不会进行油冷电驱用油选择？是因为你没有搞懂这11点

无论是混动还是纯电动车型，随着一些成功的油冷产品量产（比亚迪Dmi，海豹，特斯拉 M3），大家逐渐认识到了油冷电驱的优势，市场已经接受了油冷的解决方案，欣喜的看到各家主机厂都在积极布局油冷电驱的研发，但是不得不说的通过工作中接触发现，其实好多主机厂负责研发的人员，一是思维定式，觉得油品就像标准件一样，只需要选择就可以了，同时对润油的了解还是不是很多，作为油冷电驱中非常重要的一个零部件，而且需要油品接触线圈并且兼顾电气绝缘及导热性，这些对于油品来说，都是全新的要求，如果油品选择不当，将会给后期硬件的安全性及可靠性带来非常大的隐患，所以今天跟大家分享一下油冷电驱用油选择的注意事项。

先假设一个场景，假设你到商城去买鞋，你第一个需要给售货员的信息就是，你要多大码的鞋，那同样的，如果你为一款电驱选油，你需要第一个要考虑什么？

粘度，对的，就是粘度，润滑，润滑，其首先就是建立在润滑油会在接触表面形成一个油膜，来起到润滑的效果，而油膜的厚度又直接取决于油品的粘度，所以说，粘度是保障润滑油工作性能的最为重要和基本的参数，那作为油品最为基本的参数，是否可以像选鞋子尺码这么简单吗？

现在行业内普遍有一个声音，就是润滑油低粘化，有助于提高传动效率，好像我接触的客户，都是这么理解的，那么润滑油粘度的选择，从上面的三个维度考虑，真的是越低越好吗？我们先不着急回答这个问题，看我们把这个事情分析清楚后，再来回答。

上面说到了，润滑油的粘度直接决定了润滑油成膜的厚度，而这个油膜厚度跟硬件保护有什么样的联系呢？

首先，任何的运动接触表面，从微观上来看，它都不是完全平整的，其表面会有跟加工精度相关的凸凹不平的面，那么，润滑油存在于两个表面之间，通过油膜，物理的隔离了两个表面的直接接触，这样，也就可以大大的降低两个表面的摩擦和磨损，那是不是油膜完全隔离两个表面，才是摩擦最低的情况呢？我们参见下图，可以发现其实摩擦发生在混合润滑向流体润滑转换的区间，此时的摩擦力是最低的，那我们假设这个点对应的最佳油膜厚度对应的粘度是A，那么可以理解为如果粘度在大于A，或者小于A，都会导致摩擦的增加，尤其是在小于A后，摩擦会向边界润滑过渡，进而导致摩擦大幅增加，那么这里就解答了第一个问题，粘度是否是越低越好？答案显然是错误的，需要结合硬件的结构及机加和装配工艺，去选择合适的粘度的机油，如果油品粘度过低，油膜厚度不够，会导致磨损，胶合，刮擦等硬件保护的问题，同时也会因为摩擦升高而降低传动效率。

关于传动效率，我想这是目前主机厂最为关心的问题。

其中关于减摩剂，顾名思义就是润滑油中的一种添加剂，可以在润滑表面形成一个保护膜，进而减少摩擦，起到提升传递效率的作用，但是往往在油品配方体系中，减摩剂并不会作为一个单剂存在，而是打包在复合剂包中的一部分，所以当你决定了复合剂包后，从主机厂的角度，是没有办法去调整的，主机厂的工作就是看不同油公司的不同的配方体系在硬件中的差别。

那么关于可以提升传递效率另外两个因素，其实是可以做工作，但却被忽视的，首先，那粘度指数是什么概念呢？我换个角度去讲，如果你家买了一桶菜籽油，冬天放到外面，你会发现菜籽油变得更加粘稠，甚至变成固体，而同样是花生油，花生油就不会变得太粘，那么我们就说花生油的粘度指数要高于菜籽油，那么粘度指数，就是阻止温度降低引起的粘度上升，粘度指数越大的润滑油，那么它的低温粘度上升的就比较小。

三种不同粘度指数油品的粘温曲线

上面三个油品（绿，红，蓝），分别代表了3个不同粘度指数的油品，其中粘度指数 蓝>红>绿，我们可以看到，在140℃下，三款油的粘度是一样的，可是对应40℃，蓝色油品的粘度要比绿色油品低了70%，这也是我们在电驱总成油品选择的一个被忽略的地方，我们所谓的油品粘度，都是指的KV100，既润滑油在100摄氏度下的动力粘度，可是，鲜有主机厂去考虑粘度指数这个问题，而润滑油实际的工作状态又是什么样的呢？

