專為新能源電傳動系統而生，殼牌E-Fluids“綠”動未來！

在中國明確2030年前二氧化碳排放達到峰值、2060年前碳中和目標的大背景下,交通行業作為二氧化碳排放大戶,其減排需求愈發急迫,全面電動化或成為交通行業脫碳的重要突破口。

然而迄今為止,汽車制造商主要配套為內燃機車輛開發的潤滑產品,市面上多數潤滑油不能為電動汽車提供最佳性能和效率。殼牌在2019年5月成功推出乘用車E-Fluids系列產品的基礎上進行組合拓展,目前已經能滿足從乘用車、廂式貨車到大型卡車和公共汽車等電動汽車制造商的需求,為新能源電傳動系統量身打造出了專屬產品。

油冷技術比水冷更具潛力

隨著新能源汽車驅動電機技術的不斷發展,驅動電機越來越向高轉矩密度、高功率密度的方向發展,這些都與電機的散熱方式緊密相關,高效的散熱能力可以提高電機的持續功率和持續扭矩。

從電動汽車的直觀表現來看,高效的散熱能力提高了電機的爬坡能力、加速能力,降低了電機的重量,實現了鐵心的輕量化,或者在電機有效質量不增加的情況下增加了額定功率和峰值功率;降低了動力總成的空間體積及重量,有效提高了驅動電機的功率密度,從而降低整車重量,提高整車性能以及效率。

事實上,在高功率密度和高轉矩密度的指標下,電機溫升是最難攻克的環節,且伴隨著驅動集成化的發展趨勢,如今的二合一、三合一、多合一、集成式混動系統、輪轂電機也對系統的散熱能力提出了更高的要求。

對新能源汽車驅動電機的冷卻系統來說,水是很好的冷卻介質。國內新能源汽車技術路線主要采用水冷的方式,但是由于電機高溫部分主要集中在繞組端部,流體介質無法直接接觸高溫點、無法直接冷卻熱源,繞組處的熱量需經過槽內絕緣層、電機定子才能傳遞至外殼被水帶走,傳遞路徑長、散熱效率低,且各部件之間的配合公差也影響了傳遞路徑的熱阻大小。因為有熱阻的存在,從繞組到水冷機殼,存在溫度梯度,繞組無法直接冷卻,導致溫度堆積形成局部熱點。

為了進一步提高電機的散熱能力,需要直接冷卻熱源來提升冷卻效率。而油本身因為局部不導磁、不易燃、不導電、導熱好的特性,對電機磁路無影響,因此散熱效率更高的油冷技術成為研究熱點,國內外一些研究機構及企業大力發展噴油冷卻方式,對電機繞組端部實現噴油冷卻。

殼牌E-Fluids提供最佳性能和效率

與市場上比較普遍的水冷技術相比,油冷技術的優勢在于絕緣性能良好、冷卻油沸點比水高、凝點比水低,使冷卻油在低溫下不易結冰、高溫下不易沸騰。油冷電機對端部裸露面積更大的扁線繞組電機的冷卻效果更明顯,能夠主動冷卻到內部轉子部件;同時有利于電機與變速箱的集成,提高軸承的潤滑冷卻效果、環境溫度較低時加熱變速箱油提高潤滑攪拌效率。

當前階段,油冷電機在技術與應用上已經有了一定的經驗積累。而隨著市場與配套技術的進一步成熟,整車對驅動系統的功率密度與低溫環境下續航里程的要求進一步提高,油冷電機在某些應用場合如持續功率密度要求高、安裝空間苛刻、軸承油封可靠性要求高,尤其是超高速電機領域會取得進一步應用并體現出巨大競爭力。

大多數OEM新型設計結構由油冷電機和減速箱組成高度集成電驅系統,以實現結構緊湊、重量低、功率高等目標,而電機的高速旋轉所帶來的大量熱量又會造成電機效率下降,因此油冷電機技術的發展,可以顯著提高電機的冷卻效果,同時兼顧電機定子甚至轉子的冷卻。油品直接冷卻不僅能夠有效地降低電機運行溫度,而且能夠減少電機核心部件的成本,提高電機的輸出效率。

基于上述考慮,油冷電機潤滑油需具備諸多特性,而殼牌E-Fluids系列產品則很好地滿足了這些需求:

