกร่อน ความแข็งแรงเชิงกลสูง และความเสถียรของมิติที่ดี การประยุกต์ใช้งานมุ่งเน้นไปที่-อุปกรณ์สวิตชิ่ง DC แรงดันสูง บรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์กำลัง คอนแทคเตอร์แรงดันสูงแบบเซรามิก- และแบริ่งที่หุ้มฉนวนมอเตอร์

 

 

 

ระบบไฟฟ้าแรงสูง-ของยานพาหนะพลังงานใหม่มักจะต้องใช้รีเลย์หรือคอนแทคเตอร์เพื่อให้เกิดการเชื่อมต่อ การตัดการเชื่อมต่อ และการแยกที่ปลอดภัยระหว่างชุดแบตเตอรี่และวงจรไฟฟ้าแรงสูง- เช่น อินเวอร์เตอร์ มอเตอร์ และระบบชาร์จ เมื่อเปรียบเทียบกับระบบไฟฟ้ายานยนต์แรงดันต่ำ- การเปลี่ยนสภาพแวดล้อมกระแสตรงแรงดันสูง-นั้นซับซ้อนกว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อตัดการเชื่อมต่อวงจรภายใต้สภาวะกระแสไฟสูง อาร์คมีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้นระหว่างหน้าสัมผัส ซึ่งทำให้มีข้อกำหนดที่สูงกว่าในโครงสร้างฉนวนและความสามารถในการดับอาร์ค-

 

วัสดุเซรามิกมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมและทนต่ออุณหภูมิสูง และสามารถนำมาใช้ในเปลือกฉนวน ปลอกฉนวน และโครงสร้างการปิดผนึกภายใน-รีเลย์และคอนแทคเตอร์ DC แรงดันไฟฟ้าสูง ด้วยการปิดผนึกที่เชื่อถือได้ของวัสดุเซรามิกและโลหะ พื้นที่การทำงานภายในที่ค่อนข้างปิดสามารถเกิดขึ้นได้เพื่อรักษาฉนวนที่มั่นคงระหว่างส่วนประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแรงสูง-และโครงสร้างภายนอก ในขณะเดียวกันก็ให้เงื่อนไขการปิดผนึกที่จำเป็นสำหรับตัวกลางดับเพลิงด้วยอาร์ก

 

ในอุปกรณ์สวิตชิ่งแรงดันสูง- อลูมินาเซรามิกเป็นหนึ่งในวัสดุฉนวนทั่วไป ระบบอลูมินาที่มีความบริสุทธิ์และระดับประสิทธิภาพต่างกันสามารถเลือกเพิ่มเติมได้ตามระดับแรงดันไฟฟ้า ความแข็งแรงทางกล คุณสมบัติทางความร้อน และข้อกำหนดด้านขนาดที่แตกต่างกัน สำหรับชิ้นส่วนที่ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดด้านฉนวน การรองรับเชิงกล และการปิดผนึกโลหะในเวลาเดียวกัน อลูมินาเมทัลไลซ์เซรามิกส์สามารถบรรลุการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้ระหว่างเซรามิกกับโลหะผ่านกระบวนการทำให้โลหะเป็นโลหะบนพื้นผิวเซรามิกและกระบวนการบัดกรีแข็ง

 

มูลค่าของวัสดุเซรามิกในผลิตภัณฑ์ดังกล่าวไม่ได้จำกัดอยู่เพียงฉนวนเท่านั้น ความร้อนชั่วคราวและความเค้นเชิงกลจะถูกสร้างขึ้นในระหว่างการทำงานของคอนแทคเตอร์แรงดันไฟฟ้าสูง- ดังนั้นเปลือกเซรามิกยังต้องมีความเสถียรทางความร้อนที่ดี มีความเสถียรของมิติ และต้านทานการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างฉับพลัน การเลือกใช้วัสดุ การออกแบบโครงสร้าง และกระบวนการเคลือบโลหะ จำเป็นต้องได้รับการออกแบบอย่างครอบคลุมโดยพิจารณาจากแรงดันไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิ และอายุการใช้งานที่เกิดขึ้นจริง