某主机厂油冷电驱在WLTC循环下油温曲线

上图是某主机厂油冷电驱在WLTP循环下，电驱总成的油温情况，我们可以发现在实际使用过程中，整个变速箱的油温是在60-70℃区间，那么当我们使用KV100的粘度来选择润滑油，而实际工作的温度却是60度，这里面就有一个偏差，我们需要同时也要考虑油品在低温的粘度，这个低温粘度对于电机散热是至关重要的。

而对于基础油体系，这个对于非润滑油 行业的来说就是比较陌生的概念了，那么就更不要提会就基础油体系提出要求了，所以说，这个点也是必然被忽视的，那么基础油体系对于传动效率又有什么样的影响呢？

那我们先搞清楚基础油是什么东西，这就好比我们喝的饮料，它是用水，香精，色素调节出来的，类比于润滑油，这个基础油，就是相当于饮料的水，通常来讲，它占了整个润滑油组成的80-90%，所以，基础油的选择实际上对于总成的传递效率的影响是非常大的。

赢创Evonik就不同基础油体系的电驱油的摩擦系数及在总成效率的研究

润滑油添加剂公司赢创Evonik就这个问题做过研究，我们发现，基于相同的粘度水平的润滑油，使用不同的基础油，比如三类基础油3号，三类基础油3号加4号，PAO，在使用相同复合剂包的前提下，PAO作为基础油的传递效率最高，我们可以理解为更好的基础油，及更好的分散性粘指剂的使用，可以增强复合剂包的溶解性，同时较好的基础油，其流体分子内阻更小，也可以带来更低的摩擦系数，这个我们在MTM试验台上也验证了我们的猜测，参见上图左图。

最后，让我们来总结一下，在电驱油选择的过程中，首要需要考虑合适的润滑油粘度，而并不是一味的选择低粘度的油品就会带来预期的效率收益，有可能结果恰恰相反，所以，需要结合硬件的结构及工艺水平来选择适合的粘度，同时，如果对于效率有着更高的要求，需要考虑粘度指数及基础油的选择。

设定指标：100度动力粘度-KV100（单位 cSt），VI（粘度指数）

因为应用在油冷电驱中，润滑油的功能也由单一的润滑，增加了冷却能力的要求，甚至对于冷却的要求要高于润滑，我们都可以改口叫它冷却油，可见冷却能力的表现，对于油冷电驱用油是多么重要，对于油本身，它是有一个导热系数的，但是，导热系数高，并不意味着导热能力好，因为通常对流体的导热能力评价，是基于下面的方程来评价的。

其中，D为密度，λ为导热系数，C为比热容，μ为粘度，a，b，c，d为常数（基于不同的流体模型，数值不同，比如层流模型，紊流模型，层流紊流混合模型），通过公式，我们可以直观的了解到，其实流体的导热能力是取决于以上的四个参数，上文我们讲到了，低粘度油品对于传动效率并不是有绝对的正相关关系，但是对于导热来说，这个是有相关性的。但是从这个公式里，我们也了解到导热能力并不完全由低粘度所决定。

总结，如果对于散热有着极致要求的场景下，需要同时比较介质的的导热系数，比热容，粘度，来综合计算哪款更优？

设定指标：导热系数（单位mW/mK)，KV，比热容

这里面提到了两个概念，摩擦和磨损，其实摩擦我上面已经介绍了，主要是取决于油膜的保护能力，定义摩擦水平，是没有一个统一的参数，通常实验室是可以通过MTM摩擦试验，来评估油品在不同温度，载荷，转速下的摩擦系数，而且相同的油品，在不同条件下的摩擦水平表现的又不一致，为什么这么说呢？

从上图我们可以看到，其实决定油品摩擦水平的因素主要有油膜，减磨剂，极压剂，他们作用的区间又是不同的，在边界润滑和混合润滑区间，主要起作用的是极压剂，通过与金属表面发生反应，进而形成一个保护膜，所以说在这样的条件下，润滑油的摩擦表现，取决于极压剂的性能，和作用区间，极压剂的作用触发条件为压力，温度缺一不可，而对于混合润滑到流体润滑过渡的区间，摩擦表现又跟减磨剂相关，而流体润滑，则主要取决于流体介质本身的粘度，所以说，即使相同的油品，在不同的条件下，由于这几个决定因素反应的不同，会导致截然不同的表现，那么，我们怎么来限定所选润滑油的摩擦水平呢？这就需要结合硬件的工作区间，去选出对应硬件工作权重比较高的条件，比如在何种转速，何种温度，何种载荷下，可以通过对比不同油品在这些条件下MTM的表现，来筛选出最为合适的油品，这也是一个正向的效率提升的方法。

