电气化变速器油冷机高效超粘温流体解决方案

20
电气化变速器油冷电机高效超粘温流体的应用优势
更高的机械效率 更好的抗疲劳保护 更高的散热效率 更优的燃油经济性
21
高效超粘温流体具有更突出的电机散热贡献
集成油冷电机温度居高不下，除了冷却水道设计不合理或冷却液循环不畅外，匹配的润滑 流体是否得当非常关键。如果油温超过100℃，说明成品润滑油的常温粘度过大或粘温性 不佳，因为油温过高主要是从基础温度散热不好一点点累积到高温，集成油冷电机变速器 除了离合器、齿轮、链条等摩擦产生热量外，还有电机产生的额外热量，如果集成油冷电 机散热效率不佳会给变速器带来持续高温危机的。
油冷电机CV CVTF 传统CV DCTF 油冷电机CV DCTF
14
纯电动车BEV减速箱的粘度推荐
超粘温特性
低粘度
高粘度指 数
低粘度比
SAE
70W
75W 75W-80 75W-85 75W-90 80W-90 85W-90 90
KV100 典型值
BF,-40
ASTM D445
4.5
6.0
9.0
12.5
湿式电机集成油冷
1. 应用最广泛，不受电机位置限制，冷却 效率最高，几乎适合所有电气化变速器 冷却，包括未来的主流DHT类型变速器。
2. 平衡处理传动系流体的化学组分与电机 的兼容性，尤其是线束耐久保护、低电 导率和粘度的限制。
4
集成油冷电机变速器油的流体性能
高效散热性能
齿轮轴承的 抗磨抗微点蚀保护
63.5 27.3
9 0.2
100 18.42 4.19 134 4153
56
ULV-2
89
9 0.2 1.8 100 16.72 4.22 169 3388 66
ULV-3 90.8
9 0.2
100 12.75 3.27 128 1357
71
ULV-4 89
9 0.2 1.8 100 11.94 3.34 165 1506 76
持续 高温
• 粘度过大 • 油泥等沉积物过多
9
金属铜与流体的兼容性分析
铜腐蚀对电气化变速器油的应用影响深刻，抗铜腐蚀是电气化新能源汽车主要关注的测试 项目，它的主要影响是硫类化学组分，它们能给流体带来的主要性能损失包括，齿轮轴承 抗磨损保护、摩擦性能控制、密封材料膨胀控制和高温氧化性的控制。平衡和筛选合理的 化学组分应用是非常关键的。
CST
14
12
10
8
6
4
2
0
几种变速器油的粘度变化表
ATF HV1
ATF LV-1
ATF LV-2
ATF 10
理想曲线
KV40
KV60
KV80
KV100
KV120
16
高效流体在于改善粘温性能
事实上，我们期待流体的粘度随着温度的改变而粘度变化相对较小，这样可以减少其它 温度区间的阻力和提升高效的散热性能；粘温特性的主要评定方式是粘度指数和粘度比。 对常温区间内粘度指数计算简单明显。
离合器 稳定的摩擦特性
低电导率保持
集成油冷电机 变速油器油
高温抗氧化性
抗铜腐蚀性
电机线束的 抗侵蚀保护
优秀的 油泥沉积物控制能力
5
电气化变速器的流体性能差异
不同类型的变速器对油品性能要求的差异较大，电气化集成油冷电机变速器油除了保留原有性 能外，还对电机线束保护、低电导率、散热效率等性能有着极为苛刻的要求。
107
127
114
133
-
-
-
FP,℃
ASTM D92
197
208
200
201
157
188
＞190
19
含粘指剂和不含粘指剂的流体的抗磨性比较
随着粘度的降低，润滑油的边界油膜强度也在降低，尤其是超低粘度流体，加入带有一定 极性的酯类粘指剂可以提升油膜的饱和性和韧性，减少在边界润滑区间的擦伤和微点蚀， 提升抗疲劳的性能优势。
