純電動車的傳動系統(tǒng)有多種類型，其中以水冷電機(jī)+單級減速箱市場應(yīng)用最為廣泛。純電動車單級減速箱對油品的要求區(qū)別于傳統(tǒng)的傳動系油品。本文結(jié)合單級減速箱的工作情況，分析其潤滑需求，闡述了純電動乘用車減速箱油品的開發(fā)及驗(yàn)證情況。

隨著中國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及環(huán)保意識的提升，能源革命已經(jīng)成為國家話題。在此環(huán)境下，新能源汽車的發(fā)展成為整個汽車行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)。在乘用車領(lǐng)域，新能源汽車根據(jù)動力模式不同分為純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池電動汽車以及其他形式的新能源汽車。2019年，新能源汽車產(chǎn)量達(dá)到124.2萬輛，其中純電動汽車生產(chǎn)完成102萬輛，同比增長3.4%，在純電動汽車中，純電動乘用車占比最大。受人們節(jié)能環(huán)保意識的提升以及基礎(chǔ)配套設(shè)施更加完善等積極信號的影響，日后純電動汽車的市場占有率將進(jìn)一步提升。

汽車電動化的發(fā)展，對零部件供應(yīng)商提出了更高的要求，對潤滑油也提出了新的挑戰(zhàn)。目前，純電動乘用車型傳動系統(tǒng)主要分為水冷電機(jī)+單級減速箱、油冷電機(jī)+單級減速箱、油冷電機(jī)+兩級減速箱，現(xiàn)階段水冷電機(jī)+單級減速箱的市場化應(yīng)用最為廣泛。單級減速箱的結(jié)構(gòu)及運(yùn)行工況區(qū)別于傳統(tǒng)汽車的傳動結(jié)構(gòu)，因此對潤滑油的使用也提出了新的要求。本文將重點(diǎn)圍繞單級減速箱潤滑油品的性能進(jìn)行論述。

純電動乘用車減速箱潤滑需求及性能評價(jià)

單級減速箱大多采用固定速比，可以滿足中小型純電動車的要求。設(shè)備具有以下特點(diǎn)：

結(jié)構(gòu)更加緊湊。

輸入轉(zhuǎn)速較高。由電機(jī)直接驅(qū)動減速箱，由于電機(jī)的輸入轉(zhuǎn)速較高，因此單級減速箱的轉(zhuǎn)速可達(dá)12 000～20 000 r/min。而傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為6 000 r/min。

油品工作溫度較高。由于減速箱內(nèi)的高轉(zhuǎn)速及高承載，油溫可達(dá)到100 ℃，最高可達(dá)150 ℃。傳統(tǒng)以齒輪形式進(jìn)行傳動的手動變速箱工作溫度為90 ℃以下，最高不超過120 ℃。

更加關(guān)注傳動效率。為最大限度實(shí)現(xiàn)整車的節(jié)能，延長續(xù)航里程，電動車減速箱則更加看重傳動效率。

水冷電機(jī)+單級減速箱的結(jié)構(gòu)是指電機(jī)與減速箱之間相對獨(dú)立，電機(jī)裝配有傳統(tǒng)的冷卻液，而減速箱則使用傳動系油品進(jìn)行潤滑。結(jié)合減速箱性能特點(diǎn)，潤滑油品主要關(guān)注以下幾點(diǎn)性能：

運(yùn)動黏度及承載性能

目前，國內(nèi)較為常用的是75W-90黏度等級的油品。對于行業(yè)對純電動車傳動效率的關(guān)注，可以從優(yōu)化減速箱設(shè)計(jì)、提升硬件的加工精度的層面進(jìn)行改進(jìn)，潤滑油的改變也有助于傳動效率的提升。因此，增加油品流動性，減速箱油低黏化成為一種油品開發(fā)的思路。為達(dá)到良好的傳遞效率，油品運(yùn)動黏度（100 ℃）可由13.5～18.5 mm2/s降低至6.0 mm2/s甚至更低。因油品需要在較高轉(zhuǎn)速下保證對齒輪及軸承的潤滑，因此低黏化的同時(shí)，還需保證油品的承載能力，這對純電動乘用車減速箱油提出了一定的挑戰(zhàn)。

低溫流動性及剪切安定性

為保證車輛在冬季的正常使用，特別是車輛啟動時(shí)油品可以對各個部位實(shí)現(xiàn)有效潤滑，要求純電動車減速箱油品具有良好的低溫流動性能。在同等黏度的基礎(chǔ)上，相較普通礦物型油品，合成型油品及半合成型油品的低溫流動性能更好，但合成型油品的缺點(diǎn)是成本普遍較高。因此，礦物型油品想要彌補(bǔ)這一缺陷，就需要選擇合適的基礎(chǔ)油、黏度指數(shù)改進(jìn)劑和降凝劑進(jìn)行復(fù)配。

