传动系统的电动化

探索电动化对变速箱和变速箱油的影响

据报道,运输行业约占全球温室气体排放总量的23%,因此与能源相关的行业减少二氧化碳排放的压力日益增大。世界各地正在引入日益严格的排放目标,车辆电动化被视为是一种解决途径。为此,润英联Insight行业洞察网站特别探讨了未来传动系统和变速箱油发展的最新趋势及影响。

为履行降低温室气体排放的责任,大多数OEM厂商正在考虑某种程度的车辆电动化。一些厂商已发表了强有力的公开声明,即披露其将分阶段淘汰仅由传统内燃机( ICE )驱动的车辆计划。这些声明的标题十分大胆:

这些声明相当有代表性地体现了整个汽车行业对车辆电动化的承诺。

到2040年,预计全球轻型车辆( LDV )市场最强劲的电动化增长将来自于混动车辆的销量增加。

混动车将传统的车辆硬件和电动化的推进系统结合在一起,这意味着当前轻型车辆中有很大比例的新车仍将装有内燃机,并且在大多数情况下,将使用汽油作为燃料。而在此时间段内,纯电动车辆( BEV )的份额可能仅占全球轻型车辆销量的15%

对于乘用车电动化的未来众说纷纭,而对未来销量和市场动态的预测也千差万别。无论发生何种情况,与传动系统相关的变化都预期会对变速箱硬件设计和变速箱油要求带来连锁效应。

混动变速箱

目前,混动变速箱的年产量约为500万台,其中大部分是电控变速箱(EVT),通常用于(动力分流式)混动汽车,如丰田普锐斯和雷克萨斯CT混动汽车。电控变速箱由丰田率先开发,将电动机集成到变速箱中,这意味着变速箱油会与混动系统接触。尽管如此,当前很多车型仍在使用传统的自动变速箱油( ATF ),如丰田WSMERCON® LVDEXRON® VI和本田ATF DW-1。这很可能是因为相对较低的电控变速箱产量不能足以支持对定制变速箱油的开发成本。

在接下来的几年里,预计混动变速箱的产量将强劲增长,有级自动变速箱和双离合器变速箱的使用都将显著增加。

当前的变速箱油技术可在这些硬件系统中使用,这似乎表明混动变速箱油的性能要求与传统变速箱油的要求大致相似。然而,我们认为这其实取决于电动机如何集成至传动系统。

在一些设计中,电动机集成到变速箱内并与变速箱油直接接触。在这些情况下,除提供一般的自动变速箱油性能外,变速箱油还需要具有恰当的电气性能和保护电机绕组免受腐蚀的能力。在这类应用中,如使用传统的变速箱油,则需要更加关注其与电动机内所用铜和其他金属的兼容性,同时也要关注变速箱油的电气性能。

专用的混动变速箱油

随着电动车成为常态,混动装配越来越变成主流配置,OEM厂商可能会寻求通过引入专用的混动变速箱油来进一步改善其推进系统的性能。而且,混动变速箱产量的增长会使专用混动变速箱油的配方开发更具吸引力。

 

对混动变速箱油有着一项清晰明确的要求,即要能够提供独特的性能属性,包括高体积电阻率作为绝缘体、可有效冷却绕组的热容量以及优异的材料相容性。然而,除这些新的属性之外,变速箱油还必须保持传统的性能特征,包括抗摩擦、抗氧化和磨损控制。

润英联已着手研究不同基础油的体积电阻率,并评估高性能添加剂的加入量和结构对变速箱油电气性能的影响。我们研究发现,这些专用变速箱油电气性能的要求的增强可能会推动更高质量和更低极性基础油的使用,例如聚α烯烃( PAO )III/ III+类基础油,这些基础油可以提供高的体积电阻率,从而避免电气短路。

测试表明,通过精心选择高性能添加剂可帮助增强抗铜腐蚀保护。然而,确保变速箱油在其整个寿命期间持续提供足够的抗磨损保护和电性能也是至关重要的。

我们认为,配方开发人员需要努力探索,使混动车辆专用变速箱油在电性能、齿轮保护和材料相容性之间取得恰当平衡。

润英联的技术已经用于各种类型的电控自动变速箱油中,并将继续致力于开发新的解决方案来应对这一不断发展的市场将面临的挑战。


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