运动粘度KV,100℃ 传统4-5速CV ATF
0.0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 1.8 2.1 2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.2 4.5 4.8 5.1 5.4 5.7 6.0 6.3 6.6 6.9 7.2 7.5 7.8 8.1 8.4 8.7 9.0
传统低粘度CV ATF 集成油冷电机CV ATF 传统CV CVTF
含硫化学
• 硫型极压抗磨剂 • 硫型高温抗氧剂
组分
• 密封膨胀抑制剂 • 清净剂
持续
• 粘度过大
高温
• 油泥等沉积物过多
10
粘度是电气化变速器油最重要的物理性能
粘度简单的讲就是阻止液体流动的力。
粘度越大油膜越厚，流体润滑需要足够厚的油膜用来减少摩擦副间的磨损，但粘 度过大阻力就越大，就会降低工作效率和增加能量损失。
低温泵送粘度 MRV
高温高剪切粘度 HTHS
仪器图片
变速器油 ATF/ETF
✔
车桥齿轮 油AXLE
✔
发动机油 PCMO
✔
✔
✔
✔
✔
✔
✔
12
传动系不同组件的流体粘度应用评估
离合器片 2.0-5.5cst
行星齿轮 2.5-4.5cst
液压阀体 2.0-4.0cst
油泵 2.5-7.5cst
带轮变速机构 2.5-6.0cst
新能源车 电机架构
P0架构 P1架构 P2架构 PS/P2.5架构 P3架构 P4架构
新能源汽车电机的冷却方式
干式电机
湿式电机
风冷
水冷
分体油冷
集成油冷
✔
✔
✔
✔
✔
✔
✔
✔
✔
✔
✔
✔
✔
3
不同电机冷却方式的优缺点
干式电机风冷
1. 散热效率不高，特别适合环境宽敞的小 功率电机。
2. 环境恶劣条件下，灰尘和湿气对电机有 侵蚀倾向。
3,6
几种变速器油的粘度变化表
KV60 9,72 10,43 6,15 6,63
3,6
KV80 6,11 7,52 3,66 5,04
3,6
KV100 4,13 4,51 2,87 4,12
3,6
KV120 3,04 3,23 2,24 3,47
3,6
ATF ULV-1 ATF ULV-2 ATF ULV-3 ATF ULV-4 理想曲线
200
216
186
214
227
193
BF,-40℃
18330
6226
6921
3508
9360
2117
17
不同OEM流体的超低粘度粘温性差异化比较
22
20
18
16
14
12
单
10 8
位
6
：
4
CST
2
0
ATF ULV-1 ATF ULV-2 ATF ULV-3 ATF ULV-4
理想曲线
KV40 18,37 20,86 10,07 10,19
产品名称
KV40,CST
OEM 1 五速
36.31
OEM 2 八速
24.52
OEM 3 十速
23.62
OEM 4 九速
18.37
OEM 5 六速
29.02
LAOTE ATF 10
17.17
KV100,CST
7.45
5.67
5.51
4.13
5.88
5.57
VI
189
185
184
129
152
313
FP,℃
线束涂层保护
抗铜腐蚀
8
线束涂层材料与流体的兼容性分析
流体对电机绕组线束涂层的侵坏主要是某些胺类化学组分，它们能给流体带来的主要性能损 失包括：摩擦性能的控制、油泥沉积物的控制和高温氧化性的控制；平衡和筛选合理的化学 组分应用是非常关键的。
胺类化学 组分
• 分散剂 • 高温抗氧剂 • 摩擦改进剂 • 铜腐蚀抑制剂
15.69
402
基础油 名称
Spec.
