电动汽车用油液：是否是全新的添加剂化学？

存在用于混合动力和电池电动车辆（BEV）的大量动力总成体系结构。当下一代汽车的发展处于起步阶段时，原始设备制造商（OEM）往往会依赖于他们已经拥有的润滑剂。JAZTechConsulting的所有者兼首席顾问JackZakarian说，润滑剂通常是良好的绝缘体，他在美国能源巨头雪佛龙公司开发用于传动系统产品的润滑剂配方方面拥有37年的经验。“通过精心的配方设计，我们可以控制电气设备他在2020年7月21日举行的网络研讨会上对亚洲润滑油制造商联盟（ALMU）成员说：“电动汽车何时将负责：对润滑油配方和销售渠道的潜在影响。”

 

扎卡里安说，在这一点上，大多数润滑油制造商仍在感觉自己的方式。没有可说的行业标准，而且OEM通常不会“超越其圈子”发布规范。SAE技术委员会成员扎卡里安（Zakarian）负责起草电动汽车（EV）流体的行业规范，他说该指导尚处于早期阶段。该委员会正在研究可用的测试方法，OEM需求和一系列价值。他说，该委员会希望能在明年之前提供一份文件。

 

虽然电动汽车仅占当今全球汽车市场的一小部分，但由于政府政策和消费者需求，它们是汽车行业中增长最快的细分市场之一。全球主要汽车制造商已宣布计划在未来五年内发布约200款新EV车型。Valvoline中国公司的高级董事兼总经理GeorgeZhang说，到2040年，EV的销量可能会达到全球乘用车销量的一半以上。AftonChemical的电动汽车市场营销经理AdamBanks认为，基础设施和电池成本将抑制需求，直到电动汽车的销量增长。2020年代中期，然后在中国和欧洲等主要市场加速发展。他说，目前正在决定将哪种液体用于首次填充或工厂填充。

 

尽管如此，何时电动汽车将成为主导的汽车技术仍存在不确定性。扎卡里安（Zakarian）认为，由于混合动力汽车的续驶里程扩大，因此在短期内获得市场份额的机会更大。张认为，在某些国家或地区，BEV市场可能会以更快的速度增长，这种趋势将在可预见的将来继续下去。

 

目前，电动汽车对机油消耗的影响相对较小。电动汽车的工厂填充和服务填充市场都很小。扎卡里安说，如果不是当前的大流行，我们将见证润滑油销售的增长。不过，市场研究公司Kline预测，到2040年，乘用车汽车机油总需求将下降120万公吨。不管您对电动汽车技术的未来增长率有何看法，都应谨慎计划销售混合动力和全电动油。

 

Zakarian相信添加剂公司将在EVFluids的开发中使用成熟的添加剂技术。公司不一定会开发新的化学方法，而是从现有产品组合中挑选和选择具有良好热和电性能的添加剂。他说，总的来说，目前的材料适用于电子产品，真正的区别在于它们如何重新排列这些材料。

 

尽管有关电动车油的公告激增，但许多组织并未发布有关新产品的数据。《F+L杂志》采访了多家制造商，以深入了解他们的方法以及电动和混合动力汽车的关键流体特性。

 

壳牌全球商业技术副总裁SeldaGunsel表示，该行业专注于添加剂创新和技术发展，以改善流体的热和电性能。她说，需要新的添加剂化学才能发挥全部潜力。满足不同动力传动系统技术特定需求的定制油很重要，无论是用于混合动力还是BEV，其添加剂要求取决于独特的EV硬件设置和单个客户的要求。

 

张说，Valvoline的电动汽车油液设计有时依赖于现成的硬件组件和润滑剂。但是，要满足特定的硬件设计要求，通常需要基于全新添加剂化学的高级润滑剂。张先生说，最大的挑战是各种各样的BEV和混合动力总成架构，这些架构要求独特的润滑油性能。在Valvoline拥有20多年研发经验的Zhang说道。

 

虽然有一些OEM可以使用现有油液的例子，但Banks认为这只是一个临时解决方案。他说，随着电气化程度的不断提高，设计将得到完善，对具有不同性能平衡的新型流体的需求也将最终确定。新类别的添加剂也将出现。Banks说，用于直接冷却的车桥的电动变速箱油（ETF）是一种全新的产品类型。

 

?stablishing与整车厂紧密合作是必要的，充分了解他们的流体需求。即使电动汽车油液市场变得更加庞大，大多数行动仍将在工厂而不是售后市场进行。扎卡里安说，提供服务的机会是有限的。

 

EV动力总成的独特特性正在改变润滑油的性能需求。制造商必须提供熟悉的磨损预防和保护措施，这在内燃机中很常见，同时还要管理与电动和混合动力汽车中存在的高压组件的兼容性。张说，流体解决方案提供商需要考虑电性能，热性能，材料相容性，耐用性和效率。

 

电动汽车动力总成的好奇之一是其独特的动力传递方式。电动汽车从一开始就提供完整的扭矩，并在很宽的速度范围内保持扭矩。张说，高扭矩和低速的结合给齿轮和轴承等传动系统组件施加了额外的压力。电动车油有望提供增强的磨损保护。另一方面，电动机的最高速度可能接近20,000rpm或更高，从而导致搅拌损失增加。Zhang说，希望使用粘度较低的润滑剂。

