隨著全球“碳中和、碳達(dá)峰”的進(jìn)程加快，未來新能源汽車將逐步替代燃油車，而國內(nèi)汽車行業(yè)也在新能源賽道上實(shí)現(xiàn)了彎道超車。目前新能源車型是國內(nèi)乘用車出口的主力之一，在乘用車出口量中占比逐年提高。隨著國內(nèi)加大對(duì)于新能源車的推動(dòng)力度，新能源汽車具備廣闊的市場上升空間。而且滲透率上看，全球新能源汽車滲透率仍處較低水平，后市有進(jìn)一步增加的空間。

       IGBT是新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的核心器件，其對(duì)汽車電驅(qū)的效率、功率密度和可靠性起主導(dǎo)作用，堪稱“汽車之心”。而溫度特性是IGBT模塊產(chǎn)品設(shè)計(jì)和可靠性評(píng)估的重要指標(biāo)，為大幅提高其功率密度、散熱性能與長期可靠性，高效的散熱方案尤其重要。

       IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)全稱“絕緣柵雙極型晶體管”，是由BJT(雙極結(jié)型晶體三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型-電壓驅(qū)動(dòng)式-功率半導(dǎo)體器件，具有自關(guān)斷的特征。對(duì)于電動(dòng)車而言，IGBT直接控制驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)直、交流電的轉(zhuǎn)換，決定了車輛的扭矩和最大輸出功率等，能夠提高用電效率和質(zhì)量，具有高效節(jié)能和綠色環(huán)保的特點(diǎn)。

       新能源汽車也逐漸向高續(xù)航發(fā)展，動(dòng)力電池散熱量增加，需要引入更高性能的導(dǎo)熱材料來解決增長的散熱問題。“高性能、高集成度、高增長率”的業(yè)界三大趨勢對(duì)散熱材料提出了更高需求，也驅(qū)動(dòng)了高端散熱材料需求的爆發(fā)。

       以混合動(dòng)力汽車為例，IGBT模塊規(guī)格一般為600V~1200V/200A~800A，其自身發(fā)熱量較大，而且其與電機(jī)、引擎等都在汽車前車倉內(nèi)，空間密閉，熱量集中，如果溫度超過IGBT的結(jié)溫125℃，則導(dǎo)致模塊過熱燒毀。因此散熱一直是IGBT設(shè)計(jì)中的重中之重。眾所周知，金剛石是目前已知熱導(dǎo)率最高的物質(zhì)。金剛石熱導(dǎo)率可達(dá)2000W/m.k，是銅、銀的5倍，又是良好的絕緣體，因而是大功率激光器件、微波器件、高集成電子器件的理想散熱材料。在熱導(dǎo)率要求1000~2000W/m.k之間，金剛石是首選以及唯一可選熱沉材料。

       此外，新能源汽車對(duì)超硬刀具特別是PCD刀具需求量很大，新能源汽車中部分零部件為鋁合金和復(fù)合材料。PCD刀具在上述材料加工中有明顯優(yōu)勢。目前新能源車處在快速發(fā)展的階段，超硬刀具的需求相應(yīng)也會(huì)增加。新能源汽車中電機(jī)殼、軸類零件、電池盒、差速器等部件均需要金剛石工具加工。

       金剛石量子傳感器可擴(kuò)大電動(dòng)汽車駕駛范圍電動(dòng)汽車的剩余行駛里程很難準(zhǔn)確預(yù)測，目前的電池電流傳感器無法準(zhǔn)確預(yù)測電量。因?yàn)殡妱?dòng)汽車的電池電流最高可達(dá)數(shù)百安培，而平均電流僅為10安左右，而普通傳感器在保持?jǐn)?shù)百安培的動(dòng)態(tài)范圍時(shí)，沒有幾十毫安的精度，所以充電狀態(tài)必須以大約10%的模糊估計(jì)，這使得電池使用效率低下。

       東京工業(yè)大學(xué)研究人員提出了一個(gè)解決電動(dòng)汽車低效的方案。在《科學(xué)報(bào)告》(Scientific Reports)上發(fā)表的研究中，該團(tuán)隊(duì)報(bào)告了一種基于金剛石量子傳感器的檢測技術(shù)，該技術(shù)可以在測量電動(dòng)汽車大電流時(shí)，以1%的精確度估計(jì)電池電量。

       利用金剛石制成的金剛石量子傳感器應(yīng)用于新能源汽車，電流測量范圍為±1,000 A，精度為10 mA，可以有效降低電動(dòng)汽車的車載電池容量，并通過減輕重量等來改善功耗，將大大減少交通領(lǐng)域的 CO?的排放量，助力全球節(jié)能減排綠色發(fā)展。