隨著電動(dòng)汽車對(duì)新型潤滑油的需求不斷增加，目前尚未制定相關(guān)規(guī)范和/或進(jìn)行相關(guān)測(cè)試。在這種情況下，道達(dá)爾能源公司（TotalEnergies）和 GETEC1 實(shí)現(xiàn)了一項(xiàng)車隊(duì)測(cè)試，以評(píng)估電動(dòng)汽車潤滑油在實(shí)際駕駛條件下的性能。累積里程測(cè)試在德國和中國進(jìn)行。八輛汽車接受了評(píng)估，其中四輛來自美國一家電動(dòng)汽車制造商，其他四輛來自中國一家國有電動(dòng)汽車制造商。
每組四輛車中，兩輛車加注了道達(dá)爾能源的 Quartz-EV Drive MP 3.2 潤滑油，兩輛車加注了制造商的潤滑油。在 100,000 公里的行駛過程中，車輛保持等速行駛，每行駛 20,000 公里，對(duì)電動(dòng)汽車潤滑油進(jìn)行取樣分析。此外，還拆卸了電動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置，以便檢查機(jī)械部件。結(jié)論是 TotalEnergies Quartz EV-drive MP 3.2 與原廠潤滑油具有相同的性能。因此，在電動(dòng)汽車上使用這種特殊的電動(dòng)汽車潤滑油是合理的，因?yàn)樗哂幸幌盗行碌奶匦浴?/p>
簡介
新的環(huán)境挑戰(zhàn)促使工業(yè)界提出替代方案，鼓勵(lì)向碳中和過渡。因此，混合動(dòng)力汽車和電動(dòng)汽車得到了快速發(fā)展。這種轉(zhuǎn)變意味著特殊的需求和標(biāo)準(zhǔn)，尤其是在潤滑和熱管理方面[1]。事實(shí)上，電動(dòng)汽車潤滑油需要具有耐久性、介電性、兼容性和熱穩(wěn)定性。因此，道達(dá)爾能源在 2019 年推出了滿足這些要求的全新乘用車電動(dòng)車潤滑液系列：Quartz EV Fluids [2]。
汽車行業(yè)中的電動(dòng)汽車潤滑液
雖然電動(dòng)車潤滑液是一個(gè)全新的概念，但目前已開發(fā)出一些測(cè)試方法來評(píng)估其性能并設(shè)定一定的限制。然而，行業(yè)內(nèi)只有極少數(shù)規(guī)范可用于認(rèn)可電動(dòng)車潤滑液的效率，更重要的是其持久性能。這正是道達(dá)爾能源公司選擇 GETEC 在實(shí)際條件下對(duì)電動(dòng)車潤滑油進(jìn)行首次內(nèi)部測(cè)試的原因。
這項(xiàng)車隊(duì)活動(dòng)的主要目標(biāo)是評(píng)估道達(dá)爾潤滑油在高里程累積過程中的老化行為，作為第一步，兩家公司都將里程數(shù)設(shè)定為 100,000 公里。此外，該項(xiàng)目還是評(píng)估潤滑油對(duì)電子傳動(dòng)系統(tǒng)以及電子電機(jī)銅繞組等電氣和電子元件的影響的獨(dú)特機(jī)會(huì)。
電動(dòng)汽車?yán)锍汤鄯e測(cè)試原理
表1：車輛參數(shù)
車隊(duì)測(cè)試在兩個(gè)不同的駕駛周期內(nèi)進(jìn)行，測(cè)試環(huán)境相同：一個(gè)在歐洲（德國），另一個(gè)在亞洲（中國）?？偣策x擇了 8 輛車：其中 4 輛來自美國電動(dòng)汽車制造商，用于德國的測(cè)試；4 輛來自中國國有電動(dòng)汽車制造商，用于中國的測(cè)試。這些車輛每周至少上路測(cè)試 6 天，每天兩班倒，多名司機(jī)輪流駕駛，以減少統(tǒng)計(jì)偏差。夜間使用慢速充電器充電，白天使用快速充電器充電。
每組車輛2 中，兩輛配備了原廠潤滑油，另外兩輛配備了 TotalEnergies 的 Quartz EV Fluid 系列潤滑油：Quartz EV-Drive MP 3.2，專為電力驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，粘度低（見下表），確保了協(xié)議的可重復(fù)性。
表 2：油的物理化學(xué)特性