 

 

 

แกนหลักอย่างหนึ่งของระบบขับเคลื่อนไฟฟ้าของยานพาหนะพลังงานใหม่คือตัวควบคุมอิเล็กทรอนิกส์กำลัง ซึ่งหน้าที่หลักคือการแปลงพลังงานไฟฟ้ากระแสตรงของแบตเตอรี่พลังงานไฟฟ้าและไฟฟ้ากระแสสลับที่มอเตอร์ต้องการให้เสร็จสมบูรณ์อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อความหนาแน่นของพลังงานของระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าเพิ่มขึ้น อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์กำลังจำเป็นต้องทนต่อกระแสที่สูงขึ้นและรอบความร้อนที่บ่อยขึ้น ดังนั้น วัสดุบรรจุภัณฑ์ไม่เพียงแต่ต้องมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเท่านั้น แต่ยังต้องคำนึงถึงการกระจายความร้อน ความแข็งแรงทางกล และการจับคู่การขยายตัวทางความร้อนด้วย

 

พื้นผิวทองแดงแบบเซรามิก-มักประกอบด้วยชั้นทองแดง ชั้นฉนวนเซรามิก และชั้นทองแดง ชั้นเซรามิกมีหน้าที่รับผิดชอบในด้านฉนวนไฟฟ้าและฟังก์ชั่นสนับสนุนทางกล และชั้นทองแดงมีหน้าที่ในการส่งกระแสไฟฟ้า การเชื่อมต่อชิป และการกระจายความร้อน เมื่อเปรียบเทียบกับวัสดุฉนวนอินทรีย์บริสุทธิ์ พื้นผิวเซรามิกสามารถรักษาคุณสมบัติทางไฟฟ้าและทางกลที่เสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูงขึ้น ทำให้เหมาะสำหรับโมดูลอิเล็กทรอนิกส์กำลัง-กำลัง-ที่มีความหนาแน่นสูง

 

วัสดุเซรามิกทั่วไปที่ใช้ในโมดูลพลังงานรถยนต์พลังงานใหม่ในปัจจุบัน ได้แก่ อะลูมิเนียมออกไซด์ อะลูมิเนียมไนไตรด์ และซิลิคอนไนไตรด์ อลูมิเนียมออกไซด์มีลักษณะของต้นทุนที่ค่อนข้างปานกลาง ประสิทธิภาพของฉนวนที่ดีและกระบวนการที่ครบกำหนด อลูมิเนียมไนไตรด์มีค่าการนำความร้อนสูงและมีข้อได้เปรียบในสถานการณ์ที่ต้องการการกระจายความร้อนสูง ซิลิคอนไนไตรด์มีความแข็งแรงเชิงกลสูง มีเสถียรภาพทางความร้อน และทนทานต่อวงจรความร้อน และเหมาะสำหรับการใช้งานทางอิเล็กทรอนิกส์กำลังที่ต้องการ-ความน่าเชื่อถือในระยะยาวสูง

 

ในขณะที่โมดูลพลังงานของรถยนต์พลังงานใหม่พัฒนาไปสู่ไฟฟ้าแรงสูง กระแสไฟฟ้าแรงสูง และการย่อขนาด ความต้องการส่วนประกอบเซรามิกเคลือบโลหะที่มีความแม่นยำสูง- เช่น เซรามิกเคลือบโลหะที่มีความแม่นยำก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ชั้นเคลือบโลหะบนพื้นผิวเซรามิกต้องมีความแข็งแรงในการยึดเกาะที่ดีและคุณสมบัติทางไฟฟ้าที่มั่นคง และสามารถทนต่อความเครียดที่เกิดขึ้นระหว่างการเชื่อม การประสาน และการหมุนเวียนด้วยความร้อนในภายหลัง

 

