3.2.3 Zahteve za EV maziva
V zgornjem poglavju smo našteli nekaj karakteristik, ki jih mora imeti mazivo v vozilu z električnim pogonom. Pravilno mazanje pri hitrostih nad 25.000 vrt/min je pomembno za doseganje nizkega trenja in zaščito pred obrabo tesnil, ležajev in zobnikov. Za izdelavo novih maziv se bo zahtevalo, da so kompatibilna z baterijami in novimi naprednimi materiali, ki so uporabljeni v električnih avtomobilih. Treba je izpostaviti potrebo po mazivih z nižjo viskoznostjo, saj je le tako mogoče doseči boljši odvod toplote. Maziva imajo namreč nizko toplotno prevodnost in bolj viskozna maziva tvorijo debelejši mazalni film, ki lahko deluje kot izolator. V primeru, da nova maziva ne bi bila kompatibilna z reaktivnimi elektroliti v baterijah in motornih delih, bi lahko v vozilu prišlo do okvar in eksplozij. V preglednici 3.4 so prikazane glavne lastnosti maziva in primerjava njihovih zahtev v ICEV in EV. Vse lastnosti, naštete v drugem stolpcu, so pomembne za posamezne vrste vozila. V zadnjem stolpcu je prikazana lokacija vozila, kjer je ta lastnost pomembna [10]. To lahko vidimo na sliki 3.2, kjer so prikazani glavni sestavni deli v EV, HEV in ICEV, kjer je potrebno mazanje.
Primerjava mazanih sklopov in maziv med pogonom z motorjem z notranjim zgorevanjem in električnim pogonom
27 Preglednica 3.4: Primerjava glavnih lastnosti maziv in njihovih zahtev v ICEV in EV [10]
Zaporedna številka
Lastnosti maziva Zahteve za ICEV Zahteve za EV Lokacija 1 Kislinsko število V določenih mejah, da
se izognemo koroziji
Mora biti zelo nizko v
primerjavi z ICEV Vse
2 Penjenje Zaželena odpornost
proti penjenju
gostejša olja Zaželena redkejša olja 3-5 5 Dielektrična moč Sprejemljiva je zmerna
in nizka moč
7 Vnetljivost Ne sme biti vnetljivo pri visoki toploti
Ne sme biti vnetljivo
pri visoki toploti Vse
8 Plamenišče Zaželene so visoke
točke plamenišča
13 Viskoznost Zaželena visoka
viskoznost
15 Vodoodpornost Mora biti
vodoodporno
Primerjava mazanih sklopov in maziv med pogonom z motorjem z notranjim zgorevanjem in električnim pogonom
28
Pri viskoznosti se zahteva, da je pri ICEV višja, pri EV pa nižja. Nižja viskoznost je zaželena z vidika odvoda toplote. Poudariti je treba, da bi z nižjo viskoznostjo imeli tanjši mazalni film, kar bi pomenilo več kontaktov med vršički površin, to pa bi povečalo zahtevo po aditivih FM in AW, da bi lahko preprečili hitro obrabo [10].
Zanimiva je primerjava glede zahtev za življenjsko dobo maziva. Ker EV nima konvencionalnega motorja, ni potrebna redna menjava olja, kot smo navajeni pri ICEV. Pri ICEV je za varnost in boljše delovanje motorja potrebna redna menjava motornega olja – veliko proizvajalcev priporoča menjavo na vsakih 10.000 – 15.000 km ali na eno leto. Pri HEV je ta vrednost približno enaka kot pri ICEV, EV pa seveda nimajo konvencionalnega motorja, zato tudi motorno olje ni potrebno. Pri vseh novejših vozilih (vsi trije pogoni) se za menjalniška olja uporablja olja, ki načeloma zdržijo celotno življenjsko dobo (angl. Fill For Life) [18].
Od vseh lastnosti, ki jih bodo morala maziva imeti za uporabo v EV/HEV, pa bodo sočasno morala vsa maziva, ki jih uporabljamo sedaj v ICEV, poleg zmanjševanja trenja izboljšati tudi obrabno obstojnost komponent. Dobre lastnosti delovanja teh maziv bodo potrebne za ohranjanje učinkovitosti menjalnika in ostalih komponent, kot na primer: učinkovitost črpalke, preprečevanje notranjega puščanja in življenjsko dobo sklopke. Izboljšave potrebujejo tudi maziva za zobnike, kjer je prav tako treba izboljšati njihovo učinkovitost.
Treba bi bilo znižati viskoznost, s tem bi znižali izgube na črpalki in menjalniku. Pri nižanju viskoznosti pa je treba biti previden, saj se lahko izgube na menjalniku z nižanjem viskoznosti povečajo. Do tega lahko pride pri visokih hitrostih [17].
3.2.4 Električne lastnosti maziv
Maziva, uporabljena v EV in HEV, so izpostavljena električnemu toku preko mazanih ležajev, medtem ko ščitijo stične površine. Tok se bo pojavil le na mazanih površinah, ki so električno povezane k električnemu motorju. Če ima mazivo slabše električne lastnosti, lahko to privede do poškodb zaradi električne razelektritve in korozije. Da bi to preprečili, je treba izbrati maziva z dobro električno upornostjo in dobro dielektrično močjo skozi celotno življenjsko dobo. To je največkrat doseženo z menjavo baznega olja ali dodajanjem novih aditivov [10]. Če ima mazivo previsoko električno prevodnost, lahko to privede do prevajanja električnega toka skozi mazalni film in samo mazivo. Če je električna prevodnost nizka, pa lahko pride do degradacije, ki je opisana v nadaljevanju [17].
Zelo pomembno vlogo pri razvoju maziva ima testiranje električnih poškodb zaradi maziva.
Takšni testi se lahko izvajajo na motorju samem ali v laboratorijih. Testiranja v laboratorijih potekajo tako, da se poustvari delovne pogoje, ki se dogajajo znotraj EV/HEV. To dosežejo tako, da ležaje motorja napajajo prek pretvornika in izmerijo tok na ležajih [10]. V električnih pogonih se srečamo z okoljem, v katerem prihaja do nihanja električnega naboja, zato so potrebna točno določena maziva, da lahko preprečimo poškodbe in zgodnje okvare.
Primerjava mazanih sklopov in maziv med pogonom z motorjem z notranjim zgorevanjem in električnim pogonom
29 Trenutno najbolj raziskani mehanizmi vpliva električnega polja na mazivo so:
degradacija,
nastajanje mikro mehurčkov,
elektro-omočljivost.
Pri degradaciji so bazna olja pod vplivom električnega toka podvržena kemični oksidaciji, kjer nastanejo karboksilne spojine. Zaradi nastajanja zelo viskoznih in kislih degradacijskih produktov mazivo izgubi svojo lastnost mazanja. Ko je elektrostatična napetost previsoka, pride do razpada maziva [19]. Z generacijo toplote, ki je posledica višje viskoznosti zaradi oksidacije, pa začne bazno olje tudi hitreje izparevati. Na sliki 3.3 lahko vidimo prikaz degradacije olja pod vplivom električnega polja.