如何应对电动汽车摩擦学的挑战?
发布时间 : 2021/04/20 阅读次数 : 110 推荐产品 :

如何应对电动汽车摩擦学的挑战?


 

近年来,我们接受了在公路上行驶的新方式个性化。对于那些意识到自己的碳足迹的人来说,选择是电动的车辆(EV)或混合动力汽车(HEV),以替代具有内置功能的车辆内燃机(ICE)。而且,对于那些担心城市停车和交通的人是分享旅程的一种选择。这个新创建的空间被称为“移动市场”,取代了“运输”中的常规业务流程。这样的转变有一个对润滑油和轴承行业的影响。根据麦肯锡的《能源透视》,到2020年和2035年,公路运输用润滑剂的量增长将下降。同期,我们预计ICE(轻型车辆)的产量将下降80%,因为这一差距将由EV / HEV填充。轴承行业的数量增长也将下降,与ICE相比,电动汽车的动力传动系统所需的轴承更少。是在这一转变中有一线希望?是。

 

尽管销量增长下降,但利润率却可以提高。 在润滑油领域由于对高性能的需求,从2020年到2035年,利润率将增加到44%大部分是合成润滑剂。 轴承行业的更高利润将由轴承的涂层和设计在噪声,振动和苛刻性(NVH)方面表现更好。

将来,“流动性空间”将主要由交付量高的公司占据性能产品。


在Ducom,我们重视客户面临的润滑剂和轴承面临的这些挑战行业。 在这方面,我们开发了衡量技术,以在这些行业。

 

                             “价值驱动因素是嵌入式的轴承测试仪,润滑度测试仪和摩擦计带有高速驱动器和电流测量系统”



新型轴承和油脂化学


特性电马达的转速高达20,000 rpm,这极大地润滑了油脂润滑的轴承。流经轴承和轴的杂散电流会因电介质而产生微弧分解。这会在滚道上造成电蚀和微点蚀,称为“结霜”这会损害轴承寿命。使用带有陶瓷(Si3N4)滚动元件的混合轴承避免由于固有的高体积电阻率而导致介质击穿,并提供解。正在开发的其他对比解决方案包括减少接口电使用导电油脂的电阻率(终生填充)。油脂成分可以增强导电性而不牺牲润滑性是吸引人的。离子液体显示出巨大的抑制电弧放电的潜力,同时由于偶极子而充当良好的边界润滑剂电影。除了稳定,低摩擦和磨损外,终身润滑的轴承还应具有更好的NVH性能。

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用于验证电动汽车润滑剂和轴承设计的Ducom仪器示例。 轴承座试验台可在Fersa轴承(A),POD综合摩擦销盘试验机(B)和 四球试验机 FBT-3(C)上运行。


这些解决方案和机制可以使用Ducom Bearing等模拟器进行验证测试仪,润滑性测试仪(如四球测试仪或FBT-3)和摩擦计(如针在磁盘或PoD上)4.0 所有这些仪器都配备了电流测量模块-一个关键电动汽车材料研究的要求。

 


动力总成系统中的极压

在混合动力汽车的传动系统配置中,电动马达和变速箱驱动器浸入了油中它既充当润滑剂又充当冷却剂。 此外,电动机功率与扭矩与速度特性与ICE完全不同。 这将如何影响变速箱油的特性?

 

从零转速开始,电动机可提供数百牛米的最大扭矩。如此高的启动扭矩有望导致峰值EHD(弹性流体动力)接触压力为3-4 GPa,而传统ICE则为1-2 GPa。 足够的膜厚为降低齿轮咬死的风险至关重要。

 

滚筒或双盘摩擦计上的Ducom滚筒,可独立控制速度在1至3000 rpm之间,带有Stribeck功能,可测量滚动滑动摩擦系数的液体。在高达8000N的负载下,使用钢可以达到4 GPa的接触压力与使用“模型-碳化钨接触对”(不能捕添加剂在钢表面的吸附和相互作用)。

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Ducom双盘式摩擦计,配备极压和ECR模块

 


接触电阻(ECR)的测量历史上一直用于评估薄膜故障和金属对金属的接触。 对于导电流体,此技术必须重新想象了在EHD条件下评估界面电导率的情况。 杜康ECR该模块具有广泛的接触电势和电阻率值,适用于准确评估EV变速箱油的电气特性。

 

变速箱油的电导率


常规的变速箱油用于混合动力电动汽车。常规传输流体是本征电介质,因此在高温下容易击穿电压和电流。此外,需要极好的热扩散率来传递热量避免从电机上移出温度。平衡润滑,电气和热新型流体的特性对于变速箱驱动器的可靠运行至关重要,并且发动机。

在运行条件下,电动机轴的较高转速会增加剪切力摩擦加热可降低粘度和薄膜厚度。 较低粘度的液体降低的摩擦力和高粘度指数将提高电子变速箱系统的效率和可靠性。 Ducom KRL剪切稳定性测试仪使用圆锥滚子轴承剪切这些流体并降低了粘度指数改进剂的含量,符合CEC L-45-99的要求。其他功能包括快速响应温度传感器和摩擦力传感器允许同时测量剪切引起的加热,热响应和摩擦扭矩是确定流体热和摩擦性能的重要指标。

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使用定制的两种不同的变速箱油(80W-90)的粘性加热和摩擦特性Ducom KRL剪切稳定性测试装置中的测试协议

 

 

变速箱油的物理特性


ICE的许多现有标准正用于电子变速箱油,目前显得足够。但是,现有的一些关键测试未能充分解决标准,这将是即将进行的标准化工作的主题。案例与铜的腐蚀测试,泡沫特性和流体的介电性能有关。


铜腐蚀对于评估流体与电线铜的兼容性至关重要和电机绕组。载流铜会导致焦耳热和温度升高约150°C。现有标准(例如ASTM D130)不涵盖此类条件。起泡由于更高的速度,电子变速箱油的特性将更加苛刻(最高20000 rpm)与变速箱系统相关联。气泡的存在导致过度氧化,潜在的气蚀和表面点蚀,传热减少特性和润滑性差。现有的ASTM D892标准必须重新设计解决电动汽车起泡的严重性。绝缘性能和损耗角正切特性至关重要,需要在更高的温度(〜150摄氏度)下进行评估超越现有标准,例如为变压器开发的ASTM D924液体。同样,按照ASTM D877&ASTM D1816可能需要修改电压规格和电极几何形状。



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与传统ICE变速箱油相比,对EV关键变速箱油的要求。


关键的润滑剂特性至关重要,需要测试方法上图指示了开发/修改。


结论

Ducom有几种关键的测量技术,例如模拟器,润滑剂测试仪,摩擦计

抗议者可以促成新产品开发并提供高性能和利润。 如果需要创新,那么Ducom将与您同行该过程更有效率。 如果您在技术方面需要任何帮助,请与我们联系用于电动汽车摩擦学。


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