MTM 实验摩擦曲线对比

那么对于磨损呢？我们是通过什么来定义的呢，对于电驱系统的油品，我们考评抗磨损能力主要是指润滑油对于齿轴的保护能力及对轴承的保护能力，通常是由下述参数来评价油品的上述表现，FZG，FE8。

FZG承载等级实验方法

FZG即为齿轮的失效等级，总共分为12个等级，相当于不同的负载，相当于在润滑油的保护下，轴齿耐受的最大负载，对于主机厂来说，肯定希望这个数值越大越好，如果单纯作为传动油，承载等级是可以做到9级，10级甚至更够，但是很不幸的是FZG承载等级主要由润滑油品里的极压剂来决定，而极压剂主要的成分是硫磷，在润滑油是使用过程中，会随着油品的老化氧化，生成酸性物质，这会带来材料兼容性的问题，对于电驱油品，就需要在材料兼容性和油品承载等级之间做一个取舍，通常来讲，对于油冷电驱用油，FZG承载等级通常设定在7或者8，但同时需要针对齿轮进行强化设计。

另外，因为油冷电驱设计，减速箱和电机箱之间是同轴设计，润滑油也需要承担轴承润滑，所以同时也需要限定轴承保护，FE8就是专门针对轴承保护的实验，这里面给一个参考值：FE8: NB/SH/T 0944.1-2017 磨损量<30mg。

对于电驱总成来说，低温启动性现在越来越被重视，尤其是当油冷电驱，其本身是通过油泵来实现润滑油的循环，那么必然就涉及到低温流动性的问题，低温条件下，润滑油循环对于低温启动的轴齿保护也非常重要，而且如果结构存在湿式离合器的情况下，低温液压油的压力建立对于车辆的低温响应也是必要的条件，所以基于以上，对于油品来说，尤其是油冷电驱用油，需要通过设定较低的布氏粘度数值来保证油品的低温响应。给出一个参考值，BF（-40）<7000 mPa*S。 如果对于冷启动有着比较高的要求，可以限定在5000甚至更低的范围内，当然这跟油品的粘度也是相关的。

谈到剪切稳定性，我们就要从电驱动的特点说起，对于多合一来说，电机本身是可以线性的调节转速和扭矩的，所以理论上说，只要一个电机就可以驱动车了，比如我们小时候玩的四驱车（貌似暴露年龄了），就是最简单的电动车。

回忆杀：四驱小子

可是真正要应用到我们平常的生产中，就不是单单实现功能这么简单了，我们同时要考虑成本，对于电机来说，简单粗暴的说，价格与重量成正比，重量与扭矩成正比，就是说，如果没有减速箱，用电机直驱的方式，其电机功率要非常大，那么成本也很高，所以这就需要我降低电机的扭矩，可是驱动车的轮端扭矩是不能减少的啊？那么，就需要减速箱，需要把电机的扭矩通过减速箱升扭矩，大数比也就意味着电机的转速需要很高，这也是不难理解我们下面看到的各个厂家的电机转速在持续提高。

我们传统的发动机通常转速在6000转以内，对应的变速箱也是在6000转以内，可是如上图我们了解到，电驱的转速已经达到了16000rpm甚至更高，数倍于传统的变速箱，高速的齿轮啮合的过程实际上对于润滑油来说，就是一个恶魔，宛如一把剪刀，飞速的对油品进行着剪切，而油品中的粘度指数改进剂都是由大分子集团构成的聚合物，高速剪切的后果就是会导致润滑油的粘度下降，粘度下降带来的影响就是回到本文介绍的第一个问题，摩擦磨损保护不足，进而影响系统的安全性和可靠性，但是剪切是一定会存在的，只是性能好与坏的差异，那么我们在选择油品的时候，尤其是对于高速电驱，需要特别注意对剪切稳定性的约定，同时也需要考虑对于初始粘度要留出余量，以应对后期的粘度下降的问题，同样的，给出一个参考值，KRL剪切安定性（192h）剪切后100℃运动黏度下降率不高于10%，有些主机厂已经把这个限值设定为不高于5%，甚至更低。

其实油品的参数并不是绝对要限定在多少，需要综合考虑具体的需求而制定合适的参数，而且如所有的工业产品一样，好的性能，意味着更贵的价格，而且油品的参数之间也是有关联性的，不可能独立的讨论某一个参数或者某几个参数，有些参数之间是制衡的关系，对于主机厂来说，最好是可以跟油公司深度的合作，量体裁衣贯穿于整个开发过程中，主机厂需要将油品的性能与硬件的应用情况建立一个数据库，这对于未来新产品的开发都有非常重要的参考意义，并且可以节省开发时间与成本。