*根據(jù)美國環(huán)保署符合性證書提供
*根據(jù) CN EV 車型用戶手冊(cè)提供
為了確保對(duì)油液性能進(jìn)行相關(guān)監(jiān)測(cè)，道達(dá)爾能源公司每行駛 20,000 公里就會(huì)對(duì) 30 mL 的油液進(jìn)行采樣和分析。在 100,000 公里累積里程結(jié)束時(shí)，電驅(qū)動(dòng)單元 (EDU) 將被完全拆卸。除了常規(guī)的信號(hào)采集外，GETEC 還在所有車輛上安裝了特定的傳感器，以密切監(jiān)控車輛子系統(tǒng)（電力傳動(dòng)系統(tǒng)、電池......）的機(jī)械、電氣以及更重要的熱行為。
物理化學(xué)特性
機(jī)油的物理化學(xué)特性是對(duì)新機(jī)油進(jìn)行測(cè)量并在整個(gè)測(cè)試過程中進(jìn)行監(jiān)控的關(guān)鍵和相關(guān)參數(shù)（這正是考慮采樣的原因）。機(jī)油分析可讓人一窺電力傳動(dòng)系統(tǒng)的內(nèi)部情況，從而在不拆卸機(jī)械部件的情況下測(cè)量潤滑油和部件的狀況。在這種特殊情況下，通過頻繁取樣來確定 EDU 內(nèi)部的潤滑油狀況，例如金屬含量（來自添加劑或磨損）和污染物，是一種非常有意義的工具。事實(shí)上，其目的是識(shí)別機(jī)械故障或齒輪或軸承磨損加劇的早期預(yù)警信號(hào)。
在船隊(duì)測(cè)試過程中，道達(dá)爾能源公司還測(cè)量了其他許多必須評(píng)估的物理和化學(xué)特性。以下結(jié)果摘自生成的完整數(shù)據(jù)集，并展示了針對(duì)此類應(yīng)用優(yōu)化電動(dòng)汽車潤滑油技術(shù)優(yōu)勢(shì)。
使用低粘度潤滑液通常摩擦系數(shù)較低，這正是道達(dá)爾能源公司選擇 Quartz EV-Drive MP 3.2 用于車隊(duì)活動(dòng)的原因。如下圖所示，與工廠灌裝產(chǎn)品相比，經(jīng)過測(cè)試的潤滑油在 100°C 時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度最低，并在 100,000 公里的行駛過程中保持穩(wěn)定。
美國電動(dòng)汽車后部 EDU - KV100 (cSt) 與累計(jì)里程（公里）的函數(shù)關(guān)系
圖 1：使用和未使用道達(dá)爾能源（TotalEnergies）潤滑油的美國電動(dòng)汽車尾部在 100°C 時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度變化情況和未使用道達(dá)爾能源潤滑油的車輛
流體粘度的變化是整個(gè)運(yùn)行過程中需要監(jiān)控的關(guān)鍵參數(shù)之一。這種低粘度流體對(duì)齒輪和軸承的耐久性提出了巨大挑戰(zhàn)，因此在此有必要加以介紹。因此，為了檢查油液對(duì)機(jī)械零件的影響，GETEC 在累積試驗(yàn)結(jié)束時(shí)進(jìn)行了拆卸，道達(dá)爾能源在整個(gè)項(xiàng)目中對(duì)油樣進(jìn)行了持續(xù)分析。
耐久性
EDU 的長期可靠性在很大程度上受到潤滑油和冷卻性能的影響。因此，對(duì)潤滑油本身以及齒輪和軸承等機(jī)械部件進(jìn)行分析至關(guān)重要。零件的耐用性可通過不同的油液分析方法進(jìn)行評(píng)估，這里介紹的是最相關(guān)的方法，包括每行駛 20,000 公里計(jì)算一次油液中溶解的鐵。
美國電動(dòng)汽車型號(hào) 車輛后部 EDU - 鐵含量（ppm）與累計(jì)里程（公里）的函數(shù)關(guān)系
圖 2：美國電動(dòng)汽車尾部機(jī)油中鐵溶解度（ppm）的變化情況
使用和未使用道達(dá)爾能源潤滑油的車輛