สำหรับบรรจุภัณฑ์เซมิคอนดักเตอร์กำลัง การจับคู่ค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างวัสดุเซรามิกและชั้นทองแดงเป็นสิ่งสำคัญมาก ในระหว่างการใช้งานจริง รถยนต์พลังงานใหม่จะพบกับการสตาร์ท การเร่งความเร็ว การเบรก การชาร์จอย่างรวดเร็ว และการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน และโมดูลพลังงานจะพบกับความร้อนและความเย็นซ้ำๆ หากความแตกต่างของการขยายตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างวัสดุมีมากเกินไป การหมุนเวียนของความร้อน-ในระยะยาวอาจทำให้เกิดความล้าของส่วนต่อประสาน รอยแตกร้าว หรือการหลุดร่อน ซึ่งส่งผลต่ออายุการใช้งานของโมดูล

 

ดังนั้น การออกแบบบรรจุภัณฑ์เซรามิกของโมดูลพลังงานรถยนต์พลังงานใหม่จึงต้องคำนึงถึงการนำความร้อน ความแข็งแรงของฉนวน ความแข็งแรงเชิงกล การจับคู่การขยายตัวทางความร้อน และความแม่นยำในการประมวลผลในเวลาเดียวกัน และไม่สามารถพึ่งพาประสิทธิภาพของวัสดุบางอย่างเป็นพื้นฐานในการเลือกได้

 

 

เซรามิกนั้นมีคุณสมบัติเป็นฉนวนที่ดีเยี่ยม แต่ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จริงๆ เซรามิกมักจะจำเป็นต้องเชื่อมต่อกับตัวนำโลหะ อิเล็กโทรด หรือโครงสร้างบรรจุภัณฑ์ ดังนั้นการเคลือบโลหะบนพื้นผิวเซรามิกจึงกลายเป็นกระบวนการสำคัญในการบรรลุการผสมผสานระหว่างเซรามิกและโลหะที่เชื่อถือได้

 

แนวคิดพื้นฐานของการเคลือบโลหะด้วยเซรามิกคือการสร้างชั้นโลหะที่มีความหนาและความแข็งแรงการยึดเกาะที่แน่นอนบนพื้นผิวเซรามิก เพื่อให้สามารถบัดกรี เชื่อม หรือผ่านกระบวนการเชื่อมต่ออื่น ๆ เพิ่มเติมได้ ชั้นเคลือบโลหะไม่เพียงแต่ต้องมีการนำไฟฟ้าที่ดีเท่านั้น แต่ยังต้องสร้างพันธะเชื่อมต่อที่เสถียรกับเมทริกซ์เซรามิกอีกด้วย

 

สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง-ของยานพาหนะพลังงานใหม่ ความน่าเชื่อถือของชั้นเคลือบโลหะจะส่งผลโดยตรงต่อความหนาแน่นของอากาศ ประสิทธิภาพของฉนวน และความเสถียรทางกลของโครงสร้างบรรจุภัณฑ์ ตัวอย่างเช่น ฉนวนเซรามิกภายในรีเลย์ไฟฟ้าแรงสูง-จำเป็นต้องสร้างการเชื่อมต่อที่เชื่อถือได้กับเปลือกโลหะ พื้นผิวเซรามิกในโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลังจำเป็นต้องสร้างพันธะที่มั่นคงกับชั้นทองแดง

 

ในบรรดาชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ที่มีความแม่นยำสูง- การตัดเฉือนชิ้นส่วนเซรามิกอลูมินาที่มีความแม่นยำสามารถตอบสนองความต้องการด้านขนาด พิกัดความเผื่อ ตำแหน่งรู และความแม่นยำของพื้นผิวที่ซับซ้อนได้ สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง-สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ ชิ้นส่วนเซรามิกมักจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดของการย่อขนาด โครงสร้างที่ซับซ้อน และความน่าเชื่อถือสูงในเวลาเดียวกัน ดังนั้นการเตรียมวัสดุและการประมวลผลที่แม่นยำจึงต้องได้รับการควบคุมร่วมกัน

 

 

 