油冷电驱油品材料兼容性它到底是不是一个问题？

我这么说，可能好多人没有理解我的问题，那我换一个问题：如果让你造一台时速300公里的车，这是不是一个问题？我觉得这不是一个问题，因为它缺少了你能够回答这个问题的条件，比如预算是多少？如果预算3个亿，那这就不是一个问题，因为结果是一定能，大不了都外包给大牛公司，300公里不是什么难事，那么如果预算300万呢？这就是一个问题，因为你不能保证在这个预算内，能够实现这个目标。

我们回到我刚才的问题，材料兼容性它是不是一个问题？也许好多人都不知道，已经投入市场20多年的丰田普锐斯，它就是油冷的解决方案，而它用的油，就是与丰田传统变速箱相同的TWS的油，关于共用这个问题，我一直不能相信，也跟我日本同事反复确认，最后它给我的答复，就是与传统变速箱共用的一款油，那么如果这么看，材料兼容性就不是问题啊？直接ATF就可以了，但是我们忽视了这个案例背后隐藏的信息，就是丰田在电驱材料选择上做了文章，而不是选择在油上做文章，日本，作为基础工业的强国，其有着强大的基础材料技术，这里面也包括化工材料，比如电机中常用的尼龙，线圈涂层等，我曾经与一个日本的线圈涂层材料商聊过，他们的材料价格大概相当于国内的2倍，但是性能绝对好，可以耐受常规ATF油品的耐久使用要求，从这一个点上，我们就大概了解为什么丰田的油冷混动箱可以使用常规的ATF。

那现在似乎是这个问题有了答案：

如果你愿意选择价格更高的材料，那么就可以选择价格更低的油，材料兼容性就不是问题，如果你想选择价格更低的材料，材料兼容性就会是问题，那么就需要开发专用的油冷电驱用油。

所以对于电驱开发，有两个解题思路，如果你选择前者，其实看这篇文章的意义就不大：

材料选择→适配指定油品 ？

油品选择→适配指定材料 ？

这里还要啰嗦一句，也不是说丰田的TWS它就是一个普通的ATF，因为我在它的规格书里看到了铜腐的性能，这也说明在这款油开发的时候也是考虑了电驱应用的场景，应该属于油品向下兼容。

关于电驱材料兼容性，我们首先要了解电驱材料组成。

我这里简单的总结了四个大类：

可以肯定的是，上面的表格并不能涵盖所有电驱系统里用的材料，而且就是同样类型的材料，各家的技术水平和配方工艺都会有很大的不同，直接会导致的就是最终材料的性能的差别，当主机厂与油公司交流的时候，电驱油它会规定一个指标，铜腐，至于其它的材料兼容性，都是很难去规定的，都是一家一个方法，那么如何保证你选的油品适配你的电机？思路大概有两条：要么就是你选的油品有在与你相同配置，相同材料体系，相同供应商的硬件里应有的案例，并且做过完整的材料兼容性实验，要么就需要与油公司合作，共同完成针对你电驱的材料兼容性实验，无论哪种，都要做材料兼容性实验，只是多与少的问题。

同时我们也要搞清楚一个事情，就是做什么实验？简单说，我们最终需要保证的是材料的功能性，那么比如绝缘材料，我们就需要验证它是不是能保证绝缘，结构件，它是不是仍然能保证结构强度，所以不同的材料的试验关注点是不一样的。

下面就铜腐，绝缘漆，塑料这三个大类来介绍一下材料兼容性的评价方法及需要关注的问题，因为橡胶密封材料，无论在发动机，还是变速箱上，都是老夫老妻了，相爱相杀这么多年，能解决的问题已经解决了，解决不了的也就只能妥协了，就不单独介绍了。

铜腐这件事，我是觉得，对于主机厂来说要做的工作其实不多，而且油公司就这个指标有专门的评价方法和评价标准，所以主机厂可以放心的把这项工作交给油公司来做，可能主机厂要做的就是基于相同的测试方法，横向的比较各家的铜腐表现，对于一款油冷电机电驱油来说，主要的测试标准主要是在实验室做强化测试，加速对铜的腐蚀。

常见的铜腐实验室实验方法 ASTM D130

通常基于此种方法，给出一个电驱油选择建议的参考值：ASTM D130 改进方法，192h @ 150°C ，铜腐>2。

但是关于铜腐，需要提醒一个问题，我们现在的检测内容都是液相铜腐，也就是说是将铜泡在润滑油里，看铜腐的情况，可是现在还鲜有公司关注气相铜腐，我觉得这是一个无论是主机厂，或者是油公司都需要注意的点，可能气相铜腐这个概念对于很多人都很陌生，我来简单介绍一下，就是让铜线暴露在处于油自由挥发状态的空间，让铜线有条件可以充分的接触气态的油雾，其实这也模拟了电驱系统里的腔体状态。

