作者:Jeanna Van Rensselar
虽然针对电动汽车润滑油的测试确实存在,但还需要更好的标准化测试。手机beplay
关键概念
•不同材料相互作用不同,对电动汽车润滑油的要求也不同。手机beplay
•虽然摩擦、磨损和氧化稳定性很重要,但电动汽车润滑剂的开发还有其他目标,比如环境友好性。
•许多传统的ASTM测试不适用于电动汽车润滑油。手机beplay这使得开发人员可以自己设计测试。虽然这些测试中有许多看起来是有帮助的,但它们缺乏普遍接受的标准化。
意想不到的收获欧洲市场电动汽车(ev)的增长,紧随其后的是美国市场,这对石油和添加剂供应商来说是一个挑战。现在和未来的主要挑战涉及润滑剂和测试方法。手机beplay这在很大程度上是由于电动汽车动力系统的复杂性,这需要润滑剂配方:
•减少摩擦和磨损
•满足曝气和氧化要求
•作为冷却剂
•电绝缘
•与ev专用材料兼容。
为了确定润滑剂的兼容性和性能,需要开发新的测试方法。手机beplay任何挑战都有机遇,对于整车厂、石油和添加剂供应商来说就是如此。
对电动汽车和兼容润滑油的需求不断增长手机beplay
路博润公司战略技术经理Timothy Newcomb博士预测了短期和长期的影响。他解释说:“电动汽车市场将继续扩大,增加续航里程的需求将推动新型电动汽车润滑油的发展。”手机beplay“在短期内,我们将努力开发低粘度润滑油,具有优越的防腐蚀保护,足够的硬件保护和平衡的电气性能。手机beplay这些润滑油将手机beplay减少风阻损失,并通过更有效的冷却,增加电机的运行效率,导致更大的车辆行驶里程。从长远来看,更低粘度的润滑剂将被需要,这些将需要满足最终用户的可持续发展预期。手机beplay”beplay官网客服电话
嘉实多美洲/BP嘉实多电动汽车OEM联络员Greg Seman指出,由于立法和组织和制造商的积极行动,欧洲和中国继续引领美国向电动汽车过渡。正因为如此,欧洲和中国的电动汽车技术和配套产业正在取得许多进步。他说:“然而,其他地区的滞后并不一定意味着这些地区需要像欧洲那样经历同样的发展周期。”所有最新的技术都将在全球范围内使用,所有地区都将继续开发下一代技术。电动汽车硬件和流体都是如此。”
润滑油对电动汽车性能手机beplay的影响
STLE成员、福特汽车公司动力单元摩擦学技术负责人Arup Gangopadhyay表示,先进润滑剂对电动汽车性能的影响可以提高效率和冷却。他说:“由于摩擦减少而提高的效率将有助于减少整体能量损失。”
他补充说:“润滑油的冷却功能是我们以前不太关注的。”手机beplay“在高扭矩条件下,电动机中的铜线圈升温非常快,在开始降额之前需要冷却。现在有各种各样的冷却策略,包括喷洒润滑剂。这很有效,但如果润滑剂本身有能力更快地散热,它会更有帮助。这将要求改善润滑剂的热性能,即更高的热导率和更高的比热。较低的粘度也有助于将热量从受影响的区域带走。”
这些属性将推动电动汽车润滑油的创新手机beplay
考虑到电动汽车拥有一个由电动机、逆变器、减速器和电子控制面板组成的电力驱动系统,STLE成员、雪佛龙技术中心传动系统顾问兼电动汽车流体开发主管Hyun-Soo Hong博士解释说,在设计中存在根本性的变化。“到目前为止,电力驱动系统可以是模块化的或完全集成的,但集成这些部件是一种趋势。因此,新型电动汽车传动系统润滑油的关键属性可能会因电动驱动单元设计类型的不同而有所不同。