คอนแทคเตอร์แรงดันไฟฟ้าสูง-เป็นส่วนประกอบสวิตชิ่งที่สำคัญในระบบไฟฟ้าแรงสูง-ของยานพาหนะพลังงานใหม่ หน้าที่หลักคือควบคุมการสลับวงจรไฟฟ้าแรงสูง-ในระหว่างการสตาร์ท การหยุด การชาร์จ และการป้องกันข้อผิดพลาด เนื่องจากแบตเตอรี่สำหรับยานยนต์พลังงานใหม่มักจะใช้แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงหลายร้อยโวลต์หรือสูงกว่านั้น คอนแทคเตอร์แรงดันไฟฟ้าสูง-จึงต้องรักษาการทำงานที่เชื่อถือได้ภายใต้ความเครียดทางไฟฟ้าที่สูง

 

กล่องหุ้มเซรามิกคอนแทคเตอร์ HVDC มักจะทำหน้าที่หลายอย่าง เช่น ฉนวนภายใน ส่วนรองรับโครงสร้าง และการปิดผนึก ตัวเรือนเซรามิกจำเป็นต้องรักษาฉนวนให้เสถียรในสภาพแวดล้อมที่มีแรงดันไฟฟ้าสูง- ในขณะเดียวกันก็ทนต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิภายในและความเค้นเชิงกล

 

คอนแทคเตอร์ไฟฟ้าแรงสูง-มักจะใช้โครงสร้างการปิดผนึกแบบเซรามิกและโลหะ พื้นที่เชื่อมต่อระหว่างเซรามิกและโลหะเป็นหนึ่งในกุญแจสำคัญต่อความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์ทั้งหมด หากมีข้อบกพร่องในส่วนเชื่อมต่อการซีล รอยแตก รอยรั่ว และปัญหาอื่นๆ อาจเกิดขึ้นได้ภายใต้การกระทำของ-วงจรความร้อนในระยะยาว การสั่นสะเทือนทางกล หรือการเปลี่ยนแปลงแรงดันภายใน

 

ดังนั้น การผลิตคอนแทคเตอร์แรงดันสูง-แบบเซรามิกมักจะต้องมุ่งเน้นไปที่การควบคุมความบริสุทธิ์ของวัสดุเซรามิก คุณภาพการเผาผนึก ความแม่นยำของมิติ คุณภาพชั้นเคลือบโลหะ และ-ความแข็งแรงของการปิดผนึกโลหะของเซรามิก สำหรับผลิตภัณฑ์ที่มีความน่าเชื่อถือสูง- จำเป็นต้องมีการตรวจสอบความหนาแน่นของอากาศ ฉนวนไฟฟ้า ความต้านทานแรงดันไฟฟ้า และวงจรความร้อนด้วย

 

จากมุมมองของวิศวกรรมวัสดุ การเชื่อมต่อระหว่างเซรามิก-กับ-โลหะไม่ใช่การผสมผสานทางกลอย่างง่าย แต่เกี่ยวข้องกับปัจจัยหลายประการ เช่น สัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของวัสดุ ความสามารถในการเปียกของส่วนต่อประสาน การเลือกลวดบัดกรี อุณหภูมิการปิดผนึก และการควบคุมความเค้นตกค้าง มีเพียงการผสานอินเทอร์เฟซเซรามิกและโลหะเข้าด้วยกันอย่างมีเสถียรภาพเท่านั้นจึงจะรับประกันความน่าเชื่อถือของการปิดผนึกและฉนวนของอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง-ในการทำงานระยะยาว-

 

 

มอเตอร์ขับเคลื่อนรถยนต์พลังงานใหม่มักจะมีความเร็วในการหมุนสูง และมีสภาพแวดล้อมทางแม่เหล็กไฟฟ้าที่ซับซ้อนภายในมอเตอร์ เมื่อเปรียบเทียบกับระบบกลไกแบบดั้งเดิม นอกเหนือจากภาระในแนวรัศมีและแนวแกนของตลับลูกปืนแล้ว ตลับลูกปืนมอเตอร์ของยานยนต์พลังงานใหม่ยังต้องเผชิญกับปัญหาต่างๆ เช่น การหมุนด้วยความเร็วสูง- อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น กระแสไฟ และการกัดกร่อนทางไฟฟ้า

 