气相法铜腐实验

如上图所示，其实气相铜腐就是测量油转化为气态后，有可能对于铜的腐蚀性，按我们通常的理解，液体的腐蚀性理应是直接接触的情况下腐蚀性最强，可是实际情况是这样吗？我们曾经做过一些关于气相铜腐的实验，发现有一些配方体系，其气相铜腐的结果要比液相铜腐差，对于这个问题，我个人的理解是相较于将铜线浸没在润滑油中，气相铜腐的条件下，铜线是暴露在空气中的，而富氧的状态是有可能加速材料的氧化，这样是为什么在气相铜腐下，结果反倒更糟的原因，这一个点只是我个人的理解，还需要油公司的朋友指正。考虑到目前电驱油的粘度因为导热的因素，现在相对比较低，那么其蒸发性也更强，加上电机的工作温度通常在150℃（转子）以上，所以说这也更加加速了润滑油的挥发，所以无论从油品设计的角度，还是从硬件设计的角度，都要考虑油品挥发性及气相铜腐的影响，比如对于主机厂来说，是否在材料选择上对于油不会接触的部位是不是也要注意气相铜腐的影响，需要做特殊的保护或者工艺处理，比如说接线端子等部位？

所以我觉得气相铜腐，是需要油公司与主机厂共同关注的一个点。

提到绝缘漆，我们不得不提一下扁线电机，因为更高的槽满率，进而提升电机的功率密度比，在攻克生产工艺及成本这道难关后，扁线电机未来将成为电机的标配，而扁线电机的普及，对于油品来说主要的影响在于油品与漆皮的相容性的问题，第一，扁线需要把漆皮的厚度做得更厚，我也咨询过相关的技术人员，因为扁线的原因，它的涂层会有直角存在，这样就有可能导致涂层的包覆不是很好，或者说容易出现瑕疵，就需要把绝缘漆做的更厚，进而去避免包裹的问题，所以它对于绝缘耐压的能力更强，因为加入油冷这个因素之后，因为油中间肯定会有很多杂质，对于它的绝缘系统是一个挑战，所以我们要对于扁线油冷这样的方案，它的绝缘系统更要加强，也就是增加它的耐温等级和漆皮厚度，同时对于涂层材料的强度和韧性要求更强，比如目前有一些厂家采用原本是用在其它领域的Peek（聚醚醚酮）材料。这也是对材料兼容性提出了更高的要求。

几种比较有代表性的漆膜材料及应用厂家

上述图标罗列了几种主要的漆膜材料（图表中只列出大类，具体每一个类型依然有不同牌号的产品），个人觉得鉴于漆膜验证繁复的工作和较长的周期，动辄1，2年，如果能建立在一定的验证基础上会节省很多时间和资源，主机厂在开发过程中，可以充分的跟油公司交流，他们推荐的油品之前就什么样的漆膜材料已经做过验证，甚至最好可以了解到是哪家供应商，不同供应商之间相同的材料性能的差别也非常大，如果能建立在前人的工作基础上，可以事半功倍。

漆膜侵蚀微观图

我们可以看到，对于漆膜的腐蚀，它不是说是将漆膜做为一个整体来腐蚀，而是更像是侵蚀，因为漆膜由于高温变化，自身的氧化，振动，及水分的浸泡，这里需要特别说明一下，从现有的已公开的研究结果发现，对于漆膜的损害，或者说对于绝缘物质的侵害，还有一个影响非常大的需要考虑的因数-水，我们知道因为电驱系统本身有呼吸阀，它并不是一个密闭的系统，所以其不可避免的会有水汽渗入，而水对于漆膜的影响是水会是漆膜发涨，进而加速了我们上图可见的微观的开裂情况，而且水本身也有非常强的水解能力，也会水解主要的作用就是是材料的强度大幅下降，进而加速了材料的侵蚀，所以这也是为什么在材料兼容性实验里，必须要加500PPM的水的原因。

冷热冲击材料兼容性实验

目前关于涂层的材料兼容性试验是通过对漆浸泡在对应的润滑油中，使用上图所示容器（润滑油：去离子水=99.5：0.5），并辅以高温进行强化耐久测试（高温强化/冷热冲击），通过检查漆饼的的强度和完整度情况来判断对应的材料兼容性情况，但是目前比较可惜的是关于材料兼容性，各家在实验条件和实验方法上还没有统一，这也就是比较难横向比较不同的结果，针对油冷电驱的材料兼容性方法更多的来自于原有国标（参见下图），在2019年的时候由中电协牵头制定的团体标准 CEEIA-415-2019（新能源汽车驱动电机绝缘结构技术要求）是最新的针对汽车油冷电驱的技术要求，有时间可以了解一下，另外还有中国汽车工业协会牵头的GBT 1.1-2020《车用直接油冷电机及其材料兼容性技术要求与验证方法》也在审核中。