該圖證實(shí)，TotalEnergies電動(dòng)車潤滑液和工廠填充產(chǎn)品的鐵累積率相似，而Quartz EV-Drive MP 3.2略勝一籌，因?yàn)樵谲囮?duì)測(cè)試結(jié)束時(shí)，鐵顆粒的數(shù)量非常少。這與下圖中的 EDU 主要機(jī)械磨損部件（齒輪和軸承）一致，內(nèi)部和第三方專家證實(shí)，在每輛車?yán)塾?jì)行駛 100,000 公里后，兩種產(chǎn)品的磨損程度都非常低。
圖 3：主要傳動(dòng)部件的機(jī)械檢查
材料兼容性
電動(dòng)車潤滑液需要克服的一個(gè)關(guān)鍵挑戰(zhàn)是潤滑液與電動(dòng)車單元內(nèi)材料的兼容性，尤其是與銅的兼容性。因此，我們每行駛 20,000 公里就會(huì)測(cè)量一次銅的溶解量，以了解電動(dòng)車油本身對(duì)銅線的腐蝕性影響。）
美國電動(dòng)車型號(hào) Rear EDUS - 銅含量（ppm）與累計(jì)里程（公里）的函數(shù)關(guān)系
圖 4：美國電動(dòng)汽車尾部油中溶解的銅（ppm）的變化情況
使用和未使用道達(dá)爾能源潤滑油的車輛
該圖顯示了后軸（美國電動(dòng)車型的主驅(qū)動(dòng)軸）潤滑油中銅的含量。綠色曲線在 100,000km 處明顯偏低，與 Quartz EV-Drive MP 3.2 相對(duì)應(yīng)。這也與讀者在下文中看到的電動(dòng)機(jī)圖片相吻合，這些圖片顯示電線沒有任何腐蝕跡象，絕緣材料（紙張、涂層......）也沒有任何損壞。
圖 5：使用道達(dá)爾能源潤滑油潤滑的線路
效率
里程累積計(jì)劃也是評(píng)估和比較這種特殊液體所能帶來的能量增益的機(jī)會(huì)。因此，為了了解 CN EV 車型的 EDU 效率，GETEC 評(píng)估了車隊(duì)測(cè)試期間以 kWh/100km 為單位的平均累積能量。在 CN EV 車型中，前軸是主要驅(qū)動(dòng)軸，也是使用 TotalEnergies EV 潤滑油后能量增加最多的部分。
CN 電動(dòng)汽車型號(hào)前置 EDU
圖 6：CN EV 車型前軸的能量增益*
*僅基于車隊(duì)測(cè)試
在所有行駛條件下，使用道達(dá)爾能源機(jī)油的車輛的能耗都低于使用制造商潤滑油的車輛。然而，車隊(duì)測(cè)試的結(jié)果不夠精確，因此使用相同的 EDU 按照 CLTC（中國輕型汽車測(cè)試循環(huán)）進(jìn)行了效率測(cè)試，結(jié)果與車隊(duì)測(cè)試的結(jié)果類似，使用 Quartz-EV Drive MP 3.2 比使用原廠潤滑油節(jié)省了 0.382 瓦時(shí)。
結(jié)論
這項(xiàng)研究表明，降低下一代電動(dòng)汽車潤滑油的粘度可以在不影響部件耐用性的情況下實(shí)現(xiàn)（盡管存在潤滑油膜過薄的風(fēng)險(xiǎn)等多重挑戰(zhàn)）。道達(dá)爾能源Quartz EV-Drive MP 3.2在100,000公里的測(cè)試中表現(xiàn)出非常穩(wěn)定的性能，可被視為 "適合使用"，在德國和中國的電動(dòng)汽車和自行車上與原廠機(jī)油處于同一水平。低粘度特性可降低流動(dòng)阻力，減少內(nèi)部摩擦，有利于提高能源效率，也就是增加電動(dòng)汽車的續(xù)航里程。此外，粘度也是提高熱性能的主要因素之一，這對(duì)電動(dòng)汽車的散熱至關(guān)重要。
在此基礎(chǔ)上，道達(dá)爾能源公司對(duì) Quartz EV-Drive MP 3.2 技術(shù)進(jìn)行了全面優(yōu)化，優(yōu)化的范圍不僅限于粘度的降低。整個(gè)添加劑系統(tǒng)旨在提供同類最佳的銅腐蝕和氧化控制性能，同時(shí)優(yōu)化介電性能和熱性能。
注：
[1] GETEC: Getrieb Technik GmbH / 車輛技術(shù)（蘇州）
[2] 每組由四輛車組成，在 100,000 公里的相同周期內(nèi)確保相同類型的機(jī)油老化(來源：唐普資訊TANGPUINFO)
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