III类和IV类基础油通常用于电动汽车传动系统润滑油。手机beplay任何基于这些合成基础油的精心设计的润滑剂都应满足电动汽车传动系统润滑剂所需的大部分性能要求。此外,还有一些方法可以负责任地管理电动汽车传动系统润滑油对环境的影响。手机beplay一种方法是通过使用基础油来降低电动汽车传动系统润滑油的碳强度,例如可再生基础油,其碳强度低于III和IV组基础油,手机beplay特别是PAOs,后者通常表现出更高的碳强度。”
Hong表示,新型电动汽车传动系统润滑油需要具备两大性能支柱。
1.耐久性相关属性。
这些属性的例子有:
•磨损保护(例如,与市售自动变速器润滑油[atf]相比,电动汽车传动系统润滑油的粘度更低)
耐铜腐蚀(例如,保护电机绕组等)
•导电性(避免任何有害影响)
•材料兼容性(例如,涂层保护)和抗氧化性(例如,提供终身填充的排水间隔)
这些特性是保证电动汽车耐久性所必需的。传统传动系统润滑油也需要其中的一些性能,但一些关键的要求,如atf中使用离合器组引起的摩擦性能或手动变速箱中的同步啮合性能,是不需要的。手机beplay
2.Efficiency-related属性。
这些包括:
•流体的牵引系数
•粘度较低
•导热性。
较低的牵引系数可以减少摩擦损失,从而提高电动汽车传动系统的效率。通常需要降低粘度来提高效率,但良好的磨损保护必须解决耐久性问题。良好的导热性将有利于降低油温,特别是对于集成电动汽车传动系统,以避免对电机性能的影响。
Hong表示:“效率的提高为oem提供了另一个开发更好的电动汽车传动系统的工具。
Gangopadhyay认为重要的属性是电阻率和材料兼容性。他说:“我们过去没有注意过润滑油的电阻率特性。”手机beplay“但对于电动汽车,我们需要密切关注。一般来说,润滑油具有足手机beplay够高的电阻率,以防止任何泄漏电流通过轴承。但如果我们有比当前公式更高的电阻率,它将有助于系统的鲁棒性。材料的兼容性是另一个重要的属性。目前的atf与密封件、弹性体和螺线管兼容,但电动机有不同类型的材料,这些材料与润滑剂接触,如铜上的聚酰胺酰亚胺涂层、绝缘纸、聚酯纤维、清漆等。手机beplay下一代电动汽车传动系统液应该与所有这些不同的材料兼容。”
石油和添加剂供应商的机会
目前,为阶梯式变速器开发的atf用于电动汽车传动系统,但Gangopadhyay认为,油/添加剂公司可以做得更好。他解释说:“这是因为传统atf包含添加剂组件,以解决离合器摩擦耐久性问题。“然而,在大多数电动汽车传动系统中,没有离合器。因此,消除这些添加剂为配方提供了空间,以提供额外的性能属性。”
Newcomb认为,开发商和供应商的角色是与整车厂密切合作,以了解他们的发展方向,并确定如何制造润滑油,从而使新的电动汽车设计具有更高的能源效率和续航里程。手机beplay
他指出:“未来几代电动汽车润滑油将依赖于新的基础油和手机beplay先进的添加剂配方。“开发下一代基础油的工作已经在进行中,以满足我们一直在讨论的未来标准。作为添加剂供应商,我们正在积极开发化学物质,以确保这些新油将提供必要的硬件保护。此外,我们正在确定如何将这些新的化学物质和润滑油融合在一起,以创造出为客户提供最佳价值的润滑油。手机beplay对于润滑油工程师和机械工程师来说,为一个可持续节能的世界共同努力,从未像现在这样至关重要。”
在找发动机油吗?
