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新能源进行时|新能源汽车润滑油的崭新世界(下)

 2022-11-28  中国润滑油信息网
Part.1电驱动在影响新能源汽车电驱桥油的所有因素中,铜腐保护性能极为重要。相比齿轮在电驱桥运行过程中的逐渐磨损,含裸露铜的电机绕组或电气元件的腐蚀会导致灾难性的故障,这种故障可能发生在电驱桥使用寿命的早期。电驱桥油对含裸露铜电气元件的铜...

  Part.1

  电驱动

  在影响新能源汽车电驱桥油的所有因素中,铜腐保护性能极为重要。相比齿轮在电驱桥运行过程中的逐渐磨损,含裸露铜的电机绕组或电气元件的腐蚀会导致灾难性的故障,这种故障可能发生在电驱桥使用寿命的早期。

  电驱桥油对含裸露铜电气元件的铜腐保护是最难解决的问题之一(例如,如何既起到铜腐保护作用又能平衡齿轴保护性能),全新开发的添加剂技术起到了关键作用。一些添加剂公司倾向于采用传统自动变速箱油技术,事实上,开发新能源汽车专用添加剂需要全新的研发和试验能力。

  在所有影响新能源汽车电驱桥油的因素中,铜腐保护性能极为重要。

  目前已商业化的一些新能源汽车电驱桥油其实是传统变速箱油的修改产品。传统手动变速箱油含有较高活性硫的极压剂(EP),铜腐性能较差,因此不适合新能源汽车。而一些低粘化的自动变速箱油(ATF)虽然不含活性硫,但含有其它改进摩擦特性的腐蚀性成分,因此也无法很好地适应新能源汽车。我们需要用全新的添加剂技术设计新能源汽车专用配方,来解决铜腐保护这一难题。标准化测试将有助于比较油品性能,这方面还需要做更多的工作。美国材料试验协会(ASTM)的一个工作组正在研究专门用于新能源汽车润滑油的铜腐测试方法。目前的铜片腐蚀试验(ASTM D130) 存在较多的局限性(例如铜片评分结果受到试验条件缺乏一致性和试验人员的主观判断的影响、试验后旧油的铜含量容易波动等),而且也无法实时观察铜腐蚀速率,无法判断其它电机相关性能例如导电沉积物,因此亟需一种全新的铜腐试验代替。

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  图1:(a)路博润铜线腐蚀试验 (b)路博润气相腐蚀试验:将半浸在油中的铜片在80℃下放置一周,参比油释放的挥发性腐蚀成分腐蚀了左侧的铜片(裸露在空气中的部分),而新能源汽车专用润滑油则保护了右侧的铜片 (c)路博润导电沉积物试验:印刷电路板在150℃和外加电压下浸在润滑油中1000小时,参比油中的电路板被腐蚀,而新能源汽车专用润滑油有效地防止了电路板上的腐蚀。

  电机的短期温升通常极为迅速,从而加速铜腐蚀反应。即使铜腐蚀不会导致灾难性故障,形成的腐蚀产物(如铜氧化物、硫化铜/硫化亚铜和其它化合物)也会降低铜线导电性,增加铜线内阻,产生更多的热量。热量在这些被腐蚀的区域积聚,进一步加速腐蚀过程。因此,润滑油的防腐性能在新能源汽车电驱桥油的总体性能要求中至关重要(见图1)。

  主机厂不能只选择一种适用燃油车的传统变速箱油,然后期望它能与新能源汽车一起工作,他们需要的是真正与新的硬件相互匹配的全新配方的润滑油

  选用正确的电驱桥油配方可以有效地保护铜元件免受腐蚀,电气元件并不一定要接触到润滑油才会受到影响,由于新能源汽车电机的温度很高,不合适的润滑油配方中的挥发性成分会蒸发并渗透到润滑油无法到达的地方。有些铜腐抑制剂只在液相润滑油中起作用,而在气相中不起作用,气相腐蚀比液相腐蚀发生得更快。因此,润滑油必须防止气相腐蚀,特别是对于封闭在电驱桥中、位于箱体上部空间不容易被油泵强制或齿轮飞溅润滑的电气元件。

  Part.2

  热管理

  油老化的两种主要机制是热降解和氧化。新能源汽车配套油液必须控制热量,热量会加速任何类型的化学反应,包括氧化反应。例如电机加速时产生的大电流会导致定子温度高达170~180度,这给电驱桥油增加了额外的压力。使用具有良好热氧化稳定性的高品质基础油和粘指剂,再结合专门设计的添加剂技术,可延缓油泥和沉积物的形成,从而消除高热量的压力。

  热管理对主机厂来说是一个艰巨挑战。

  一些新能源汽车的电机采用间接冷却的方式,即在电机周围有冷却水套,其中使用水乙二醇作为系统冷却液。直接冷却设计是一个新趋势,即电驱桥油可以同时用作电机和减速箱的润滑冷却油(见图2)。这种类型的直接冷却设计减少了油液的品种和密封的复杂性,更为重要的是,它大大提高了热管理效率,目前已出现在小部分主机厂的新车型上,并且大多数主流厂商都在开发这种新型油冷设计的电驱动系统。

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图2:油水冷却能力比较的计算机模拟图

  浸没式电池冷却油的要求与电机冷却油大不相同。其中一个难题是,电池必须在各种天气条件下保持在相对较窄的温度范围内(即温度太低,电池无法工作;温度太高,容易引起电池发热,影响电池性能和寿命,更严重的可能会发生热失控安全事故)。针对新能源车电池的特殊工况和特性,路博润专业团队进行了深入研究,以提供全面的润滑冷却解决方案


(来源:路博润)
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