出色的散熱性能:殼牌E-Fluids采用低粘度設計,保證了油品良好的導熱性能,從而滿足高溫條件下的電驅動系統冷卻和散熱需求。

優異的電氣特性:殼牌E-Fluids采用特殊基礎油和添加劑配方,有針對性地控制油品導電性能,保證較高的抗擊穿電壓,以滿足系統中的絕緣特性要求。

卓越的油品兼容特性:殼牌E-Fluids獨特的腐蝕抑制方案,保證油品的化學穩定性,有效避免線束的腐蝕,同時確保產品與電機繞組絕緣漆,絕緣紙,密封件,套管等非金屬材料的兼容特性。

升級的抗氧化性能:殼牌 E-Fluids擁有更加優秀的氧化穩定性,防止高溫熱氧化,減少油泥漆膜的生成,并且減少氧化后油品的電氣性能的變化,從而保證電驅動系統各部件的穩定運行。

同時,考慮到減速箱系統的潤滑需求,油品依舊要對齒輪軸承等部件提供良好的潤滑保護,針對電機轉速高達12000rpm以上以及較高的輸入扭矩,油品同時需滿足減速箱的潤滑要求。殼牌 E-Fluids具備:

出色的抗磨承載特性:采用獨特配方,即使在低粘度下,也能對于高速旋轉的齒輪齒面,輸入端、輸出端軸承提供抗磨承載特性,大大減少磨損量。

良好的表面特性:殼牌E-Fluids注重油品的泡沫和空氣釋放性的控制,即使在高速電機輸入的運行狀態下,從配方上控制泡沫產生的傾向,以及可能產生的負面影響。

良好的高低溫性能:殼牌E-Fluids產品完全能夠滿足低溫起動的要求,實現冬季啟動無憂,減低啟動扭矩;另外高溫下,能夠提供適宜的潤滑油膜,保護嚙合部件。

殼牌E-Fluids助力交通業脫碳

新能源傳動系統需要專屬潤滑油,正如殼牌公司全球商用車執行副總裁Carlos Maurer所說:"一旦添加到BEV或FCEV汽車的密封環境中,潤滑液需要在車輛的使用壽命內保持最佳水平,這就是為什么首次加注對電動汽車如此重要。我們已將殼牌天然氣制油(GTL)基礎油技術用于殼牌E-Fluids產品組合,因為其低粘度特性使車輛動力傳動系統的效率更高。我們的潤滑油研究實驗室致力于提供最先進的流體解決方案,以滿足溫度控制、氧化、銅腐蝕和導熱性等特定的電動傳動系統挑戰。"

的確,殼牌與市場主流的OEM展開深入合作,取得了電機油冷技術的突破。專業的殼牌E-Fluids可為客戶提供:卓越的氧化穩定性,使潤滑油的使用壽命更長,從而盡可能避免車輛使用壽命期間的任何維護停機或換油;即使在高溫下,殼牌專為電動商用車研發的E-Fluids潤滑油,標準氧化實驗結果顯示,氧化率比競爭對手提供的類似產品少50%"①。

在典型工作條件下冷卻電機時,導電率至多可比為重型商用車設計的傳統變速器油低8倍②;由于硫含量降低搭配優化的添加劑系統,殼牌E-Fluids E6i Plus 75W與競品相比,銅溶解比競爭對手提供的類似產品少3倍以上③;與競品提供的電動傳動系統油液相比,殼牌E-Fluids技術可提供最高9%的熱導率提升④,從而為電機端部繞組和齒輪箱潤滑提供了更高的冷卻能力。

為實現更佳的冷卻效果,殼牌研發人員還充分考慮不同OEM硬件的設計特點及其潤滑、冷卻、電機材料兼容性等需求,進行油品的相關驗證試驗并獲得OEM的技術認證。通過與OEM 的共同開發,結合OEM的部件單體測試、模擬計算以及臺架測試,殼牌產品在油冷驅動電機系統中表現優良,同時在減速箱的實際運行過程中也表現出極佳的效果。

可見,面對世界以及中國環保升級的趨勢,殼牌已準確把握脫碳時代潤滑油行業的新機遇,深入了解本土市場需求,用世界級領先科技和中國化定制服務,推動交通運輸行業向節能減排方向邁進!

1 Based on DKAOxidation Test 170°C/192hr, comparing kinematic viscosity increase at 100°C.

2 Comparing electrical conductivity data, measured to mod. DIN 53483 at 500V. Shell E-Fluids Technology vs. conventional Heavy Duty ATF.

3 Shell E-Fluids E6 i Plus 75W vs. Competitor E-Fluids in mod. ASTM D130 Cu-Strip Test at 168hr/150°C; Measurement of Copper in oil acc. DIN 51399-2.

4 Comparing Thermal Conductivity data at 120°C / 140°C between Shell E-Fluids Technology and a Competitor E-Fluids solution acc. to ASTMD7896-19.