勘探者有来自全球供应商的数百种材料。在勘探者中查找技术数据、促销材料、供应商联系等。
搜索引擎润滑油现在
oem在电动汽车润滑油开发中的作用
一些原始设备制造商与添加剂/石油公司密切合作,为电动汽车开发下一代液体。Gangopadhyay解释道:“我们传达了期望的性能属性和性能目标级别。添加剂/油公司有丰富的知识,如何制定,以满足我们所期望的需求。他们还通过公式生成了大量数据,并与我们分享这些数据,以证明这些数据是如何满足我们的目标的。我们还指导他们到第三方试验台进行一些关键的性能评估。一旦一切看起来都很好,我们就会选择一种液体,然后通过一系列内部耐久性测试进行验证。”
Newcomb回忆道,对于整车厂和润滑油开发商来说,第一个公认的挑战是确保润滑油不会为母线泄漏电流提供潜在通道1到住房。他说:“这既取决于电力驱动单元的设计,也取决于润滑剂的电气特性。”“随着硬件包装的缩小以提高续航里程,润滑油的导电性(或体积电阻率)变得更加重要。诀窍是尽量减少电导率以防止有害的泄漏电流,而不创造摩擦充电和静电放电的环境。这可能是新电力驱动单元设计中使用的传统润滑剂的一个问题。手机beplay因此,了解润滑剂的电气特性现在变得更加重要。”
他继续说道:“另一个挑战是加强腐蚀防护。电子设备的故障可能会导致车辆运行中断,随着对传感器和其他电子设备的依赖增加,对防腐保护的需求也会增加。
“然而,电动机增加了另一个问题,因为铜绕组可以达到非常高的温度,这使得腐蚀过程在正常工作温度下不会发生。绝缘材料(磁线绝缘,焊接涂层)的断裂会导致导电沉积物的形成,从而使电机短路,导致电机烧毁。在目前的设计中,传统的atf已经提供了可以接受的保护,但我们发现这些润滑剂在新设计验证过程中会导致烧坏故障。”手机beplay
润滑油开发人员还需要考虑电动机附带的新材料,润滑油必须与之兼容,包括磁铁线绝缘,可以由复杂的聚合物薄膜、柔性绝缘材料和结构塑料制成。润滑油科学家面临的其他问题与高速下的磨损和空气夹带有关。
Newcomb解释道:“到目前为止,我所描述的是润滑油为保护下一代电动汽车硬件所必须面对的挑战。手机beplay“然而,除此之外,工程师们正在寻找润滑剂发挥更大的作用,通过提高系统效率来提高车辆行驶里程。”
Newcomb补充说,通过润滑剂直接冷却电机已经提高了电机的运行效率。但是可以通过改变润滑剂的物理性质(最显著的是粘度)来进一步改善。他说:“虽然可以调整热导率和比热容等特性,但真正能改善冷却效果的特性是粘度。”“超低粘度流体可以将电机温度降低几度,这足以显著延长续航里程。此外,电机本身对风阻损失很敏感,因此风阻损失也减少了。我们面临的挑战是如何在保持硬件保护和低波动性的同时,进一步降低粘度。”
Hong强调了为oem正在开发的快速增长的电动汽车系列制造环保润滑剂的重要性。手机beplay他说:“在全球范围内,各国政府正在强制推行更严格的碳中性政策,以减少温室气体排放,解决日益恶化的气候问题。”“为了满足这些不断增长的要求,大多数原始设备制造商都宣布,到2030年,他们将生产至少一种电动汽车。作为这些努力的一部分,这些原始设备制造商正在致力于开发电力驱动,以提高效率,并实现其电力驱动设计的最大效益。润滑油技术是一项使能技术,使原始设备制造商和最终用户能够开发和实施他们的新设备和设计。多年来,石油工业在排放控制和燃油经济性方面取得了巨大进展。我认为我们仍处于电动汽车发展的早期阶段,但石油行业将迎接挑战,并帮助原始设备制造商的创新设计成为现实。”
开发新配方的测试方法