ตลับลูกปืนโลหะแบบดั้งเดิมอาจสร้างกระแสของเพลาภายใต้สภาวะการทำงานของมอเตอร์บางอย่าง เมื่อกระแสไหลผ่านด้านในของแบริ่ง อาจเกิดการปลดปล่อยส่วนโค้งในพื้นที่สัมผัสระหว่างชิ้นส่วนกลิ้งและรางน้ำ ทำให้เกิดการกัดกร่อนแบบรูพรุน การกัดเซาะ และความเสียหายที่พื้นผิว ท้ายที่สุดส่งผลต่ออายุการใช้งานของตลับลูกปืน

 

องค์ประกอบการรีดเซรามิกมีลักษณะความหนาแน่นต่ำ ความแข็งสูง ทนต่อการสึกหรอได้ดี และมีคุณสมบัติเป็นฉนวนไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ดังนั้น ตลับลูกปืนเซรามิกไฮบริดจึงมีค่าการใช้งานที่แน่นอนในมอเตอร์ความเร็วสูง-และระบบไฟฟ้ากำลัง การผสมผสานระหว่างองค์ประกอบการกลิ้งเซรามิกและปลอกโลหะสามารถลดคุณภาพขององค์ประกอบการกลิ้งในขณะที่ยังคงรักษาความแข็งแรงของโครงสร้างของตลับลูกปืน และปรับปรุงคุณสมบัติการเสียดสีและฉนวนไฟฟ้าภายใต้-สภาพการทำงานที่ความเร็วสูง

 

ข้อกำหนดสำหรับตลับลูกปืนในมอเตอร์ยานยนต์พลังงานใหม่ยังได้ส่งเสริมการพัฒนาส่วนประกอบเซรามิกประสิทธิภาพสูง- เช่น ส่วนประกอบเซรามิกเคลือบโลหะที่มีความแข็งแรงสูง - แม้ว่าเซรามิกเคลือบโลหะและแบริ่งมอเตอร์จะใช้งานประเภทต่างๆ กัน แต่ก็มีแนวโน้มการพัฒนาวัสดุแบบเดียวกัน ซึ่งก็คือการแก้ไขข้อจำกัดด้านประสิทธิภาพของวัสดุโลหะแบบดั้งเดิมภายใต้สภาพการทำงานเฉพาะผ่านฉนวน ความแข็งแรงสูง และคุณสมบัติต้านทานอุณหภูมิสูงของวัสดุเซรามิก

 

 

เนื่องจากแพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าของยานพาหนะพลังงานใหม่ได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง ขอบเขตการใช้งานของเซรามิกขั้นสูงจึงค่อยๆ ขยายจากส่วนประกอบฉนวนเดี่ยวไปจนถึง-สวิตช์แรงดันไฟฟ้าสูง โมดูลพลังงาน เซ็นเซอร์ โครงสร้างการเชื่อมต่อ และส่วนประกอบที่เกี่ยวข้องกับการจัดการระบายความร้อน-

 

ในส่วนประกอบไฟฟ้าแรงสูง- เซรามิกอลูมินาเคลือบโลหะสำหรับชิ้นส่วนไฟฟ้าสามารถบูรณาการฟังก์ชันฉนวน การนำไฟฟ้า และการเชื่อมต่อทางกลผ่านการผสมผสานระหว่างเมทริกซ์ฉนวนเซรามิกและชั้นนำไฟฟ้าที่เคลือบด้วยโลหะ โครงสร้างนี้เหมาะอย่างยิ่งกับอุปกรณ์ไฟฟ้าที่มีพื้นที่จำกัดและมีความต้องการฉนวนสูง

 

สำหรับอุปกรณ์ไฟฟ้าแรงสูง-ที่ต้องการความแม่นยำของขนาดที่สูงขึ้น ส่วนประกอบเซรามิกอลูมินาเคลือบโลหะที่มีความแม่นยำสามารถรวมกระบวนการขึ้นรูป การเผาผนึก การทำให้เป็นโลหะ และกระบวนการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ เพื่อให้ตรงตามโครงสร้างที่ซับซ้อนและข้อกำหนดการประกอบที่มีความแม่นยำสูง- ชิ้นส่วนรถยนต์พลังงานใหม่ยังคงพัฒนาไปสู่การย่อขนาด น้ำหนักเบา และความหนาแน่นของพลังงานสูง ซึ่งทำให้การควบคุมมิติและความสม่ำเสมอในการประมวลผลของชิ้นส่วนเซรามิกมีความสำคัญมากขึ้น

