先进陶瓷在新能源电动汽车中的应用实例

长期的疫情反复、俄罗斯和乌克兰战争引发的地缘政治危机、全球货币释放、能源需求增长以及国际产油组织成员国实施限产措施，都让人望而却步。从今天的油价来看。面对转眼就能突破10元大关的油价，大多数对新能源汽车持怀疑态度的用户不得不承认，目前的油价让新能源汽车的优势比传统汽车更有效。石油车辆的性价比。那么先进陶瓷是如何应用在电动汽车上的呢？

可用于新能源汽车的先进陶瓷，例如：

(1)新能源汽车用陶瓷球：

在新能源汽车中，陶瓷轴承的应用已成为趋势。新能源汽车对汽车轴承提出了更多新的要求。首先，电机轴承比传统轴承具有更高的转速，需要更低的密度和更耐磨的材料；同时，由于电机的交流电引起的变化，需要更好的绝缘，以减少轴承放电引起的电腐蚀；第三，要求轴承滚珠表面较光滑，磨损较小。陶瓷球具有密度低、硬度高、耐摩擦等特点，适合高速旋转工况，在高温、强磁和高真空等领域，陶瓷球是不可替代的。从汽车上几乎没有使用陶瓷轴承，到2020年，新能源汽车中5%的轴承已被陶瓷轴承替代。在新能源汽车领域，陶瓷轴承取代钢球轴承已成为趋势。

特斯拉使用的电机输出轴是由50个氮化硅球组成的混合陶瓷轴承；奥迪ATA250发动机的两个转子轴承采用陶瓷材料。

(2)陶瓷覆铜基板：

电子控制系统是电动汽车的关键部件，其主要组成部分包括系统集成和软件、芯片和专用器件、IGBT模块、汽车传感器、电控模块和连接器等。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）模块是电动汽车的关键部件。整个电控系统的“中枢神经系统”，它是驱动系统的核心，占控制器总成本的40%~50%。

陶瓷覆铜板是铜-陶瓷-铜“三明治”结构的复合材料，它具有陶瓷散热好、绝缘高、机械强度高、热膨胀与芯片匹配的特点，且无氧铜电流承载能力强，焊接性好而键合性能、高导热性能，是IGBT模块封装的关键材料之一。

陶瓷覆铜板根据陶瓷材料的不同分为氧化铝陶瓷覆铜板、氮化铝陶瓷覆铜板和氮化硅陶瓷覆铜板，其中氮化硅陶瓷覆铜板的性能比较好，其最大的特点是具有其他材料无法比拟的可靠性。陶瓷基板，即氮化硅陶瓷的高强度、高导热性，结合活性金属焊接工艺所具有的高可靠性，使其成为高压大功率IGBT模块封装中最有前途的材料。尤其是在可靠性和小型化要求更高的电动汽车领域。

(3)陶瓷继电器：

电子控制技术是衡量新能源和节能电动汽车发展水平的重要标志，而高压直流陶瓷继电器是电子控制系统的核心部件。传统继电器受自身制造技术的限制，尤其是触点间隙较小。当高压直流和低功率因数敏感负载时，继电器触点很容易出现粘结失效或连接电弧火触头系统故障。为了克服现有技术的不足，研究人员开发了一种新型高压直流真空继电器，在金属和陶瓷密封的真空腔体中，接触元件与推杆之间陶瓷绝缘体滑动连接，使动接触和静触头在任何状态下均与继电器的导电轭板、铁芯等磁路系统部件保持良好的电气绝缘，从而保证继电器在切换直流高压负载时的开断电弧能力，电弧是汽车自燃的主要原因燃烧。只有采用“无电弧”来突破的继电器产品，才是解决自燃问题的根本。

目前，国际上HVDC直流继电器只有日本松下、美国TE公司和韩国知名公司可以生产，产品价格为更高。国内企业在高压继电器的研发、生产领域还处于起步阶段。

本文转载自https://academic.ceradir.com/columnists/application-examples-of-advanced-ceramics-in-new-energy-electric-vehicles.html