由于电动机的速度明显高于内燃机,因此需要开发独特的测试和试验台,以模拟硬件在道路上的使用。Seman指出:“这需要大量的财务投资,用于采购、安装、验证和校准新硬件(电机、逆变器、测功机等)。”“电动汽车领域的独特之处在于,目前还没有任何行业标准测试;许多测试设备和程序都是在不公开的情况下开发的。一些测试,如FZG2已从燃烧动力测试中采用,用于评估电动汽车液体,但许多关键的区分测试对开发它们的测试机构来说是独特的和机密的。”
Gangopadhyay说,测试适用性也存在挑战。“第一个是铜腐蚀测试。传统上,该行业使用ASTM D-130测试,这是一种浸入式测试,目前仍用于电动汽车流体开发。然而,这种测试只与这种应用部分相关,”他说。“因为铜线圈与液体润滑剂直接接触,没有电流通过测试样品,这可能会加速腐蚀。另一个方面是由变速箱外壳中的润滑油蒸汽引起的腐蚀。”
Gangopadhyay解释说,已经开发了三种类型的实验室台架测试:
1.一种铜线腐蚀试验,电流通过一根细铜线,同时浸入润滑剂中
2.一种导电沉积试验,电流通过电路板,电路板上的铜条部分浸在润滑剂中,部分暴露在封闭容器内的空气中
3.铜片:悬挂在封闭容器中的铜片,部分浸在润滑剂中,部分暴露在没有电流通过的空气中
这些测试处于不同的开发阶段,对于哪种测试最能代表实际应用还没有达成一致。虽然这些都不是ASTM目前的标准测试,但这可能会改变。
Gangopadhyay继续说:“有必要进行高速齿轮磨损测试,因为趋势是向高速电机发展。今天,电动马达的转速约为18,000转/分,但它可能高达30,000转/分。今天我们没有对当前电机最大转速进行齿轮测试。同样,有必要采用ASTM测试方法。
“泡沫是另一个需要更好测试方法的领域。目前,工业界使用ASTM D892,但限制是没有任何流体剪切。我们需要开发一种测试方法,最终需要一个行业标准测试。”
根据Hong的研究,电动汽车传动系统流体评估无论是在电动驱动和/或在轮毂动力汽车测试方法中都没有得到太多的关注。他认为:“这可能是因为缺乏容易获得的电动汽车传动系统。”“通常使用的台架测试可以很好地显示与耐久性相关的属性,但不能在与效率相关的属性上提供太多的见解。”
Hong报告说,与市售ATFs相比,成功评估候选流体的效率是可能的。电动驱动器的效率是在电动驱动器和轮毂测功机(dyno)车辆试验台上测量的,使用的是来自北美的市售电动汽车。电驱动试验台是使用连接到逆变器和测功机的电驱动开发的。Hong说:“电子驱动测试是一种很好的工具,可以检查不同粘度的流体之间的效率差异。“然而,由于在低速/低扭矩和高速/高扭矩条件下测试仪的不稳定性,其工作范围很窄。轮毂测力计车辆测试仪使用车辆,而不仅仅是电子驱动器,因此可以轻松适应大范围的速度/扭矩,而不会出现任何不稳定问题。”
根据Newcomb的说法,虽然对润滑油行业来说是新的,但确实存在足够的测试来测量手机beplay润滑油的电气特性。“我们开始看到这些测试被包括在新的OEM规范中,”他说。“然而,显然需要更好的腐蚀测试。在很大程度上,我们的行业和许多其他行业一样,依赖于ASTM D130中描述的铜带测试版本。在使用传统ATF进行验证测试时,我们曾看到一个电机烧坏。这种ATF被认为具有良好的防腐性能,因为它通过了OEM使用带材测试指定的腐蚀标准。有趣的是,取代传统ATF的润滑剂通过了OEM的标准,测试结果相同。这表明,目前的实践并没有区分在这些应用中表现良好或失败的润滑剂,以及可能导致严重电机损伤的润滑剂。”手机beplay