 

ในทางกลับกัน เมื่อแรงดันไฟฟ้าในการทำงานและความถี่ในการสลับของเซมิคอนดักเตอร์กำลังเพิ่มขึ้น วัสดุฉนวนเซรามิกยังต้องเผชิญกับความเข้มของสนามไฟฟ้าที่สูงขึ้นและอัตราการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่เร็วขึ้น โครงสร้างต่างๆ เช่น ท่อฉนวนเซรามิกเคลือบโลหะ และชิ้นส่วนเซรามิกเคลือบโลหะ สามารถใช้กับส่วนประกอบไฟฟ้าพิเศษที่ต้องใช้ทั้งฉนวน การเชื่อมต่อที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า และฟังก์ชันการห่อหุ้ม ทำให้เกิดโซลูชันโครงสร้างที่กะทัดรัดมากขึ้นสำหรับระบบไฟฟ้าแรงสูง-

 

 

 

การใช้เซรามิกขั้นสูงในรถยนต์พลังงานใหม่ไม่ใช่การเปลี่ยนวัสดุง่ายๆ แต่เป็นโครงการที่เป็นระบบที่เกี่ยวข้องกับวัสดุ โครงสร้าง กระบวนการ และการตรวจสอบความน่าเชื่อถือ

 

ขั้นแรก จำเป็นต้องเลือกวัสดุเซรามิกที่เหมาะสมโดยพิจารณาจากแรงดันไฟฟ้าในการทำงาน อุณหภูมิ กระแสไฟฟ้า โหลดทางกล และสภาพแวดล้อม ประการที่สอง กระบวนการขึ้นรูป การเผาผนึก การตัดเฉือนที่มีความแม่นยำ และกระบวนการเคลือบโลหะบนพื้นผิว จำเป็นต้องได้รับการพิจารณาตามโครงสร้างของส่วนประกอบ สำหรับอุปกรณ์ซีลแรงดันสูง- จะต้องพิจารณาการจับคู่การขยายตัวทางความร้อนระหว่างวัสดุเซรามิกและโลหะและความเค้นตกค้างของการซีลเพิ่มเติม

 

สำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์กำลัง พื้นผิวเซรามิกยังต้องเน้นไปที่อายุการใช้งานของวงจรความร้อนและความน่าเชื่อถือของอินเทอร์เฟซ ในขณะที่ยานพาหนะพลังงานใหม่ค่อยๆ พัฒนาจาก IGBT แบบดั้งเดิมไปเป็นเซมิคอนดักเตอร์กำลังแบนด์แกป-ประสิทธิภาพสูง- ความเร็วในการสลับและความหนาแน่นของพลังงานของโมดูลกำลังยังคงเพิ่มขึ้น และข้อกำหนดสำหรับวัสดุฉนวนและโครงสร้างบรรจุภัณฑ์ก็จะเพิ่มขึ้นอีกเช่นกัน

 

ชิ้นส่วนโลหะเซรามิกขั้นสูงที่มีความบริสุทธิ์สูงอลูมินาเหมาะสำหรับชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์พิเศษที่ต้องการความบริสุทธิ์สูง ประสิทธิภาพของฉนวน ความแม่นยำของมิติ และความน่าเชื่อถือในการชุบโลหะ ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวมักจะต้องมีการควบคุมกระบวนการอย่างเต็มรูปแบบ ตั้งแต่ผงเซรามิก การขึ้นรูป การเผาผนึก ไปจนถึงการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำและการทำให้เป็นโลหะ

 

 

จากมุมมองของทิศทางการพัฒนาเทคโนโลยีโดยรวมของรถยนต์พลังงานใหม่ การใช้เซรามิกขั้นสูงนำเสนอแนวโน้มสามประการเป็นหลัก