YUBA SE 3
AD 3CST
GTL 3CST
CTL-3
PAO2
PAO2. 5
PAO1.5 长链
KV100
ASTM D445
3.08
3.05
2.73
3.13
1.7
2.4
1.5
KV40
ASTM D445
12.41
11.45
10.1
11.765.0Fra bibliotek8.4
-
VI
ASTM D2270
14
ASTM 3000
6000 30000 50000 80000
D2893 （-55℃） （-40℃） （-40℃） （-40℃） （-40℃）
14.5 -
14.5 -
14.5 -
乘用车
✔
✔
巴士
✔
✔
✔
15
高效流体在于发挥粘度的弹性
40
38
36
34
32
30
28
26
24
单 22
位 ：
20 18 16
ATF LV-3
15.69
ATF ULV-1
ATF ULV-2
ATF ULV-3
ATF ULV-4
18.37
20.86
10.19
10.7
9.15
9.72
10.43
6.63
6.15
7.31 6.04
6.11 4.13
7.52 4.51
5.04 4.12
3.66 2.87
22
总结
1. 通过对新能源汽车电机冷却方式的分析，集成油冷电机具有散热性能好、工作效率高、 单位体积可发挥更大扭矩功率等方面的优势，集成油冷方式或将成为未来电气化变速 器的主流冷却方式。
电气化变速器油冷电机高效超粘温流体解决方案
1 1
目录
1. 新能源汽车电机的冷却方式及其优缺点 2. 集成油冷电机变速器油的流体性能概述 3. 电机线束兼容性是电气化变器油的关键技术 4. 粘度和粘温特性是电气化变速器油的重要物理性能应用优势 5. 高效超粘温流体的应用优势
2
新能源汽车电机的冷却方式
钢带滑轮 摩擦性能
+++
+++
液力变 矩器摩 擦性能
同步器的 高温抗氧 油泥沉积物
摩擦特性 化性
控制能力
+++
+++
+++
++
++
++
+++
+++
+++
+-
+++
+++
+++
++
+++
+++
++
++
++
+++
+++
+++
+-
++
++
+-
++
++
电机线 束保护
+++ +++ +++ +++
散热 效率
+ + + ++ +++ +++ +++
配方 GTL-2.7CST
Yubase 3 Ultra-S4 88-0311E VPL 1-300 CoMB-436X
合计 KV40 KV100
VI BF,-40 PB,KG
BO BO BO DI PPD VM
ASTM D445 ASTM D445 ASTM D2270 ASTM D2983
ULV-1
18
高效超粘温流体需要特定基础油支持
产品 名称 KV100
KV40
VI
ASTM D445
ASTM D445
ASTM D2270
ATF ULV-1
4.13
18.37
129
ATF ULV-2
4.51
20.86
132
ATF ULV-3
2.87
10.07
141
ATF ULV-4 4.12
10.19
397
ATF LV-5 6.04
湿式电机分体油冷
1. 根据电机特定要求不受其他流体组分干 扰而制定超低粘度变速器油。
2. 需要增加独立水冷却管道，使空间体积 增大，变得复杂麻烦。
干式电机水冷
1. 应用比较广泛的电机冷却方式，因夹套 绕组方式水冷不仅受电机位置限制，而 且无法转子铁芯进行散热，整体散热收 效一般。
2. 对细小冷却管道需要特定有机OAT冷却 液，防止中后期水垢增多导致散热失效。
粘度越小油膜越薄，流体润滑需要足够薄的油膜用来提升机械效率和减少能量损 失，但粘度过小油膜已破裂，就会降低摩擦副的抗磨损保护。
粘度过大
• 优异的抗磨损保护
平衡最重要
粘度过小
• 更高的润滑效率 •更快的散热效率 •更好的燃油效率
11
测量润滑油粘度的试验类别及方法
粘度类别
运动粘度 KV
布氏粘度 BF
低温动力粘度 CCS
齿轮/同步器 4.1-8.5cst
液力变矩器 2.0-6.0cst
电机 2.0-4.0cst
* 以上粘度均为KV100粘度
13
集成油冷电机变速器油可能的低粘化趋势
集成油冷电机新能源电气化变速器润滑油的流体粘度为了获得更高的散热效率和更多燃油经济性，其运动 粘度也不断下调，可能由过去的7.5cst以上粘度，现已降至3.6cst左右，甚至2.5cst。
CV ATF CV CVTF CV DCTF-DD CV DCTF-WD HEV ATF-IM HEV CVTF-IM HEV DCTF-IM BEV SRGO BEV SRGO-IM
齿轮抗磨 离合器
保护
摩擦特性
++ +++ +++ +++ ++ +++ +++ +++ +++
+++ ++
+++ +++ ++ +++
产品 名称 KV40
KV60
KV80 KV100
SPEC.
ASTM D445
ASTM D445
ASTM D445
ASTM D445
ATF HV-1 36.31
19.32
11.68 7.45
ATF LV-1 24.52