手机beplay电动汽车润滑油需要适应润滑剂与铜在较宽的温度范围内的相互作用。纽科姆指出:“这将是一项非常繁琐的试验。”“几年前,引入了一种电线腐蚀测试,可以很容易地描述润滑剂在很宽的温度范围内如何与铜或任何其他可以被拉入电线的金属相互作用。许多实验室已经采用了这种方法,并且正在进行标准化工作。虽然该方法对润滑剂的防腐蚀特性进行了可操作的评估,但它并没有解决由腐蚀引起的潜在问题
这些副产品主要是硫化铜,它是一种半导体,可以形成短路电机的通路。至少提出了两种方法来解决这个问题。其中一种方法将印刷电路板作为测试平台,并已得到普及。Newcomb说:“获得的见解与电线腐蚀测试非常吻合,我认为这两种测试都将用于验证新的电动汽车润滑油配方。”
传统上,润滑剂开发人员一直很小心,以确保配方不会损坏密封件中使用的弹性体。但电动机引入了其他聚合物,其中磁线绝缘是至关重要的。“电机制造商进行各种验证测试,以确认润滑剂不会损坏电线绝缘;然而,相应的润滑剂评估测试并不存在,”Newcomb观察到。“尽管目前大多数磁铁线绝缘材料都是由非常耐润滑的薄膜制成的,但在降低成本的压力下,这种情况很可能会发生变化。因此,在润滑剂开发过程中有必要评估这种兼容性,这是我们与其他组织共同开展工作的一部分。”
Hong说:“从石油供应商的角度来看,我们认为石油行业应该尽快制定一项具有明确性能限制的规范。”“SAE焦点小组正在对SAE J3200进行最后定稿。SAE J3200是一个推荐和可用测试的汇编,它将帮助有兴趣开发电动汽车传动系统润滑剂的研究人员,但它仍然是一个挑战,没有具体的性能限制。考虑到其他正在进行和刚刚开始的行业活动,我认为该行业将能够在未来几年应对这些挑战。”
结论
汽车行业正处于电动汽车的早期发展阶段,每天都有不同的设计和创新。“在整个行业方向确定之前,需要量身定制润滑油解决方案以实现最佳性能;一种方法不可能适用于所有情况,”纽科姆总结道。
节录及转载,已获2022年11月号摩擦学与润滑技术“,(TLT)是摩擦学家和润滑工程师协会的官方月刊,这是一个总部位于伊利诺伊州帕克里奇的国际非营利性技术协会。
作者简介
Jeanna Van Rensselar在伊利诺伊州内珀维尔经营着自己的公关公司Smart PR Communications。你可以在这里找到她jeanna@smartprcommunications.com.
关于STLE
摩擦学和润滑工程师协会(STLE)是主要的技术协会,为12000多名个人和250家公司和组织提供服务,这些人组成了摩擦学和润滑工程业务部门。STLE成员受雇于世界领先的公司,学术机构和政府机构处理科学和技术。STLE为这些杰出的技术专家提供各种专业教育和认证计划。
本文所呈现的观点、观点和技术分析仅代表作者或广告商,并不代表ULProspector.com或UL。这些内容出现在UL勘探者知识中心并不构成UL或其关联公司的认可。
本文所呈现的观点、观点和技术分析仅代表作者或广告商,并不代表ULProspector.com或UL。这些内容出现在UL勘探者知识中心并不构成UL或其关联公司的认可。
所有内容受版权保护,未经UL或内容作者事先授权,不得转载。
本站内容仅供参考和教育之用。虽然本网站的编辑可能会不时核实其内容的准确性,但我们不对作者、编辑人员或任何其他贡献者所犯的错误承担任何责任。
UL不就内容的准确性、适用性、适用性或完整性作出任何陈述或保证。UL不保证在任何内容中列出或链接到的网站的性能、有效性或适用性。