 

ประการแรก ไฟฟ้าแรงสูงจะเพิ่มความต้องการฉนวนเซรามิก ด้วยการปรับใช้แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้า 800V และสูงกว่าอย่างค่อยเป็นค่อยไป ข้อกำหนดสำหรับวัสดุฉนวนใน-คอนแทคเตอร์ รีเลย์ โมดูลพลังงาน และระบบการชาร์จยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง วัสดุเซรามิกมีความเป็นฉนวนสูงและทนความร้อน ดังนั้นจึงมีพื้นฐานการใช้งานที่ดีกับชิ้นส่วนไฟฟ้าแรงสูง-

 

ประการที่สอง ความหนาแน่นของพลังงานสูงช่วยผลักดันการอัพเกรดวัสดุบรรจุภัณฑ์เซรามิก ระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าของรถยนต์พลังงานใหม่จำเป็นต้องได้รับกำลังไฟฟ้าที่สูงขึ้นในพื้นที่ขนาดเล็ก และความหนาแน่นของการไหลของความร้อนของเซมิคอนดักเตอร์กำลังยังคงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นพื้นผิวเซรามิกและวัสดุบรรจุภัณฑ์ที่มีค่าการนำความร้อนที่ดีและความน่าเชื่อถือเชิงกลจะได้รับความสนใจมากขึ้น

 

ประการที่สาม การผลิตที่มีความแม่นยำช่วยส่งเสริมการพัฒนาชิ้นส่วนเซรามิกให้เป็นโครงสร้างที่ซับซ้อน ชิ้นส่วนรถยนต์พลังงานใหม่มีข้อกำหนดด้านน้ำหนัก พื้นที่ และความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้นมากขึ้น ส่วนประกอบเซรามิกไม่เพียงแต่ทำหน้าที่ฉนวนแบบดั้งเดิมเท่านั้น แต่ยังอาจรวมฟังก์ชันต่างๆ เข้าไปด้วย เช่น การรองรับ การกระจายความร้อน บรรจุภัณฑ์ และการเชื่อมต่อทางไฟฟ้า

 

โดยรวมแล้ว เซรามิกขั้นสูงได้กลายเป็นระบบวัสดุที่สำคัญในสาขาไฟฟ้าแรงสูงและอิเล็กทรอนิกส์กำลังของยานพาหนะพลังงานใหม่ ตั้งแต่ปลอกหุ้มฉนวนของรีเลย์แรงดันสูง- ไปจนถึงพื้นผิวทองแดงเซรามิก-ในโมดูลเซมิคอนดักเตอร์กำลัง จนถึง-คอนแทคเตอร์แรงดันไฟฟ้าสูง แบริ่งที่เป็นฉนวน และชิ้นส่วนเชื่อมต่อเซรามิกเคลือบโลหะ เซรามิกถือว่ามีบทบาทสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ ในสถาปัตยกรรมการใช้พลังงานไฟฟ้าของยานพาหนะพลังงานใหม่

 

ในอนาคต เมื่อรถยนต์พลังงานใหม่พัฒนาไปสู่แรงดันไฟฟ้าที่สูงขึ้น ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น ความน่าเชื่อถือที่สูงขึ้น และขนาดที่เล็กลง มูลค่าของส่วนประกอบเซรามิกอลูมินาเมทัลไลซ์ที่มีความแม่นยำวัสดุจะเปลี่ยนจากวัสดุฉนวนธรรมดาไปเป็นวัสดุโครงสร้างและฟังก์ชันประสิทธิภาพสูง- ความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของเทคโนโลยี เช่น การกำหนดสูตรวัสดุ การขึ้นรูปที่แม่นยำ การทำให้เป็นโลหะ การปิดผนึกจากเซรามิก-ถึง- และการทดสอบความน่าเชื่อถือ จะกลายเป็นรากฐานที่สำคัญสำหรับเซรามิกขั้นสูงในการเข้าสู่ห่วงโซ่อุปทานของชิ้นส่วนหลักของยานพาหนะพลังงานใหม่