路博潤：新能源汽車潤滑油的嶄新世界（中）

　　新能源汽車驅動電機的性能需求主要包括更高的功率密度、更寬的調速范圍、更大的起動轉矩、更廣的高效區間和更強的散熱能力等。因此驅動電機的發展趨勢也圍繞這些性能展開，當前的主流趨勢為扁線繞組、油冷電機以及多合一電驅動總成。

　　扁線電機槽內間距小具有更高槽滿率，因而有更高的功率密度，更易于滿足未來的功率需求。相比傳統圓線電機，扁線設計在當下仍存在諸多技術缺陷和難點。但無論如何，兩種設計的電機都在朝著油冷、多合一方向快速發展（圖1），擁有良好絕緣性的電機冷卻油，可同時作為減速器及齒輪軸承的潤滑油使用，直接油冷技術加速了整車熱管理系統集成化的進程，對多合一電驅動系統總成的發展起到促進作用。

　　圖1：無論是扁線或圓線設計的驅動電機都在朝著油冷、多合一電驅動總成方向發展

　　以下就油冷電機技術的應用，以及電驅系統的高度集成化，對專用潤滑油開發所需關注的性能要求和相應試驗方法做一個大致介紹。

　　銅腐保護

　　盡管電機銅線繞組通常被多層聚合物漆覆蓋，確保絕緣不易在車輛運行期間失效，但在電機高壓接線端或銅排等處，不可避免有裸露銅的存在，而扁線電機的銅線焊接點、或因工藝瑕疵或使用期間潛在的絕緣漆老化等原因造成更多的裸露銅出現，以及下一代電控元件可能采用直接油冷技術等原因，潤滑油的銅腐保護能力顯得極為重要。

　　傳統的ASTM D130 銅片腐蝕試驗由于試驗方法開發時間早、實驗結果波動大、導致重復性和再現性較差，越來越多業內人士已不再將其作為首選方法，轉而去探究一些為新能源汽車行業專門設計的全新方法，如路博潤導線腐蝕試驗（圖2）、導電沉積物試驗（圖3）和氣相腐蝕試驗（圖4）。

圖2：導線腐蝕試驗

圖3：導電沉積物試驗

圖4：氣相腐蝕試驗

　　這些全新的試驗方法，能以更加精準、實時、科學定量地檢測和記錄油品與銅或銅合金之間的液相或氣相腐蝕反應速率，為確保油品對電機繞組絕緣保護能力起到了有效的作用。

　　齒軸保護

　　路博潤對高功率輸出的電驅動運行工況進行深入研究后發現，新一代電驅動的齒輪由于低速扭矩高容易造成磨損、而電機軸承在低速高載下面臨磨損、在高轉速條件下又容易出現點蝕等惡劣工況，僅僅評估FZG齒輪失效載荷級別這個單一技術指標遠遠不夠，必須對齒軸保護相關試驗進行全面評估才行。

　　路博潤將在今年8月上旬山東青島舉辦的“第十四屆國際汽車變速器及驅動技術研討會TMC 2022”上以《單擋電橋油的抗磨性能研究》為題，對齒軸保護相關技術內容向行業分享其獨特見解。

　　電機材料相容性

　　歐美、日韓等國家地區的新能源汽車主機廠，在電機材料相容性試驗方面有各自不同的內部試驗方法，其采用的電機材料通常成本較高因而性能更加優越。隨著新能源汽車的步伐加快，中國市場近年來涌現大量電機材料供應商及產品，其品質或評價標準的不一致現象較為普遍，行業有待建立一套統一的試驗方法進行綜合全面的評估。

　　路博潤率先在其珠海實驗室搭建了一套電機材料試驗臺架，積極為其新產品開發、OEM項目提供必要而周全的技術支持。另一方面，在各大主機廠加速研發800V快充架構電驅動的行業背景下，如何進一步提高油品與相應電機材料之間的相容性以滿足更為嚴苛的絕緣要求，也顯得更為緊迫而重要。

