道达尔能源公司最新一代电动汽车油液在现实条件下得到验证

2023-08-02   来源：润滑油情报 网友评论 0 条

  随着电动汽车对新型润滑油的需求不断增加，目前尚未制定相关规范和/或进行相关测试。在这种情况下，道达尔能源公司（TotalEnergies）和 GETEC1 实现了一项车队测试，以评估电动汽车润滑油在实际驾驶条件下的性能。累积里程测试在德国和中国进行。八辆汽车接受了评估，其中四辆来自美国一家电动汽车制造商，其他四辆来自中国一家国有电动汽车制造商。

  每组四辆车中，两辆车加注了道达尔能源的 Quartz-EV Drive MP 3.2 润滑油，两辆车加注了制造商的润滑油。在 100,000 公里的行驶过程中，车辆保持等速行驶，每行驶 20,000 公里，对电动汽车润滑油进行取样分析。此外，还拆卸了电动驱动装置，以便检查机械部件。结论是 TotalEnergies Quartz EV-drive MP 3.2 与原厂润滑油具有相同的性能。因此，在电动汽车上使用这种特殊的电动汽车润滑油是合理的，因为它具有一系列新的特性。

简介

    新的环境挑战促使工业界提出替代方案，鼓励向碳中和过渡。因此，混合动力汽车和电动汽车得到了快速发展。这种转变意味着特殊的需求和标准，尤其是在润滑和热管理方面[1]。事实上，电动汽车润滑油需要具有耐久性、介电性、兼容性和热稳定性。因此，道达尔能源在 2019 年推出了满足这些要求的全新乘用车电动车润滑液系列：Quartz EV Fluids [2]。

汽车行业中的电动汽车润滑液

    虽然电动车润滑液是一个全新的概念，但目前已开发出一些测试方法来评估其性能并设定一定的限制。然而，行业内只有极少数规范可用于认可电动车润滑液的效率，更重要的是其持久性能。这正是道达尔能源公司选择 GETEC 在实际条件下对电动车润滑油进行首次内部测试的原因。
这项车队活动的主要目标是评估道达尔能源电动汽车润滑油在高里程累积过程中的老化行为，作为第一步，两家公司都将里程数设定为 100,000 公里。此外，该项目还是评估润滑油对电子传动系统以及电子电机铜绕组等电气和电子元件的影响的独特机会。

电动汽车里程累积测试原理

表1：车辆参数

车队测试在两个不同的驾驶周期内进行，测试环境相同：一个在欧洲（德国），另一个在亚洲（中国）。总共选择了 8 辆车：其中 4 辆来自美国电动汽车制造商，用于德国的测试；4 辆来自中国国有电动汽车制造商，用于中国的测试。这些车辆每周至少上路测试 6 天，每天两班倒，多名司机轮流驾驶，以减少统计偏差。夜间使用慢速充电器充电，白天使用快速充电器充电。

    每组车辆2 中，两辆配备了原厂润滑油，另外两辆配备了 TotalEnergies 的 Quartz EV Fluid 系列润滑油：Quartz EV-Drive MP 3.2，专为电力驱动装置设计，粘度低（见下表），确保了协议的可重复性。
 

表 2：油的物理化学特性

*根据美国环保署符合性证书提供

*根据 CN EV 车型用户手册提供

为了确保对油液性能进行相关监测，道达尔能源公司每行驶 20,000 公里就会对 30 mL 的油液进行采样和分析。在 100,000 公里累积里程结束时，电驱动单元 (EDU) 将被完全拆卸。除了常规的信号采集外，GETEC 还在所有车辆上安装了特定的传感器，以密切监控车辆子系统（电力传动系统、电池......）的机械、电气以及更重要的热行为。

物理化学特性

  机油的物理化学特性是对新机油进行测量并在整个测试过程中进行监控的关键和相关参数（这正是考虑采样的原因）。机油分析可让人一窥电力传动系统的内部情况，从而在不拆卸机械部件的情况下测量润滑油和部件的状况。在这种特殊情况下，通过频繁取样来确定 EDU 内部的润滑油状况，例如金属含量（来自添加剂或磨损）和污染物，是一种非常有意义的工具。事实上，其目的是识别机械故障或齿轮或轴承磨损加剧的早期预警信号。

    在船队测试过程中，道达尔能源公司还测量了其他许多必须评估的物理和化学特性。以下结果摘自生成的完整数据集，并展示了针对此类应用优化电动汽车润滑油的技术优势。

    使用低粘度润滑液通常摩擦系数较低，这正是道达尔能源公司选择 Quartz EV-Drive MP 3.2 用于车队活动的原因。如下图所示，与工厂灌装产品相比，经过测试的润滑油在 100°C 时的运动粘度最低，并在 100,000 公里的行驶过程中保持稳定。

