如何應(yīng)對電動汽車摩擦學的挑戰(zhàn)？

近年來，我們接受了在公路上行駛的新方式個性化。對于那些意識到自己的碳足跡的人來說，選擇是電動的車輛（EV）或混合動力汽車（HEV），以替代具有內(nèi)置功能的車輛內(nèi)燃機（ICE）。而且，對于那些擔心城市停車和交通的人是分享旅程的一種選擇。這個新創(chuàng)建的空間被稱為“移動市場”，取代了“運輸”中的常規(guī)業(yè)務(wù)流程。這樣的轉(zhuǎn)變有一個對潤滑油和軸承行業(yè)的影響。根據(jù)麥肯錫的《能源透視》,到2020年和2035年，公路運輸用潤滑劑的量增長將下降。同期，我們預計ICE（輕型車輛）的產(chǎn)量將下降80％，因為這一差距將由EV / HEV填充。軸承行業(yè)的數(shù)量增長也將下降，與ICE相比，電動汽車的動力傳動系統(tǒng)所需的軸承更少。是在這一轉(zhuǎn)變中有一線希望？是。

盡管銷量增長下降，但利潤率卻可以提高。 在潤滑油領(lǐng)域由于對高性能的需求，從2020年到2035年，利潤率將增加到44％大部分是合成潤滑劑。 軸承行業(yè)的更高利潤將由軸承的涂層和設(shè)計在噪聲，振動和苛刻性（NVH）方面表現(xiàn)更好。

將來，“流動性空間”將主要由交付量高的公司占據(jù)性能產(chǎn)品。

在Ducom，我們重視客戶面臨的潤滑劑和軸承面臨的這些挑戰(zhàn)行業(yè)。 在這方面，我們開發(fā)了衡量技術(shù)，以在這些行業(yè)。

                             “價值驅(qū)動因素是嵌入式的軸承測試儀，潤滑度測試儀和摩擦計帶有高速驅(qū)動器和電流測量系統(tǒng)”

新型軸承和油脂化學

特性電馬達的轉(zhuǎn)速高達20,000 rpm，這極大地潤滑了油脂潤滑的軸承。流經(jīng)軸承和軸的雜散電流會因電介質(zhì)而產(chǎn)生微弧分解。這會在滾道上造成電蝕和微點蝕，稱為“結(jié)霜”這會損害軸承壽命。使用帶有陶瓷（Si3N4）滾動元件的混合軸承避免由于固有的高體積電阻率而導致介質(zhì)擊穿，并提供解。正在開發(fā)的其他對比解決方案包括減少接口電使用導電油脂的電阻率（終生填充）。油脂成分可以增強導電性而不犧牲潤滑性是吸引人的。離子液體顯示出巨大的抑制電弧放電的潛力，同時由于偶極子而充當良好的邊界潤滑劑電影。除了穩(wěn)定，低摩擦和磨損外，終身潤滑的軸承還應(yīng)具有更好的NVH性能。

用于驗證電動汽車潤滑劑和軸承設(shè)計的Ducom儀器示例。 軸承座試驗臺可在Fersa軸承（A），POD綜合摩擦銷盤試驗機（B）和 四球試驗機 FBT-3（C）上運行。

這些解決方案和機制可以使用Ducom Bearing等模擬器進行驗證測試儀，潤滑性測試儀（如四球測試儀或FBT-3）和摩擦計（如針在磁盤或PoD上）4.0 所有這些儀器都配備了電流測量模塊-一個關(guān)鍵電動汽車材料研究的要求。

動力總成系統(tǒng)中的極壓

在混合動力汽車的傳動系統(tǒng)配置中，電動馬達和變速箱驅(qū)動器浸入了油中它既充當潤滑劑又充當冷卻劑。 此外，電動機功率與扭矩與速度特性與ICE完全不同。 這將如何影響變速箱油的特性？

從零轉(zhuǎn)速開始，電動機可提供數(shù)百牛米的最大扭矩。如此高的啟動扭矩有望導致峰值EHD（彈性流體動力）接觸壓力為3-4 GPa，而傳統(tǒng)ICE則為1-2 GPa。 足夠的膜厚為降低齒輪咬死的風險至關(guān)重要。