　　電氣特性

　　歐美日系主機廠早期開發混動變速箱油冷電機時提出“油品應具有足夠高的體積電阻率”的設想，在業內對絕緣系統認識越來越深入的現狀下，似乎已被放到一個相對次要的位置，同樣隨著對擊穿電壓試驗的更多了解（例如該試驗結果波動大因而重復性差，不同試驗方法得出的結果有很大差異），亦是如此。

　　油品電氣特性似乎已被業內人士逐漸降低了原先的高關注度，而對于一些要求出色離合器摩擦特性的油品而言，例如e-DCT油或DHT油，電氣特性指標被放寬（與單擋電橋油相比）。另一方面，一些主機廠除了對新油的電氣特性有一定要求，轉而更為注重油品老化后的指標變化。通常可采用熱氧化穩定性實驗（如DKA）對新油進行高溫老化后，再測試其電氣特性。

　　熱氧化穩定性

　　根據國內主機廠和第三方試驗機構提供的電驅動油冷系統實測溫度（圖5），電驅動內部最高溫度點在定子和轉子表面（可能高達160度），但油底盤最高油溫通常不超過90度，而混動變速箱油溫更低（60~80度之間）。

圖5：電驅動油冷系統示意圖及實測溫度

　　盡管如此，考慮到定子轉子冷卻油在短期內迅速溫升的可能性，電驅動油冷系統油品開發時對其熱氧化穩定性仍極為重視，業內普遍采用CEC L-48 DKA 192小時/170度的比傳統變速箱油更苛刻的試驗條件，并希望試驗后各項指標控制在較好程度。另一方面，油品熱氧化穩定性出色，亦能防止其體積電阻率不受氧化油泥極性物質影響而下降。

　　散熱特性

　　新能源汽車的發展對電機效率、功率密度、響應速度和振動噪聲等性能指標提出了更高的要求，促使電機向高精度、高功率密度、小型化、輕量化和機電一體化等方向發展，帶來了電機內部發熱量急劇增加、有效散熱空間嚴重不足等問題，限制了電機系統的功率密度進一步提高。

　　例如，一臺150KW的傳統動力系統總成其體積約為409升，而一臺150KW的電驅動動力系統總成其體積僅為82升，后者只占前者的20%。

　　小體積內的高功率會導致高溫，而電機內高溫可能導致永磁體材料退磁、絕緣層老化，銅線繞組在高溫下電阻升高，降低電機效率，進一步加劇電機發熱。行業資料顯示，30~40%的永磁電機失效是由電機溫升過高引起的。

　　路博潤對熱力學進行深入研究后，發現油品運動粘度在電驅橋高速運行的紊流狀態下，其影響力遠遠超過其它指標，提高油品的導熱系數或比熱容，對改善紊流下的散熱幫助并不大。因此高功率電驅動選用油品時，低粘甚至超低粘逐漸成為行業趨勢，但油品的低粘化又對其蒸發損失、抗齒軸點蝕等性能提出了極大挑戰。

　　路博潤率先研發的EvogenTM技術的電驅橋專用油，正是一款注重超低粘下提供極強齒軸點蝕保護、并有效平衡了銅腐性能的亞太區獲獎產品（圖6）。

　　圖6：路博潤 EvogenTM電驅橋專用油添加劑榮獲 Fuels & Lubes Asia “2022年度產品開發獎”

　　效率提升

　　新能源汽車對續航里程、功率密度、能量利用效率的要求越來越高，電驅動系統向集成化、小型化和輕量化的方向快速發展。目前業內已發布的多合一電驅動系統有三合一、四合一、六合一、七合一甚至八合一，其中最常見的還是三合一電驅動系統。路博潤積極配合行業的效率訴求，在國外實驗室已搭建了可直接采用主機廠提供的電驅動或混動變速器的效率驗證臺架（圖7），路博潤也為追求高效率、高節能的超低粘油品配方提出了更多合理化建議。

圖7：路博潤實驗室搭建的電驅動或混動變速器的效率驗證臺架