新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的性能需求主要包括更高的功率密度、更寬的調(diào)速范圍、更大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、更廣的高效區(qū)間和更強(qiáng)的散熱能力等。因此驅(qū)動(dòng)電機(jī)的發(fā)展趨勢也圍繞這些性能展開，當(dāng)前的主流趨勢為扁線繞組、油冷電機(jī)以及多合一電驅(qū)動(dòng)總成。

扁線電機(jī)槽內(nèi)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(tǒng)圓線電機(jī)，扁線設(shè)計(jì)在當(dāng)下仍存在諸多技術(shù)缺陷和難點(diǎn)。但無論如何，兩種設(shè)計(jì)的電機(jī)都在朝著油冷、多合一方向快速發(fā)展（圖1），擁有良好絕緣性的電機(jī)冷卻油，可同時(shí)作為減速器及齒輪軸承的潤滑油使用，直接油冷技術(shù)加速了整車熱管理系統(tǒng)集成化的進(jìn)程，對(duì)多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)總成的發(fā)展起到促進(jìn)作用。

圖1：無論是扁線或圓線設(shè)計(jì)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都在朝著油冷、多合一電驅(qū)動(dòng)總成方向發(fā)展

以下就油冷電機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，以及電驅(qū)系統(tǒng)的高度集成化，對(duì)專用潤滑油開發(fā)所需關(guān)注的性能要求和相應(yīng)試驗(yàn)方法做一個(gè)大致介紹。

 

盡管電機(jī)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(yùn)行期間失效，但在電機(jī)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(jī)的銅線焊接點(diǎn)、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(xiàn)，以及下一代電控元件可能采用直接油冷技術(shù)等原因，潤滑油的銅腐保護(hù)能力顯得極為重要。

 

傳統(tǒng)的ASTM D130 銅片腐蝕試驗(yàn)由于試驗(yàn)方法開發(fā)時(shí)間早、實(shí)驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)大、導(dǎo)致重復(fù)性和再現(xiàn)性較差，越來越多業(yè)內(nèi)人士已不再將其作為首選方法，轉(zhuǎn)而去探究一些為新能源汽車行業(yè)專門設(shè)計(jì)的全新方法，如路博潤導(dǎo)線腐蝕試驗(yàn)（圖2）、導(dǎo)電沉積物試驗(yàn)（圖3）和氣相腐蝕試驗(yàn)（圖4）。 

圖2：導(dǎo)線腐蝕試驗(yàn)

圖3：導(dǎo)電沉積物試驗(yàn)

圖4：氣相腐蝕試驗(yàn)

這些全新的試驗(yàn)方法，能以更加精準(zhǔn)、實(shí)時(shí)、科學(xué)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(yīng)速率，為確保油品對(duì)電機(jī)繞組絕緣保護(hù)能力起到了有效的作用。

 

路博潤對(duì)高功率輸出的電驅(qū)動(dòng)運(yùn)行工況進(jìn)行深入研究后發(fā)現(xiàn)，新一代電驅(qū)動(dòng)的齒輪由于低速扭矩高容易造成磨損、而電機(jī)軸承在低速高載下面臨磨損、在高轉(zhuǎn)速條件下又容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕等惡劣工況，僅僅評(píng)估FZG齒輪失效載荷級(jí)別這個(gè)單一技術(shù)指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須對(duì)齒軸保護(hù)相關(guān)試驗(yàn)進(jìn)行全面評(píng)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(qū)動(dòng)技術(shù)研討會(huì)TMC 2022”上以《單擋電橋油的抗磨性能研究》為題，對(duì)齒軸保護(hù)相關(guān)技術(shù)內(nèi)容向行業(yè)分享其獨(dú)特見解。

 

歐美、日韓等國家地區(qū)的新能源汽車主機(jī)廠，在電機(jī)材料相容性試驗(yàn)方面有各自不同的內(nèi)部試驗(yàn)方法，其采用的電機(jī)材料通常成本較高因而性能更加優(yōu)越。隨著新能源汽車的步伐加快，中國市場近年來涌現(xiàn)大量電機(jī)材料供應(yīng)商及產(chǎn)品，其品質(zhì)或評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的不一致現(xiàn)象較為普遍，行業(yè)有待建立一套統(tǒng)一的試驗(yàn)方法進(jìn)行綜合全面的評(píng)估。

 

路博潤率先在其珠海實(shí)驗(yàn)室搭建了一套電機(jī)材料試驗(yàn)臺(tái)架，積極為其新產(chǎn)品開發(fā)、OEM項(xiàng)目提供必要而周全的技術(shù)支持。另一方面，在各大主機(jī)廠加速研發(fā)800V快充架構(gòu)電驅(qū)動(dòng)的行業(yè)背景下，如何進(jìn)一步提高油品與相應(yīng)電機(jī)材料之間的相容性以滿足更為嚴(yán)苛的絕緣要求，也顯得更為緊迫而重要。

 