 

在EV润滑剂设计中，保护易受腐蚀的金属和涂层免受腐蚀非常重要。班克斯说，在行业中面临着更严峻的技术挑战之一，即在防止齿轮腐蚀的同时平衡强大的齿轮保护。一些添加剂的化学性质，例如抗磨性，可能腐蚀铜。他说，需要新的测试方法，包括气相腐蚀测试和扩展腐蚀测试。在这些扩展的腐蚀测试中，失效模式也很重要。雅富顿公司的代表建议，尽管目视评定是有帮助的，例如在ASTMD130中，但溶解在油中的铜的量对于测量至关重要。几家润滑剂制造商已经建立了内部铜腐蚀测试功能，以模拟在电流下的铜线腐蚀。

 

通过与其他功能（例如主减速器）共享油底壳的流体对电动机进行直接冷却，带来了进一步的挑战。电动马达的运行温度极高，具有许多新材料，并且已电气化。班克斯说，在电动汽车和混合动力汽车中，即使那些不直接接触电动马达的流体也会受到影响，因为机械部件的占空比不同。在发动机机油的情况下，对混合动力发动机的需求与纯内燃发动机完全不同，这是因为发动机的使用方式。他说，有报道说乳化液，磨损和燃料稀释度增加。

 

润滑剂的热传递能力在很大程度上取决于其物理性质，例如粘度。班克斯说，低粘度是除热的关键，高品质的基础油可以提供更好的导热性，从而有助于降低热量。但是，如果粘度太低，则会出现磨损和疲劳问题。

 

张说，粘度是由基础油和添加剂（例如粘度调节剂）决定的，而电导率主要取决于添加剂的性质。他说，仔细选择基础油和添加剂以及智能配方设计是在电导率和粘度之间取得平衡的最佳实践。

 

大多数电子流体将使用具有更好排热能力的基础油。扎卡里安说，我的感觉是第四组，PAO或其他合成材料。壳牌公司表示，壳牌在其电子流体产品系列中使用了气液（GTL）技术，该产品已经具有较低的粘度，但得益于较低的电导率，可以最大限度地散热。

 

出现了新的领域，例如直接电池冷却液。这是在电池内使用介电液以降低温度梯度并实现更快充电和延长电池寿命的地方。班克斯说，在冷却至关重要并且可以抵消OEM成本以弥补电池容量或电动马达中昂贵的稀有金属成本的应用中，性能更高的基础库存将找到机会，但始终必须权衡成本。

 

酯由于其令人印象深刻的除热能力以及可以定制以进行或多或少的充电而受到越来越多的关注。Zakarian说，我们肯定会将酯作为润滑剂的一部分，尽管他告诉ALMU成员它们不太可能是主要的基础油。他说，聚乙二醇流体也将发挥作用，但它也不是主要流体。

 

润滑剂的电性能是电动汽车耐久性和性能（尤其是电导率和介电击穿）的关键问题。在没有全球行业标准的情况下，有两个因素在起作用：OEM对硬件的要求，以及监管因素。张说，例如，在中国，电动汽车需要合法地满足安全要求。

 

热量的去除在很大程度上取决于基本原料的选择，而电导率在很大程度上受添加剂化学的影响。电导率不应太高，否则可能会使电动机短路。扎卡里安说，它太低了，它不允许离子运动并且会积累静电荷。

 

通过添加剂配方方面的专业知识，我们可以在保持性能的同时显着降低电导率。班克斯说，这创造了低粘度而又没有高导电性的机会。那时，低粘度的障碍是由其他考虑因素决定的，例如闪点和着火点，整体系统效率和蒸发损失。

 

介电击穿测试可测量出油在失效之前可以承受的应力量-通过油中的电火花表示。在用过的流体中，诸如水分，颗粒和磨损金属之类的污染物可能会显着改变流体的电性能。因此，配方设计师需要将该方面纳入润滑剂产品设计中。扎卡里安说，目前，电介质击穿似乎不是主要问题，但应该对其进行监视。

 

张说，一种新兴的趋势是开发统一的EV流体，该流体既用作电池，电动机，电子设备和驱动系统的润滑剂，又用作热量管理流体。新型基础油和新型添加剂化学可能需要开发/并入。Valvoline代表还强调了一种趋势，因为正在研究具有高电压（例如800伏或什至1300伏）的系统，因此对EV流体的电性能提出了更高的要求。

 

雅富顿化工强调了三个关键技术趋势，这些趋势将增加下一代电动汽车中润滑剂的量和价值。电动汽车的第一代主要是干式（风冷或通过冷却液套），但随后的几代正在转向直接对电动机进行油冷却。多速电动汽车的趋势将提高车辆的效率和性能。换挡元件，例如离合器组件或同步器，将通过适当的流体启用。最后，班克斯强调了直接电池冷却的出现，并将是20年代后期将开始采用的主流技术。