美国电动汽车后部 EDU - KV100 (cSt) 与累计里程（公里）的函数关系

图 1：使用和未使用道达尔能源（TotalEnergies）润滑油的美国电动汽车尾部在 100°C 时的运动粘度变化情况和未使用道达尔能源润滑油的车辆

   流体粘度的变化是整个运行过程中需要监控的关键参数之一。这种低粘度流体对齿轮和轴承的耐久性提出了巨大挑战，因此在此有必要加以介绍。因此，为了检查油液对机械零件的影响，GETEC 在累积试验结束时进行了拆卸，道达尔能源在整个项目中对油样进行了持续分析。

    耐久性

   EDU 的长期可靠性在很大程度上受到润滑油和冷却性能的影响。因此，对润滑油本身以及齿轮和轴承等机械部件进行分析至关重要。零件的耐用性可通过不同的油液分析方法进行评估，这里介绍的是最相关的方法，包括每行驶 20,000 公里计算一次油液中溶解的铁。
 

美国电动汽车型号 车辆后部 EDU - 铁含量（ppm）与累计里程（公里）的函数关系

图 2：美国电动汽车尾部机油中铁溶解度（ppm）的变化情况

使用和未使用道达尔能源润滑油的车辆

该图证实，TotalEnergies电动车润滑液和工厂填充产品的铁累积率相似，而Quartz EV-Drive MP 3.2略胜一筹，因为在车队测试结束时，铁颗粒的数量非常少。这与下图中的 EDU 主要机械磨损部件（齿轮和轴承）一致，内部和第三方专家证实，在每辆车累计行驶 100,000 公里后，两种产品的磨损程度都非常低。

图 3：主要传动部件的机械检查

材料兼容性

    电动车润滑液需要克服的一个关键挑战是润滑液与电动车单元内材料的兼容性，尤其是与铜的兼容性。因此，我们每行驶 20,000 公里就会测量一次铜的溶解量，以了解电动车油本身对铜线的腐蚀性影响。）
 

美国电动车型号 Rear EDUS - 铜含量（ppm）与累计里程（公里）的函数关系

图 4：美国电动汽车尾部油中溶解的铜（ppm）的变化情况

使用和未使用道达尔能源润滑油的车辆

 该图显示了后轴（美国电动车型的主驱动轴）润滑油中铜的含量。绿色曲线在 100,000km 处明显偏低，与 Quartz EV-Drive MP 3.2 相对应。这也与读者在下文中看到的电动机图片相吻合，这些图片显示电线没有任何腐蚀迹象，绝缘材料（纸张、涂层......）也没有任何损坏。

图 5：使用道达尔能源润滑油润滑的线路

效率

    里程累积计划也是评估和比较这种特殊液体所能带来的能量增益的机会。因此，为了了解 CN EV 车型的 EDU 效率，GETEC 评估了车队测试期间以 kWh/100km 为单位的平均累积能量。在 CN EV 车型中，前轴是主要驱动轴，也是使用 TotalEnergies EV 润滑油后能量增加最多的部分。

CN 电动汽车型号前置 EDU

图 6：CN EV 车型前轴的能量增益*

*仅基于车队测试

在所有行驶条件下，使用道达尔能源机油的车辆的能耗都低于使用制造商润滑油的车辆。然而，车队测试的结果不够精确，因此使用相同的 EDU 按照 CLTC（中国轻型汽车测试循环）进行了效率测试，结果与车队测试的结果类似，使用 Quartz-EV Drive MP 3.2 比使用原厂润滑油节省了 0.382 瓦时。

    结论

    这项研究表明，降低下一代电动汽车润滑油的粘度可以在不影响部件耐用性的情况下实现（尽管存在润滑油膜过薄的风险等多重挑战）。道达尔能源Quartz EV-Drive MP 3.2在100,000公里的测试中表现出非常稳定的性能，可被视为 "适合使用"，在德国和中国的电动汽车和自行车上与原厂机油处于同一水平。低粘度特性可降低流动阻力，减少内部摩擦，有利于提高能源效率，也就是增加电动汽车的续航里程。此外，粘度也是提高热性能的主要因素之一，这对电动汽车的散热至关重要。

    在此基础上，道达尔能源公司对 Quartz EV-Drive MP 3.2 技术进行了全面优化，优化的范围不仅限于粘度的降低。整个添加剂系统旨在提供同类最佳的铜腐蚀和氧化控制性能，同时优化介电性能和热性能。

注：
[1]  GETEC: Getrieb Technik GmbH / 车辆技术（苏州）
[2] 每组由四辆车组成，在 100,000 公里的相同周期内确保相同类型的机油老化(来源：唐普资讯TANGPUINFO)