繼比亞迪宣布停止燃油汽車整車生產(chǎn),將專注于純電車和插電式混合動(dòng)力汽車業(yè)務(wù)后,11月24日,東風(fēng)風(fēng)行在以“風(fēng)行帶電 領(lǐng)勢(shì)前行”為主題的新能源戰(zhàn)略發(fā)布會(huì)上,也宣告全面布局新能源賽道,并將在三年內(nèi)實(shí)現(xiàn)百分百電動(dòng)化,五年內(nèi)停產(chǎn)燃油車?,F(xiàn)如今,車企電動(dòng)化轉(zhuǎn)型已成大流,國(guó)內(nèi)多家車企陸續(xù)表態(tài)停產(chǎn)燃油車的同時(shí),海外同樣在積極擁抱電動(dòng)化浪潮。
燃油汽車向新能源電動(dòng)汽車的生產(chǎn)轉(zhuǎn)變,也必然導(dǎo)致其背后的各項(xiàng)組裝零部件進(jìn)行更替調(diào)整,先進(jìn)陶瓷能在其中能扮演怎樣的角色?根據(jù)現(xiàn)有資料可大致從以下幾方面來(lái)看看:
1.新能源汽車用陶瓷繼電器產(chǎn)品
電控技術(shù)是衡量新能源節(jié)能電動(dòng)汽車發(fā)展水平的重要標(biāo)志。高壓直流陶瓷繼電器也可成為電控系統(tǒng)的核心元件。
針對(duì)此現(xiàn)象,有研究人員就研發(fā)出一種新型高壓直流真空繼電器,在由金屬與陶瓷封接的真空腔體中,陶瓷絕緣子滑動(dòng)連接在動(dòng)觸點(diǎn)組件與推桿之間,使得動(dòng)觸點(diǎn)和靜觸點(diǎn)無(wú)論是在導(dǎo)通或斷開的任何狀態(tài)下都能與繼電器的導(dǎo)磁軛鐵板、鐵芯等零件構(gòu)成的磁路系統(tǒng)保持良好的電絕緣,由此保證繼電器在切換直流高電壓負(fù)載時(shí)的斷弧能力。
電弧是汽車自燃的主要原因。只有采用“無(wú)弧”接通分?jǐn)嗟睦^電器產(chǎn)品,才是從根本上解決汽車“自燃”問(wèn)題的最佳方法,陶瓷的絕緣特性在此可以發(fā)揮作用。高壓直流陶瓷繼電器主要分為兩個(gè)部分:陶瓷殼體和金屬動(dòng)觸件,其中最主要的陶瓷殼體材質(zhì)為95氧化鋁陶瓷。
2. 電動(dòng)汽車用新一代IGBT模板用高可靠氮化硅陶瓷覆銅基板產(chǎn)品
電子控制系統(tǒng)是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件,其主要組成部分包含系統(tǒng)集成與軟件、芯片與特殊器件、IGBT模塊、車用傳感器、電子控制模塊與連接器等。其中ICBT(絕緣柵雙極晶體管)模塊是整個(gè)電子控制系統(tǒng)的“中樞神經(jīng)系統(tǒng)”,是電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車以及充電樁驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的核心板塊,占控制器總成本的40%~50%。
陶瓷覆銅基板則是IGBT模塊的關(guān)鍵封裝材料之一。作為銅-陶瓷-銅“三明治”結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料,其具有陶瓷的散熱性好、絕緣性高、機(jī)械強(qiáng)度高、熱膨脹與芯片匹配的特性,又兼有無(wú)氧銅電流承載能力強(qiáng)、焊接和鍵合性能好、熱導(dǎo)率高的特性。
目前陶瓷覆銅基板根據(jù)陶瓷材料的不同分為氧化鋁陶瓷覆銅板、氮化鋁陶瓷覆銅板及氮化硅陶瓷覆銅板,性能對(duì)比下氮化硅覆銅基板更為優(yōu)秀,其最大特點(diǎn)是具有與其他陶瓷基板所無(wú)可比擬的可靠性,即具有氮化硅陶瓷高強(qiáng)度、高導(dǎo)熱的特性,結(jié)合活性金屬焊接工藝后又具有高可靠性,使其成為高壓大功率IGBT模塊封裝中最具有發(fā)展前景的材料。特別是在可靠性和小型化要求更高的電動(dòng)汽車領(lǐng)域。
日本京瓷采用活性金屬焊接工藝制備出了氮化硅陶瓷覆銅基板,其耐溫度循環(huán)(-40~125℃)達(dá)到5000次,可承載大于300A的電流,已被用于電動(dòng)汽車、航空航天等領(lǐng)域。
3. 新能源電動(dòng)汽車用陶瓷高壓接觸器
陶瓷高壓接觸器的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是采用與航天科技同等級(jí)別的真空釬焊方式將陶瓷與可伐合金焊接在一起形成封閉的腔體,內(nèi)部充入快速冷卻的氫氣混合物,有效地在短時(shí)間進(jìn)行滅弧,然而電弧燃燒時(shí)會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部封裝氣體受熱膨脹,膨脹的氣體對(duì)焊接接頭部產(chǎn)生拉力,因此高強(qiáng)度的焊接接頭部非常重要,而對(duì)接頭部強(qiáng)度影響較大的主要陶瓷與可伐合金的封裝結(jié)構(gòu),目前廣泛采用的封裝結(jié)構(gòu)有兩種:平封和立封。
4. 新能源汽車用陶瓷球軸承
新能源汽車對(duì)汽車軸承的要求更為嚴(yán)格,首先電機(jī)軸承相比傳統(tǒng)軸承轉(zhuǎn)速高,需要密度更低、更耐磨的材料;其次,由于電機(jī)的交變電流引起周圍磁場(chǎng)變化,需要更換的絕緣性來(lái)減小軸承放電產(chǎn)生的電腐蝕;再者,要求軸承球表面更加光滑由此來(lái)減少磨損。