电动汽车需要专用润滑油

汽车电气化的浪潮正在向我们涌来，润滑油和添加剂公司必须清醒地认识到该趋势对润滑油带来的全新技术挑战。我们将在本文中对这些挑战做一番详细的介绍。

在全球各地，尤其在中国和欧盟区域稳定增长的混合动力和纯电动汽车的数量，将对润滑油技术的发展产生影响。在欧洲最大的汽车市场德国，混合动力汽车和纯电动汽车的注册量在2017年分别上升了54.8%和39%。根据欧洲汽车制造商协会的统计，2017年分别有43.1504万辆混合动力汽车和21.6566万辆纯电动汽车加入了整个欧洲的汽车保有量。而采用包括液化石油气和天然气在内的替代燃料的汽车，其销量只占欧洲地区新车销量的5.7%。尽管如此，市场调研公司IHS Markit仍预测，2030年前各类电动汽车的市场总份额会达到40~70%左右。

汽车电气化趋势对润滑油技术带来的影响主要在于以下几点:

首先，必须提升与润滑油接触的金属部件的防腐蚀能力，尤其在高温条件下。 其次是润滑油的热稳定性。路博润传动系变速箱油全球技术经理Michael Gahagan表示：“我们越来越重视润滑油电气特性与热传递特性的研究。电动汽车的传动系很有可能会采用一套全新的润滑油，以辅助最新的硬件技术。”

广泛兼容的润滑油技术

Gahagan在今年早些时候的一场行业论坛上曾说过，主机厂（OEM）目前对润滑油的要求是“广泛兼容”。也就是说，由于模块化构造——比如某款车型的变速箱可能搭配或不搭配电机，那么他们希望润滑油可以适用于这两种不同的配置。

尽管当前的混合动力汽车可以使用传统技术的传动系润滑油，而且有许多车型确实这样操作，但制造商依然希望使用专用的新型润滑油给设备提供更好的保护，确保传动系中电气部件的正常运行。

丰田普锐斯可能是全球最有名的混合动力汽车，2018年第一季度其所有版本的全球销量几乎达到了10万辆。该车型的传动系使用功率分流装置——一种将内燃机、发电机、油泵和电机连接在一起的行星齿轮变速箱，可以让内燃机在任何车速下运行。

电场环境中的润滑油

在论坛上，Gahagan还指出了电动汽车新型润滑油的另一大挑战——导电性及相关的安全问题。一辆传统内燃机车的系统电压为12V，而一辆典型的混合动力汽车的系统电压为48V或更高。

OEM对混合动力汽车润滑油的一大顾虑在于其电荷，尤其是功率分流装置处的电荷，因为在那个位置上润滑油会直接接触电机。“如果你将注意力放在变速箱身上……加上电机后，变速箱本身也变成了一种混合动力结构，润滑油会接触电机，因此我们就不得不考虑与电场下的润滑油特性相关的各种问题。”因此混合动力汽车与电动汽车的润滑油必须具备正确的电气特性，并与绝缘材料兼容。

Gahagan指出了与润滑油导电性有关的两大问题：

首先，如果导电性太高，油品可能无法满足主机厂关于电气特性的相关要求。“人们担心，在某些情况下，润滑油可能会让电流从电机的高压端泄漏至变速箱的外壳和整辆汽车，”Gahagan表示。但驾驶员无需过分担心。“我们的研究测试表明这种漏电的可能性非常低。”

其次，如果导电性太低，那么静电电荷可能积累，导致润滑油产生电弧。这不仅会损害润滑油及其保护特性，而且电弧还可能损害轴承和密封件。幸运的是，润滑油是电的不良导体，这对电机而言是件好事。但是润滑油有静电耗散性，也就是说电荷会缓慢地通过油液。

“简而言之，就是包括传动系润滑油在内的许多润滑油都是导电性不佳的绝缘体。通过选择并设计正确的复合添加剂，可以将一款油品的导电性在一定范围内降低。如果客户担心导电性太高，那么通过这种方式可以消除他们的忧虑。”

而对燃油而言，如果导电性太低，静电电荷可能会积累并产生火花，这对高度易燃的燃油而言是极度危险的，不仅如此还会损害非常敏感的电气设备。

“通过添加剂将导电性提高一点可以消除电荷积累的风险。形容这种特性的最佳方式就是将传动系润滑油称为‘静电耗散型’绝缘体。”还有一些因素，如导致润滑油裂化的氧化作用，也可以导致导电性的升高。氧化后的润滑油比新油的导电性更高。

“从导电性的角度来看，我们的测试结果显示，旧油的导电性仍处于润滑油的正常范围内，”Gahagan表示。Gahagan举了一个暴露在氧化的传动油中的螺线管的例子。测试结果表明，油泥沉积会阻碍润滑油对线圈降温的能力，而且还会影响电气部件的正常运作。

但如果电压足够高，绝缘体也会变成导电体，这种情况被称为介电击穿。闪电就是一个典型例子。闪电发生时，空气变成了导电体。润滑油也会发生这种现象，但是电压必须远远高于空气中的闪电，这对润滑油而言可是个好消息。

“这是支持润滑油直接接触电机的一个有力论据。因为它能比空气更有效地抑制介电击穿。”Gahagan在会议上表示。

散热

电动汽车带来的另一大挑战是温度。路博润发现，随着自动变速箱传动液的导电性上升，尤其当这种上升伴随着混合动力汽车使用年龄的增加，高温将造成一定问题。事实上，导热问题是电动汽车润滑油开发商的主要攻克对象。

“人们非常关注润滑油对电机和电气设备降温的能力。这不仅仅涉及到润滑油导热性这样的特性，还涉及到热容量、流体密度，以及更重要的粘度。”

最大的难点在于使电动汽车润滑油保持足够低的粘度，从而保证良好的散热性，同时还必须能够抵御高温造成的降解。Gahagan表示，要实现这一目标，必须通过合适的基础油、高性能聚合物和高性能添加剂三管齐下，才能保证油品的性能与长寿。

测试时间

路博润表示，需要适应混合动力和电动汽车的不仅是润滑油本身，润滑油的测试方法也必须做出改变。由于混合动力汽车中的电气件和电线、可能发生的导电性变化、以及范围更大的温度变化，腐蚀沉淀测试必须调整得更加精细。

Gahagan指出，在传统燃料汽车的测试中通常使用20公斤左右的铜，而在电动汽车中最多可能用到80公斤。他建议，润滑油行业应该考虑采用电线腐蚀测试，因为寄生电压或通电电线可能会促进通常不会产生的腐蚀。

“传统上，润滑油行业采用铜条和视觉评级方法开展腐蚀测试。而铜线腐蚀测试在铜的腐蚀程度和速率方面可以提供更可靠的结果。”

润滑油厂商必须考虑的另一项新技术是电子双离合变速箱（eDCT），这是一种受到传统双离合变速箱启发的多速自动变速箱。eDCT通过双离合变速箱和电机的结合，以实现流畅的转换。由于其中使用了电气部件和绕组，因此传动液必须具备抑制铜腐以及与其它材料兼容的能力。

Gahagan指出有些测试可以轻易调整。比如，可以提高氧化测试的温度和时间，从而反映实际的高温工况。而另一些测试则需要开发新的测试方法，如导线测试。腐蚀测试也可以使用真实部件，而非实验室材料。

“用真实部件进行测试非常有用。此外我们对润滑油的塑料兼容性和电绝缘体兼容性也变得越来越重视。”