由于純電動乘用車減速箱的高轉(zhuǎn)速及高負(fù)荷，減速箱油在實(shí)際工作中會受到強(qiáng)烈的剪切力。強(qiáng)剪切力會引起油品黏度的下降，導(dǎo)致油膜厚度下降，造成磨損。因此，需要油品在保證低溫性能的同時(shí)，具有良好的抗剪切能力。研制的純電動乘用車減速箱油與市售在用油參比油的黏度及剪切穩(wěn)定性數(shù)據(jù)對比見表1。研制樣品與市售在用油產(chǎn)品屬于礦物型產(chǎn)品。相較市場在用油，研制樣品從黏度、剪切穩(wěn)定性和低溫性能方面更好的滿足了使用工況需求，與同類半合成型方案、合成型方案性能相當(dāng)。由于半合成型方案及合成型方案在經(jīng)濟(jì)型方面不占優(yōu)勢，因此本文章不對上述兩個方案做過多討論。

氧化安定性

減速箱油在工作中被激烈地?cái)噭?，同時(shí)會與空氣、金屬、雜質(zhì)等接觸，且減速箱內(nèi)溫度較高，容易氧化變質(zhì)失去原有性能，因此油品需要有良好的氧化安定性。純電動乘用車減速箱油與市售在用產(chǎn)品的氧化性能對比見表2、圖1～圖6，測試方法基于CEC L-48-A-00測試方法的DKA氧化性能測試。

表1 純電動車減速箱油與市售在用產(chǎn)品的黏度及剪切穩(wěn)定性數(shù)據(jù)對比

表2 純電動乘用車減速箱油與市售在用產(chǎn)品的氧化性能數(shù)據(jù)對比

此外，結(jié)合減速箱運(yùn)行工況，純電動乘用車減速箱油的防腐防銹能力、泡沫性能等性能也應(yīng)予以關(guān)注。

純電動乘用車減速箱潤滑油的開發(fā)及驗(yàn)證

根據(jù)上述油品性能要求，開發(fā)了適用于純電動乘用車減速箱（水冷電機(jī)）的產(chǎn)品，典型數(shù)據(jù)見表3。該產(chǎn)品通過多項(xiàng)性能驗(yàn)證試驗(yàn)，測試效果良好，說明該產(chǎn)品在水冷電機(jī)+單級減速箱純電動車中具有應(yīng)用價(jià)值。

效率試驗(yàn)

效率試驗(yàn)是在相同工況條件下使用不同減速箱油品，通過對總能耗的計(jì)算評定效率情況。效率試驗(yàn)結(jié)果表明，本研究開發(fā)的純電動乘用車減速箱油對效率提升起到積極作用。

變速箱疲勞耐久試驗(yàn)

變速箱疲勞耐久性試驗(yàn)是在一定轉(zhuǎn)速、一定油溫下對變速箱按照額定輸入扭矩進(jìn)行循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)，考察變速箱整體，即齒輪、軸、軸承及殼體等部位的疲勞耐久性[3]。變速箱疲勞耐久性是變速箱臺架的必做項(xiàng)目。該方法亦可考察油品在變速箱中的使用效果。本研究研發(fā)的純電動車減速箱油通過了典型減速箱疲勞耐久性試驗(yàn)驗(yàn)證，使用了目前國內(nèi)單級減速箱的最高扭矩，在行業(yè)中具有示范效應(yīng)。此外，該油品還通過了差速器耐久試驗(yàn)等臺架試驗(yàn)，測試效果良好。油品的疲勞耐久試驗(yàn)情況見表4。

表3 純電動乘用車減速箱油品典型數(shù)據(jù)

表4 疲勞耐久試驗(yàn)情況

展望

純電動乘用車減速箱油品在傳動效率、低溫性能、剪切安定性、氧化安定性及承載性能等方面性能優(yōu)異，在國內(nèi)市場具有應(yīng)用前景。

目前，市場上對于純電動乘用車減速箱油品的使用大多沿用其他類型的傳動系油品，如手動變速箱油、驅(qū)動橋油及自動變速箱油。各家OEM（原始設(shè)備制造商）對油品的使用要求各有不同，雖關(guān)注了設(shè)備的特點(diǎn)，但從整體行業(yè)角度看仍缺乏有針對性的潤滑產(chǎn)品及相對統(tǒng)一的潤滑規(guī)范。隨著純電動乘用車市場占有率的增加，推出相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有助于日后進(jìn)一步規(guī)范裝填及售后油品市場。

隨著純電動乘用車領(lǐng)域的發(fā)展，國內(nèi)外眾多OEM均開始進(jìn)行減速箱的設(shè)計(jì)研發(fā)，減速箱類型也各有不同。其中，油冷電機(jī)與減速箱的匹配、兩檔變速箱的設(shè)計(jì)將成為日后行業(yè)內(nèi)的重要發(fā)展方向，配套的傳動系油品還應(yīng)對電化學(xué)性能、熱化學(xué)性能、摩擦性能予以關(guān)注。特別是電化學(xué)性能、熱化學(xué)性能、摩擦性能與傳統(tǒng)性能的匹配性問題也是當(dāng)下研究的重要課題。

審核編輯：湯梓紅