除了验证材料的绝缘性以外，如本文中一开始提到的问题，我们是需要验证完整的功能性，那作为绝缘涂层，其在浸泡后，依附性，也是其功能的一部分，也需要验证，这里就介绍某添加剂公司的剥离试验，该“剥离试验”测试建立在 IEC 60851 标准上，用于评估绕组线圀承受扭曲而会出现裂缝并丧失绝缘层粘附力的能力。实验首先将线圈浸入 120℃下油中，持续 1000h 以使其老化；然后通过下图所示的测试设备旋转电线的绝缘层以将其剥离。实验测试涂层失去粘附力时相应的转数。

涂层剥离试验台

在本文的开始，我们就介绍了电机材料的主要构成，这里面还有一个大类就是绝缘结构件，这些零部件主要由三大类组成。例如尼龙 PA46，PA66， PPA，聚酯 PBT等构成，结构材料因为其本身强度比较高，加上尺寸比较大（相对于线圈涂层），其耐温耐油性都要好，所以目前我了解的还很少有主机厂在这种结构件上出问题，但是我们也有必要了解其对应的验证方法，参见下图：

路博润介绍的电机相关结构件的验证方法

如前面提到的问题，我们做材料兼容性的验证的是这个材料是否仍然可以保持我在设计初的功能性，那么对于结构件来说，我们需要验证的是否是其在长时间油浸泡的环境下，仍然可以保持其需要的结构强度，所以对于这类结构件，材料兼容性的试验方法与绝缘漆的测试方法相同，但是，试验后，我们需要评估的是其是否依然有满足要求的拉伸性能，比如对于下图的电机保持架来说，主要是看其机械强度随着耐油时间的变化是否在可接受的范围内？那么，这个可接受范围是谁定的呢？这个不是油公司可以给出来的，这个值需要主机厂或者它的二级供应商，从器件功能性的角度给一个允许范围，这个数值提供给油公司，油公司可以用它来作为验证结果通过的结构强度的下限。

某电机绕组支架验证方法

下面列出目前我们针对电机结构件的一些检测方法，里面有具体的关于其强度变化范围的限值可以参考一下：

油冷电机通过喷油或者甩油冷却

参见国内某主机厂的油冷电机试验数据，如下图，我们可以看到主油道的油温与绕组的温差并没有我们想象的大，大概在20度的范围，油底壳的温度就要更低，可能相差会有70度左右，下面图中的电机只是工作在50%负荷点，如果是工作在全负荷点，其绕组温度必然会超过200度，那么这个时候主油道的温度按正常的推断是要高于150摄氏度的，所以说，对于油冷电驱用油，其高温的状态是确确实实存在的，而对于不同的主机厂，当制定润滑油高温目标的时候，我觉得是需要基于实际的台架数据或者CFD的结果进行初步的筛选，之后再与油公司制定目标更为合理，当然，我并不建议将油温想当然的提高到180度或者更高，这将会给油品的开发带来非常大的难度，如果不是基于实际的需要，制定这么高温度的边界限值是没有必要的。

所以我们会发现高温对油品每一个指标都有着非常大的影响。

对于油冷电机，润滑油会接触到线圈，那我们想到的要求，就是油需要是绝缘的，这个说法是没错的，但是我想说的是，电机的绝缘是不需要油来保证的，因为有两个原因：

当然，这是我个人的观点，如果有不同的意见，非常欢迎大家给我提意见。

如果我们明确了电机的绝缘的功能性是不需要油来保证的，那接下来我们制定油的绝缘目标就会更清晰，而不会跟需要电机线圈的绝缘需求混到一起，那么我们需要考虑的内容就更简单，对于电机来讲，它存在的潜在因为润滑油绝缘性会导致电机失效问题，主要是分为两个方面：

某油冷电机减速箱位置温度场

首先，我们来看一下对于一款油冷电机，典型的润滑油路径是什么样的？

对于这3个部位，见下图：

Model3油冷电机涉及润滑油绝缘位置

油会接触到线圈的位置，主要是在定子端部，我们接下来的分析是基于扁线电机的结构来说，对于定子端部，我们需要保证油在流过不同的扁线线圈之间，其抗击穿电压至少要高于空气的击穿电压，换句话说，如果充满油，油的耐击穿电压至少要好于线圈和线圈之间是空气的情况，所以油击穿电压的底线就是在7.5kV/2.5mm，那么，即使对于普通的润滑油，其击穿电压也要大概在40kV/2.5mm以上，所以理论上讲，润滑油本身的抗击穿电压，对于油冷电机的要求是没有问题的，那么一定有人会问，我们可以加严对油品抗击穿电压的要求，这样是不是更有益处呢？按我了解到的目前油冷电机的冷却模式，都是喷油，滴油，或者甩油的模式，其实是不能够一定保证油会充分的存在于每一个线圈之间，即使油本身的绝缘等级非常好，比如说达到20kV/mm, 可是这并不能够保证电机不会出现线圈击穿的问题，因为当油不能够充满的情况下，线圈和线圈之间只是空气，那么他的击穿电压就会是3kV，所以油的耐击穿电压并不能够帮助解决电机线圈失效的问题。