滾筒或雙盤摩擦計上的Ducom滾筒，可獨立控制速度在1至3000 rpm之間，帶有Stribeck功能，可測量滾動滑動摩擦系數(shù)的液體。在高達8000N的負載下，使用鋼可以達到4 GPa的接觸壓力與使用“模型-碳化鎢接觸對”（不能捕添加劑在鋼表面的吸附和相互作用）。

Ducom雙盤式摩擦計，配備極壓和ECR模塊

接觸電阻（ECR）的測量歷史上一直用于評估薄膜故障和金屬對金屬的接觸。 對于導電流體，此技術(shù)必須重新想象了在EHD條件下評估界面電導率的情況。 杜康ECR該模塊具有廣泛的接觸電勢和電阻率值，適用于準確評估EV變速箱油的電氣特性。

變速箱油的電導率

常規(guī)的變速箱油用于混合動力電動汽車。常規(guī)傳輸流體是本征電介質(zhì)，因此在高溫下容易擊穿電壓和電流。此外，需要極好的熱擴散率來傳遞熱量避免從電機上移出溫度。平衡潤滑，電氣和熱新型流體的特性對于變速箱驅(qū)動器的可靠運行至關(guān)重要，并且發(fā)動機。

在運行條件下，電動機軸的較高轉(zhuǎn)速會增加剪切力摩擦加熱可降低粘度和薄膜厚度。 較低粘度的液體降低的摩擦力和高粘度指數(shù)將提高電子變速箱系統(tǒng)的效率和可靠性。 Ducom KRL剪切穩(wěn)定性測試儀使用圓錐滾子軸承剪切這些流體并降低了粘度指數(shù)改進劑的含量，符合CEC L-45-99的要求。其他功能包括快速響應(yīng)溫度傳感器和摩擦力傳感器允許同時測量剪切引起的加熱，熱響應(yīng)和摩擦扭矩是確定流體熱和摩擦性能的重要指標。

使用定制的兩種不同的變速箱油（80W-90）的粘性加熱和摩擦特性Ducom KRL剪切穩(wěn)定性測試裝置中的測試協(xié)議

變速箱油的物理特性

ICE的許多現(xiàn)有標準正用于電子變速箱油，目前顯得足夠。但是，現(xiàn)有的一些關(guān)鍵測試未能充分解決標準，這將是即將進行的標準化工作的主題。案例與銅的腐蝕測試，泡沫特性和流體的介電性能有關(guān)。

銅腐蝕對于評估流體與電線銅的兼容性至關(guān)重要和電機繞組。載流銅會導致焦耳熱和溫度升高約150°C?，F(xiàn)有標準（例如ASTM D130）不涵蓋此類條件。起泡由于更高的速度，電子變速箱油的特性將更加苛刻（最高20000 rpm）與變速箱系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。氣泡的存在導致過度氧化，潛在的氣蝕和表面點蝕，傳熱減少特性和潤滑性差?，F(xiàn)有的ASTM D892標準必須重新設(shè)計解決電動汽車起泡的嚴重性。絕緣性能和損耗角正切特性至關(guān)重要，需要在更高的溫度（?150攝氏度）下進行評估超越現(xiàn)有標準，例如為變壓器開發(fā)的ASTM D924液體。同樣，按照ASTM D877＆ASTM D1816可能需要修改電壓規(guī)格和電極幾何形狀。

與傳統(tǒng)ICE變速箱油相比，對EV關(guān)鍵變速箱油的要求。

關(guān)鍵的潤滑劑特性至關(guān)重要，需要測試方法上圖指示了開發(fā)/修改。

結(jié)論

Ducom有幾種關(guān)鍵的測量技術(shù)，例如模擬器，潤滑劑測試儀，摩擦計

抗議者可以促成新產(chǎn)品開發(fā)并提供高性能和利潤。 如果需要創(chuàng)新，那么Ducom將與您同行該過程更有效率。 如果您在技術(shù)方面需要任何幫助，請與我們聯(lián)系用于電動汽車摩擦學。