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納米晶材料在汽車領域市場需求激增,助推汽車產業(yè)革新
發(fā)布:2024-3-7


納米晶是用于控制和轉換電能的新一代先進軟磁合金——而鈮基于其寶貴的特性被廣泛應用于這種新型材料的生產中。


電動汽車感應部件

高效鐵芯是電動汽車的關鍵組成部分                                                                                                                                                            image.png


納米晶鐵芯對車輛電氣系統(tǒng)整體電磁兼容性至關重要


  • 納米晶鐵芯不僅尤其適用于漏電保護器和電磁兼容功能,而且適用于移動充電裝置和固定壁掛式充電箱的個人防護裝置。

  • 納米晶鐵芯和電感還可用于純電動汽車或插電式混合動力汽車驅動裝置的電機軸承保護。

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汽車行業(yè)應用關鍵優(yōu)勢:緊湊且高效

電動汽車納米晶鐵芯的關鍵裝置:

逆變器/轉換器

逆變器將直流電源提供的直流電轉換用于交流應用(例如電機)。與鐵氧體相比,采用納米晶鐵芯的汽車逆變器更加緊湊、高效和穩(wěn)定。


車載充電器

車載充電器將電網的交流輸入轉換為直流輸入后,即可為電動汽車電池直接充電。

在尺寸、重量和效率至關重要的行業(yè),采用納米晶鐵芯后,充電器的功率密度將更高并且能夠在低阻抗環(huán)境中完全抑制電磁干擾。


充電站

納米晶鐵芯也是車外的必要器件。最先進的充電站類型 (包括直流快速充電器和無線充電器) 需要低損耗和完全抑制電磁干擾,方可實現(xiàn)最高效率。    


汽車應用關鍵趨勢以及納米晶競爭優(yōu)勢

高功率密度

效率、緊湊型和輕量化對電動汽車制造商非常關鍵。

納米晶鐵芯可以在實現(xiàn)最高功率密度的同時,降低車輛尺寸和重量。


12 伏 → 48 伏電氣化

更高電壓極大地改變了電磁兼容要求,并將對制造商產生了壓力。

由于應用中需要將車載電磁兼容性放在首位,因此納米晶成為最佳解決方案。


多種電磁兼容方法

利用濾波器 (例如,納米晶 CMC) ,在發(fā)動機附近從源頭上抑制噪音。

保護材料,僅屏蔽目標物。納米晶在此領域同樣具有應用潛力。


400 → 800 伏更快速充電

更高電壓超快速充電的需求,提高了安全性要求。

基于納米晶的保護裝置和安全裝置還將發(fā)揮關鍵作用。                                                                                         


逆變器/轉換器


越來越多的電動汽車和混合動力汽車正在通過基于納米晶的逆變器技術,提高逆變器性能和降低電磁干擾噪音。


由于納米晶鐵芯能夠在 -40℃~180℃ 溫度范圍內可靠運行,因此與鐵氧體芯相比,納米晶鐵芯更加安全且使用壽命更長。

                                                                     

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將電池的直流電轉換為交流電

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  • 裝有整體式直流/直流轉換器的 32 千瓦逆變器

  • 配備特殊設計的橢圓形納米晶鐵芯,以滿足車載抗電磁干擾要求


市場和推動因素
  • 電動車輛的接受度和需求增加
  • 污染和全球變暖的認知增強

  • 提高環(huán)保法規(guī)要求,以減少排放

  • 相較燃油車,維護成本更低


車載充電器(OBC)
  • 越來越多的車載充電器通過采用納米晶 CMC,抑制電磁干擾噪音并將電動汽車和插電式混合動力汽車保持在最佳充電狀態(tài)。


  • 納米晶在 180℃ 高溫下仍具備出色性能,而鐵氧體鐵芯的溫度極限僅約為 100℃,因此其無法滿足諸如在發(fā)動機附近運行等工作要求。


  • 弗勞恩霍夫公司和日立金屬株式會社正在開發(fā)一種基于納米晶,具有高功率輸出和 3.8 千瓦/ 升功率密度的緊湊型車載充電器。


  • 通過將弗勞恩霍夫公司的電路技術與日立金屬株式會社的FINEMET 納米晶材料相結合,開發(fā)出可用在輸入/輸出噪音濾波器中的車載充電器高級電感




市場和推動因素
  • 電動汽車普及率不斷提高
  • 政府發(fā)展電動汽車充電基礎設施的舉措增多

  • 政府提高法規(guī)要求,以限制環(huán)境污染

  • 未來電動汽車和插電式混合動力汽車的雙向車載充電器 (V2G) 的潛在發(fā)展,將帶來行業(yè)新機遇


充電站
變壓器鐵芯

未來交流和直流快速充電解決方案 (即,模式3和模式4)將需要利用中壓電網的中頻變壓器 (MFT) 滿足尺寸、重量和效率目標。納米晶鐵芯在高勵磁水平下具有最低損耗。


共模電感

隨著電力電子行業(yè)普遍出現(xiàn)的開關頻率增加,逐漸產生了嚴重網絡干擾。因此,最新國際標準要 求使用復雜的電磁干擾濾波器。納米晶共模電感具備最佳靈活性和高磁導率。


高級充電不可或缺的納米晶鐵芯


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充電站示例


快速充電

電動汽車充電站的電力電子裝置中需要安裝交流/直流轉換器,以便將電網提供的交流電轉換為快速充電所需直流電。鑒于納米晶鐵芯具有低損耗、高勵磁水平、緊湊型尺寸和低熱耗散等特性,因此其完全符合上述轉換器的要求。


無線/感應式

功率單元配備共模電感,以濾除不良無線電信號、 未屏蔽電子裝置和電機發(fā)出的噪音。納米晶具有高磁導率、低矯頑力,因此可實現(xiàn)具有出色衰減的緊湊型設計。


交流/直流轉換器和 CMC 中使用的納米晶鐵芯


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市場和推動因素
  • 汽車制造商加大對電動汽車的投入
  • 公共政策、各種補貼和更高環(huán)境保護法規(guī)要求

  • 公眾強烈要求通過零排放車輛解決城市地區(qū)域的污染問題

  • 公眾要求通過大量安裝充電站,提高電動汽車的續(xù)航能力和可用性


結論
1. 納米晶圍繞電磁兼容性在汽車行業(yè)的應用

納米晶器件在電磁干擾濾波、緊湊型和效率方面具有的出色性能,使其從眾多解決方案中脫穎而出。 


2. 電動汽車領域采用納米晶材料的關鍵部件包括逆變器、車載充電器和充電站。

由于其對降低能源損耗和最大程度發(fā)揮電動汽車潛力的影響最大,因此納米晶在電動汽車領域的應用將主要集中在上述三種裝置。


3. 電動汽車領域的主要納米晶部件制造商已與全球領先公司展開合作

鑒于某些全球領先公司正在開拓新產品和完整產品線,因此可以預測未來十年電動汽車行業(yè)將對納米晶產品產生大量需求。


4. 納米晶已準備好迎接全球電動車市場大幅增長

隨著電動車行業(yè)以年均 20% 以上的增速發(fā)展,納米晶產品將為電動車制造商提供關鍵差異化產品。其將足以彌補與替代品 (例如,鐵氧體) 的潛在價格差異。



文章來源:鈮科技

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