特斯拉Model3电机定转子及油路位置

那么，从电机的角度，线圈如果出现被击穿就跟油没有关系吗？

答案是否定的，线圈之间的击穿与油是有非常大关系的，我们假设线圈涂层材料的PDIV选择是没有问题的情况下，如果出现线圈击穿，它的原因是应该油的材料兼容性或者铜腐出了问题（当然，还有涂层工艺是不是均匀，有没有杂质，气泡等，我认为这个属于质量和工艺问题，不在我们讨论的范围内），导致线圈绝缘层被破坏，在这种情况下，线圈和线圈之间就会出现放电现象，可是上面说到了，空气的击穿电压是3kV/mm=7.5kV/2.5mm，而对于电机来讲，如果理论上油的抗击穿强度只要高于7.5kV就是没有问题的，我们现在通常设定的目标为45kV或者50kV，所以从这个角度讲，油冷电机的润滑油的抗击穿电压是要远远满足只要比空气抗击穿电压就可以这个要求的。

上面讲了温度对油性能的影响，下面我们需要求证：

通过实验室数据，给两组数据作为参考，随着温度的升高，击穿电压下降，随着油品的老化，击穿电压下降，对比25度的新油（样品A）与90度的旧油（样品B）的击穿电压这两个极限状态下，我们发现样品B的击穿电压相较于样品A降低了25%左右，很遗憾我们没有可以模拟更高温度的数据，因为设备的限制原因，那么假设如果我们把温度提升到150度，或者200度，这个击穿电压的变化情况，我觉得未来是需要了解清楚的，但是如果下一个主观判断的话，应该也要远远高于7.5kV/2.5mm。

所以针对油冷电驱冷却油的击穿电压限值设定，我觉得可以有3个结论：

因为电机在运转的过程中，绕组的端部往往是发热最严重的区域，差不多能占到电机热量的40%。

我们知道，油品的绝缘指标里还有一个指标就是油品的电阻率，而电驱总成与电阻率相关的失效模式是轴电流腐蚀，当然，关于轴电流腐蚀，我也咨询了做硬件设计的朋友，在目前阶段，基于硬件公司的反馈，轴电流还主要是针对未来的800V电机平台，目前400V的电机平台，轴电流腐蚀发生的情况并不是很多，而对于800V的轴电流腐蚀，未来还需要硬件公司，油公司共同来应对，800V高压平台又对电驱的设计提出了新的问题（限于篇幅的原因，不在本文中赘述）

首先，我们来了解轴电流的产生机理，轴电压的产生：电机控制器供电为变频电源，含有高次谐波分量，逆变器、定子绕组、机壳形成回路，产生感应电压，称为共模电压，在此回路上产生高频电流。由于电磁感应原理，电机轴两端形成感应电压，成为轴电压，一般来说无法避免。

转子、电机轴、轴承形成闭合回路，轴承滚珠与滚道内表面为点接触，若轴电压过高，容易击穿油膜后形成回路，轴电流出现导致轴承腐蚀，那么对于这个位置，轴电压是会持续存在的，而轴承这个位置又需要长时间保证润滑，所以，润滑油的电阻率会直接决定轴电流的大小，我们了解到基于此，我们也需要限定油品的电阻率。 

 高压电机轴电流形成

但是，我觉得我们还是要明确一点，通常情况下，我们会限定常温下新油的电阻率，但是如我在本文最开始提的问题，我们是否有考虑过温度和氧化对于油品电阻率的影响，以及这个影响会有多大？

通过试验的验证，我们发现温度对于油品的电阻率影响，要远远高于对击穿电压的影响，为了更好的用数字说明这个逻辑关系，我们用电导率作为单位，对于新油来说100摄氏度的电导率相较于25摄氏度提升了3倍，而192小时DKA氧化之后，同样是100度电导率，相较于新油25摄氏度的电导率提升了20倍之多。当然，我们的样本数量比较少，不能一定可以下这个结论都是这个逻辑关系，但是至少，我们可以明确高温和氧化，都会大幅提升油品的电导率，那也意味着电阻率大幅下降，当然，DKA氧化之后的油品数据不能够代表实际的数据，它只是给我们指明了方向，最好是可以测量实际旧油的数据，这样更有参考意义一些。

