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行业新闻

道达尔为电动和混合动力汽车开发领先的润滑油系列

2019-10-09 08:02:17


道达尔润滑油始终与客户携手合作,开发满足其特定需求的定制解决 方案,并保证其车辆和设备的最佳运行和维护。

经过几个月的研发,我们非常自豪地开发出两种极具创新性的产品系 列,可满足汽车制造商的要求,并将帮助他们设计效率越来越高的电 动和混合动力汽车:TOTAL QUARTZ EV FLUID和TOTAL RUBIA EV FLUID。

能源转型挑战
目前能源转型正在进行,监管限制正前所未有的影响整个汽车行业, 我们需要不断创新。

随着人们对尾气排放担忧的日益加剧,对二氧化碳和氮氧化物、未燃 烧碳氢化合物和颗粒物等污染物的标准也越来越严格,混合动力汽车 和电动汽车不再处于边缘地位。相反,它们代表着汽车行业未来的发展趋势。

电池成本在过去五年中下降了75%,下一代动力系统的性能也有所 改善。汽车行业果断采取行动抓住了这一趋势,并将其所有的研发投 入用于电动汽车(EV)。

2017年全球约有300万辆电动汽车。根据各种情况,到2030年,电 动汽车销售预计将占轻型汽车市场的10%至50%。

来自OEM的新配置
在全电动车辆中,有两种润滑配置。在最简单和最广泛使用的配置 中,空气或乙二醇基水冷却剂用于通过具有热交换器的间接冷却系统 冷却电动机。仅需要流体来润滑机械传动装置,即电动车中的减速器。与内燃机不同,电动机具有非常广的转速范围(高达20,000 rpm)并且几乎立即达到峰值扭矩,因此不需要多速变速箱。在第二 种更复杂的配置中,流体被用作电动机,甚至是电力电子设备和电池 的冷却剂,以及作为润滑油用于减速器和电动机轴承。

当流体作为冷却剂时,它将与待冷却的部件直接接触。因此,这些产 品需要具备特殊的性能以满足这类应用。

混合动力车辆将上述限制与机械传动的传统限制相结合。这些内容包 括管理手动和自动变速器中的同步器摩擦,以及离合器系统所有应用 中的摩擦,例如双离合自动变速器和液力变矩器。

TOTAL QUARTZ EV FLUID和TOTAL RUBIA EV FLUID具有特定的性 能,使其能够承受电气化的技术限制。

介电性能
当车辆配备电动机并且润滑油与电动机部件接触时,需要具有非常具 体的电气特性。

评估润滑油的介电性能时需要考虑四个因素: 

  • 电阻率。测量材料阻碍电流流动以欧姆 – 米(Ω.m)表示。绝缘 材料在兆欧范围内具有高电阻。理想情况下,电阻不应低于千欧 姆,以避免电流流动,或高于千兆欧姆,以避免静电冲击。 

  • 消耗因数,或损耗角正切。损耗角(δ)测量施加在材料上的交 流电流与通过它获得的交流电流之间的相位差。在介电材料中, 损耗角(δ)通常很小并且与其正切值(tanδ~δ)交替使用, 这可被理解为由焦耳效应消散的能量。因此,温度上升与δ值直接电相关。通常,变速器流体的损耗角正切(或tanδ)在室温下约 为1。良好的绝缘油应保持低tanδ。 

  • 介电强度或击穿电压。介电强度是材料在通过材料放电之前可以 承受给定壁厚的电压。通常以千伏(kV)表示。绝缘油在室温下 通常具有50kV至100kV的介电强度。 

  • 相对介电常数或介电常数是一种物质在电场中储存电能的能力表 现。在数学术语中,相对介电常数等于电通量密度除以电场强 度。由于介电常数取决于材料的极化,因此在含有极性分子的油 中介电常数会更高。

即使油可能因较高温度、氧化、湿度或灰尘颗粒而降解,但是这些介 电性能也需要随时间保持稳定。

热性能
电气应用中的温度高于内燃机中观察到的温度。这是因为电子元件安 装在车辆中。通过焦耳效应,在强烈加速或快速充电期间可以在非常 短的时间内释放出大量的热量。由于其热性能,新的流体系列优化了 各种电气模块的热管理,并且即使在非常高的温度(高达180°C)下 也能保持稳定。

我们的新流体系列提供的传热可以通过以下关系得出的比较标准来评 估: P = α Cp λ v 其中P是冷却标准,α是热膨胀系数,Cp是比热容,λ是导热系数,ν 是运动粘度。P越高,传热越好。

与材料的兼容性
由于流体与车辆的电气和电子部件直接接触,因此还需要与涂层中使 用的不同材料兼容。任何化学侵蚀都会影响电动汽车的完整性。铜是 这些应用中的关键材料之一。由于其高导电性,铜是用于电线、绕组 和电子元件的主要材料。因此,设计与铜高度兼容的润滑油至关重 要,特别是需要避免所有腐蚀。流体本身或当润滑油处于气相时会发 生腐蚀。为了表征铜腐蚀,我们确定了由于这一现象造成的质量损 失。使用我们实验室开发的测试,我们能够精确监控铜线的腐蚀动力 学。与铜高度相容的润滑油将随着时间的推移保持金属质量的完整性。

我们还分析了润滑油与用于绝缘的聚合物涂层的兼容性。

由于聚酰胺涂层具有良好的介电性能和机械性能,因此可以将它用于 电机绕组的绝缘涂层。可以通过静态浸泡测试,评估是否与聚合物材 料兼容。通常可在测试后测量用于材料表征的值,包括伸长率、硬度 和体积的变化等。我们还在实验室中采用动态剥离试验来评估兼容 性。在精确的测试条件下将涂层浸入润滑油中,然后放进特殊的扭力 机中,可以测量材料断裂前的转数。

标准润滑功能和摩擦性能
为了引进功能更强大的电动汽车,在不久的将来,电动机必须以更高 的速度运行(每分钟超过20,000转)。这会给转子轴承带来额外的 压力。此时,便需要一种新型的抗磨/极压添加剂,以便在高速下实 现最佳轴承润滑。还必须推出专门的测试方法,以表征这些极高速度 对润滑油的影响。
电动机的高速运行也会对变速器产生影响,这取决于飞溅润滑系统。 研究表明,在高速运转时,溶气是影响齿轮油搅拌损失的关键因素。 高速搅拌产生的大量气泡的表面能量最终会导致比阻力更大的能量损 失。因此,必须配制润滑油以满足这一新的要求。

使用寿命长
由于其具有耐热性和润滑性,TOTAL QUARTZ EV FLUID和TOTAL RUBIA EV FLUID持久耐用。制造商可以确保流体在整个车辆的使用 寿命期间保持清洁和有效,但如果里程允许,也可以更换。

凭借TOTAL QUARTZ EV FLUID和TOTAL RUBIA EV FLUID,道达尔 润滑油为汽车行业中日益普遍的问题提供了针对性的解决方案,同时 也帮助其进一步践行了发展清洁交通和推动环保事业的承诺。

为了加快研发进度,道达尔与汽车制造商合作伙伴合作,根据他们的 特定需求定制流体,确保其车辆和部件拥有更长的使用寿命。

 

Hakim EL BAHI, 研发工程师,道达尔市场服务

Yanis Frikha, 动力系统润滑和冷却产品开发经理,道达尔润滑油

Thomas Gillet, 传动产品工程师,道达尔润滑油