日本語数ブラウズ：30 著者：サイトエディタ 公開された： 2023-10-09 起源：パワード
圧電セラミック材料は、順方向と逆の圧電効果の両方を示し、圧電センサー、アクチュエーター、トランスデューサー、フィルターなど、さまざまなデバイスで広範な利用を見つけます。
それらのアプリケーションは、航空宇宙、情報電子機器、産業機械、医療、自動車技術などの多数のセクターに及びます。統計的予測によると、圧電材料とデバイスのグローバル市場は、2026年までに354億米ドルの価値を達成すると予想されています。
自動車センサーは、車両の電子制御システムの主要な情報源として機能し、これらのシステムの極めて重要なコンポーネントになります。自動車が電子機器と自動化をますます受け入れるにつれて、センサーへの依存が成長し続けています。実際、普通のファミリーカーには200を超えるセンサーを組み込むことができます。これらの中には、圧電セラミックセンサーには、爆発センサー、超音波センサー、加速センサーなどのタイプが含まれます。
圧電セラミック爆発センサーは、圧電セラミック発振器、金属シート、シーリングガスケット、金属ケーシングなどを備えています。圧電発振器によって生成される電荷は、エンジンシリンダーの振動に直接比例します。得られた電圧は、シールド配線を介して電子制御ユニットに送信され、約7kHzの振動生成電圧を検出できます。電圧の大きさに基づいて、電子制御ユニットはエンジンノックの発生を決定します。
振動強度に応じて、点火タイミングは迅速にまたは遅延して調整され、事前にノックを防ぎます。これにより、エンジンが点火中にノッキングのしきい値近くで動作し、熱効率を最適化し、燃料消費量を減らすことができます。このアプローチは、ノックフリーの動作状態を実現し、エンジンが権力と経済効率の観点から最大の可能性で実行できるようにします。
超音波センサーは、車の逆衝突回避およびアラームシステムとして機能します。それらは、アルミニウム合金ケーシング、圧電セラミックトランスデューサー、音声吸収材料、および鉛電極で構成されています。圧電セラミックに電気信号を適用することにより、機械的振動が生成され、超音波が発生します。これらの波は、空気の伝播中に障害物に遭遇すると跳ね返ります。圧電セラミックに到達すると、電気信号が生成されます。
時間の違いを含むデータ処理を通じて、システムは車両と障害物間の距離を計算して表示します。差し迫った衝突の場合、システムはアラームをトリガーします。このテクノロジーは、車両の後ろまたはドライバーの盲点内にある小さな障害物を正確に検出します。さらに、超音波センサーは電子制御されたサスペンションシステムで使用され、車両のシャーシと路面間の距離を直接監視します。
圧電セラミックアクセラレーションセンサー自動車エアバッグシステムでアプリケーションを見つけます。これらのセンサーは、共有内部電極と結合した2つの圧電セラミックシートで構成され、ダイオード構造を形成します。それらは、カンチレバービームとして構成された車両動きの方向に設置され、厚いフィルムテクノロジーを使用して周辺回路と統合されます。
ケーシング内に収容されたこれらのセンサーは、低速または高速でも、車両の瞬時の衝突強度を検出し、電気信号出力に変換します。高強度の衝突では、エアバッグは迅速かつ正確に展開され、車両の安全性能が向上します。
圧電セラミックは、電動部門で広く採用されている圧電アクチュエーターを作成するために逆圧電効果を活用しています。この形式の作動はいくつかの利点を提供します。モーターサイズを大幅に削減し、正確な制御を誇り、電磁干渉の免疫の免疫を誇り、静かに動作し、回転運動を線形運動に変換するための変換メカニズムを必要とせずに直接的な動き制御を促進できます。
自動車業界で注目に値する革新の1つは、圧電セラミックによって駆動される新しい燃料噴射システムである圧電インジェクターです。この技術により、注入量とタイミングを正確に制御できるようになり、燃料効率が向上し、排気排出量が削減されます。圧電インジェクターは、高度な自動車電子注入システムの定番となっており、従来の機械式キャブレターよりも優れています。エンジンの電力を5％から10％増加させると同時に、同時にガソリン消費量が同じマージンで減少し、排気排出量が20％削減されます。
市場の圧電インジェクターで利用されているほとんどの圧電セラミックドライバーは、従来のPZT圧電セラミックに依存しています。これらのセラミックは、上昇した圧電係数、信頼できる性能、堅牢な機械的強度に好まれています。それにもかかわらず、キュリーの温度（TC）は約360°Cになり、その使用は180°C未満の温度に制限されます。その結果、挑戦的な環境での適用性を拡大するために、並外れた性能、費用対効果、温度安定性を提供する高温圧電材料の開発がすぐに必要です。
車の騒音は、全体的な運転体験に影響を与える重要な要因になりました。車が低速で運転され、ブレーキパッドがローターと接触すると、振動を引き起こす可能性があり、時には不快で過酷な騒音につながります。このノイズはブレーキのパフォーマンスに影響しませんが、ブレーキパッドの不必要な交換と、ガスケットや音吸収材料などのさまざまなコンポーネントを追加してノイズを排除する必要があることがよくあります。
この問題を軽減するための効果的な解決策の1つは、車のブレーキピストンに簡単な圧電セラミックブレーキメカニズムを組み込むことです。このメカニズムは、ブレーキパッドアセンブリ内のサポートプレートに制御された周期的な 'jitter 'を導入します。この制御された振動は、鋭い音の原因となる振動を効果的に減衰させ、温度、湿度、ブレーキ条件などの要因に基づいて調整を可能にします。このソリューションは、車両のドライブシステムの定期的な摩耗の一部としてシームレスに動作します。
交通事故では、タイヤの故障は突然の事件の重要な貢献要因であり、タイヤの吹き飛ばしはそのような事故の顕著な部分を占めています。その結果、運転中に適切なタイヤの圧力を維持し、タイヤの漏れを迅速に検出することは、タイヤの吹き飛ばしを防ぐための重要な尺度です。
車両の自動タイヤ状態モニタリングのための一般的なソリューションは、タイヤ圧力監視システム（TPMS）です。このシステムは、車両が動いている間にタイヤの圧力をリアルタイムで継続的かつ自動的に監視し、交通安全を高めるためにタイヤ漏れと低気圧の両方のアラートを発行します。
現在、TPMS製品は電力に依存しています。これは、かさばら、定期的なバッテリー交換の必要性、極端な温度での性能の低下、全体的なバッテリー寿命の削減など、特定の欠点を避けて伴うことはありません。その結果、パッシブTPMSソリューションの調査に関心が高まっています。実際、圧電セラミックのユニークな特性は、パッシブTPMSテクノロジーの開発のための有望な道を提供します。
近年、わが国の自動車の数が急増するにつれて、車両の安全性と快適性に対する人々の期待が大幅に増加しています。この傾向は、圧電セラミック材料と構造、環境保全、複合材料、ナノテクノロジー、およびその他のイノベーションなどの技術が、自動車業界における高度な圧電セラミックの開発と応用をさらに促進するため、継続されると予想されています。