所以，针对油品第二个绝缘参数，我觉得规定新油常温的电阻率的同时，我们更要设定老化高温的电导率，因为老化对电导率有大幅的影响，我们更多的需要关注它的下限在哪。

另外对于电机的绝缘性，是需要从线圈入手，比如增加涂层厚度，使用新型的涂层材料Peek等，对于润滑油来说，更多会引起电机绝缘性问题的不是油品本身的电导率，而是油品与绝缘材料本身的相容性而衍生的问题，同时如油品一样，强健的电机绝缘材料老化评价方法，更为重要。

对于这个指标，有非常明确的测试规范 DKA192 h，160摄氏度， KV100 变化率<10%。有的主机厂会设定在5%以内。

氧化安定性与油品的耐久性能直接相关，对于油冷电驱来说，因为其高温的环境，以及在电机内，有更为复杂的使用环境，多种材料也会做为催化剂加速油的氧化，所以氧化安定性的数值对于选定油冷电驱油品非常重要，同时，通过我们与主机厂交流的过程中，越来越多的主机厂把这个温度提到170摄氏度，甚至180摄氏度，这其中背后的原因就如我在本文开头那部分讨论的内容，对于油冷电机用油，油品的高温边界究竟设在什么数值合适，同样的，我们可以了解到，对于相同的油品，DKA温度每提高10度，氧化速率就会加速1倍，所以这也是为什么定义一个准确的边界温度，对于油品参数的设定是多么重要。

那我们假设一下，如果我们DKA的温度设定要低于实际的温度，比如实际油温会达到180度，而我们是按照150度验证的，那么从实际硬件的应用角度会发生什么？我们制定，如果油发生氧化之后，其粘度会持续上升，刚才提到了，温度每升高10度，油品的氧化速度提升一倍，那么如果是提高20度，那么氧化速度就是4倍，这有可能导致在我们认为油品合理的换油周期内，已经发生了非常严重的氧化，那么会导致油品粘度大幅上升，油品中的油泥含量会大幅攀升，轻则导致冷却效率下降，电机效率下降，重则产生大量的油泥，导致油品电导率提升，油泥沉积，或者减少局部的电气间隙，增加短路的风险。

DKA的性能表现与油品的老化性能直接相关，也决定着油品的使用寿命，好多主机厂目前将电驱的油品寿命在开发阶段都定为全寿命，而同时又对DKA的温度的要求也在不断提高，这些都会导致油品必须选用更好的基础油及添加剂，然而，同时我们又看到在终端市场，电驱油依然规定有换油周期，甚至很多规定换油周期只有40000公里，个人觉得最终的使用规范和开发初期定的目标一致，如果换油周期实际是40000公里甚至更短，对于DKA的指标目前的规定是过剩的。

对应上面提到的抗氧化性，油品也有自愈的方式，就是通过添加清净剂和分散剂的情况下，使其可以降低油品的酸值及抑制油泥的产生，减少小颗粒油泥的集聚，或者如果在主机包加剂量空间不够的情况下，使用一些功能性的添加剂做为清净分散性的补强，比如添加剂公司赢创Evonik有分散型功能的粘指剂，都可以帮助油品降低酸值上升，减少油泥的生产。

这个是我这个电驱用油系列里面最后需要介绍的性能了，首先，我们必须明确的是抗泡性对于电驱油也是非常重要的，原因有三： 

对于油品来说，可以通过消泡剂来加速气泡的消除，但是，消泡剂也并不是万能的，它有一个临界点，当消泡剂的添加量超过这个临界点后，油品的刚度将会变强，反而会抑制气泡的上升速度，进而降低气泡去除的速度。 

图片引用壳牌关于气泡生成的研究

基于此，我们可以得出一个结论，对于电驱油的气泡，油品有对应的解决方案，但是它并不能够完全抑制气泡的产生并且有临界值。

所以，如果从根本上去降低气泡的产生，还需要从硬件结构设计源头上入手，通过油公司的研究发现，气泡的产生跟油品的转速和温度相关（见下图），但是这两个条件是客观存在的，不能够为了气泡的产生而妥协，而且，本人认为，这只是客观条件，对于电驱油变速箱，更为重要需要考虑的还是合理的油路循环设计，减少搅油的产生，可以通过挡板，引流板等设计减少油品与空气的混合条件，其实在这方面，减速箱公司已经开始了研究，主机厂可以跟减速箱公司充分交流，借鉴其中的经验。

图片引用壳牌关于气泡生成的研究