歐美日系主機(jī)廠早期開發(fā)混動(dòng)變速箱油冷電機(jī)時(shí)提出“油品應(yīng)具有足夠高的體積電阻率”的設(shè)想，在業(yè)內(nèi)對(duì)絕緣系統(tǒng)認(rèn)識(shí)越來越深入的現(xiàn)狀下，似乎已被放到一個(gè)相對(duì)次要的位置，同樣隨著對(duì)擊穿電壓試驗(yàn)的更多了解（例如該試驗(yàn)結(jié)果波動(dòng)大因而重復(fù)性差，不同試驗(yàn)方法得出的結(jié)果有很大差異），亦是如此。

 

油品電氣特性似乎已被業(yè)內(nèi)人士逐漸降低了原先的高關(guān)注度，而對(duì)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(biāo)被放寬（與單擋電橋油相比）。另一方面，一些主機(jī)廠除了對(duì)新油的電氣特性有一定要求，轉(zhuǎn)而更為注重油品老化后的指標(biāo)變化。通?？刹捎脽嵫趸€(wěn)定性實(shí)驗(yàn)（如DKA）對(duì)新油進(jìn)行高溫老化后，再測試其電氣特性。

 

根據(jù)國內(nèi)主機(jī)廠和第三方試驗(yàn)機(jī)構(gòu)提供的電驅(qū)動(dòng)油冷系統(tǒng)實(shí)測溫度（圖5），電驅(qū)動(dòng)內(nèi)部最高溫度點(diǎn)在定子和轉(zhuǎn)子表面（可能高達(dá)160度），但油底盤最高油溫通常不超過90度，而混動(dòng)變速箱油溫更低（60~80度之間）。

圖5：電驅(qū)動(dòng)油冷系統(tǒng)示意圖及實(shí)測溫度

盡管如此，考慮到定子轉(zhuǎn)子冷卻油在短期內(nèi)迅速溫升的可能性，電驅(qū)動(dòng)油冷系統(tǒng)油品開發(fā)時(shí)對(duì)其熱氧化穩(wěn)定性仍極為重視，業(yè)內(nèi)普遍采用CEC L-48 DKA 192小時(shí)/170度的比傳統(tǒng)變速箱油更苛刻的試驗(yàn)條件，并希望試驗(yàn)后各項(xiàng)指標(biāo)控制在較好程度。另一方面，油品熱氧化穩(wěn)定性出色，亦能防止其體積電阻率不受氧化油泥極性物質(zhì)影響而下降。

 

新能源汽車的發(fā)展對(duì)電機(jī)效率、功率密度、響應(yīng)速度和振動(dòng)噪聲等性能指標(biāo)提出了更高的要求，促使電機(jī)向高精度、高功率密度、小型化、輕量化和機(jī)電一體化等方向發(fā)展，帶來了電機(jī)內(nèi)部發(fā)熱量急劇增加、有效散熱空間嚴(yán)重不足等問題，限制了電機(jī)系統(tǒng)的功率密度進(jìn)一步提高。

 

例如，一臺(tái)150KW的傳統(tǒng)動(dòng)力系統(tǒng)總成其體積約為409升，而一臺(tái)150KW的電驅(qū)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)總成其體積僅為82升，后者只占前者的20%。

 

小體積內(nèi)的高功率會(huì)導(dǎo)致高溫，而電機(jī)內(nèi)高溫可能導(dǎo)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(jī)效率，進(jìn)一步加劇電機(jī)發(fā)熱。行業(yè)資料顯示，30~40%的永磁電機(jī)失效是由電機(jī)溫升過高引起的。

 

路博潤對(duì)熱力學(xué)進(jìn)行深入研究后，發(fā)現(xiàn)油品運(yùn)動(dòng)粘度在電驅(qū)橋高速運(yùn)行的紊流狀態(tài)下，其影響力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其它指標(biāo)，提高油品的導(dǎo)熱系數(shù)或比熱容，對(duì)改善紊流下的散熱幫助并不大。因此高功率電驅(qū)動(dòng)選用油品時(shí)，低粘甚至超低粘逐漸成為行業(yè)趨勢，但油品的低粘化又對(duì)其蒸發(fā)損失、抗齒軸點(diǎn)蝕等性能提出了極大挑戰(zhàn)。

 

路博潤率先研發(fā)的EvogenTM技術(shù)的電驅(qū)橋?qū)Ｓ糜?，正是一款注重超低粘下提供極強(qiáng)齒軸點(diǎn)蝕保護(hù)、并有效平衡了銅腐性能的亞太區(qū)獲獎(jiǎng)產(chǎn)品（圖6）。

圖6：路博潤 EvogenTM電驅(qū)橋?qū)Ｓ糜吞砑觿s獲 Fuels & Lubes Asia “2022年度產(chǎn)品開發(fā)獎(jiǎng)”

 

新能源汽車對(duì)續(xù)航里程、功率密度、能量利用效率的要求越來越高，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)向集成化、小型化和輕量化的方向快速發(fā)展。目前業(yè)內(nèi)已發(fā)布的多合一電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)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(qū)動(dòng)系統(tǒng)。路博潤積極配合行業(yè)的效率訴求，在國外實(shí)驗(yàn)室已搭建了可直接采用主機(jī)廠提供的電驅(qū)動(dòng)或混動(dòng)變速器的效率驗(yàn)證臺(tái)架（圖7），路博潤也為追求高效率、高節(jié)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(shí)驗(yàn)室搭建的電驅(qū)動(dòng)或混動(dòng)變速器的效率驗(yàn)證臺(tái)架