Tekočine za električna vozila

09.06.2023

Avtomobilska panoga se vse bolj osredotoča na razvoj hibridnih in popolnoma električnih vozil. Z razvojem inženiringa v električnih vozilih se pojavljajo novi tehnični izzivi na hitro razvijajočem se področju tekočin za menjalnik, hladilnih tekočin za baterije in masti.

Kljub hitri rasti števila povsem električnih vozil pa so hibridi tu, da ostanejo, in napovedi so, da bo do leta 2040 75 odstotkov avtomobilov na cestah še vedno hibridnih. Hibridi združujejo tisto, kar je v bistvu običajen motor z notranjim zgorevanjem (ICE), in dodaten električni sistem višje napetosti, ki shranjuje električno energijo v bateriji ter jo nato v takšni ali drugačni obliki porabi za vožnjo.

Svet hibridov se začenja z blagimi hibridi MHEV, pri katerih elektrika pomaga pri ICE pri speljevanju in pospeševanju, rekuperirajo energijo zaviranja, niso pa sposobni premikati vozila zgolj na električni način.

Polni hibridi FHEV že lahko na krajših razdaljah vozijo v povsem električnem načinu, učinkoviti so predvsem v urbanih okoljih in zagotavljajo nižje emisije. Baterija se polni sama med vožnjo oziroma pri zaviranju.

Priključni hibridi PHEV imajo zmogljivejše baterije, ki se polnijo z zunanjim virom energije, imajo zmogljivejši elektromotor in ponavadi daljši doseg na elektriko, več kot 50 kilometrov. S polnjenjem na polnilnicah zagotavljajo manj izpustov.

Med hibridna vozila pa lahko uvrstimo tudi električna vozila s podaljševalnikom dosega REEV, ki jih je mogoče polniti na zunanjem viru elektrike, po potrebi pa baterijo polni tudi manjši motor ICE.

Novi izzivi za hibridne motorje

Pri hibridu motor deluje občasno in pri nizkih hitrostih preklopi na električno energijo za vožnjo, kar povzroča nove izzive. Pri tipični mestni vožnji je motor morda v uporabi le kratek čas, preden se ponovno preklopi na električni pogon, zato pogosto deluje do 40 stopinj Celzija hladneje.

Nekateri hibridni motorji se lahko med svojo življenjsko dobo ustavijo, preklopijo na električni pogon in znova zaženejo do 500.000-krat, kar je 10-krat več kot nehibridni motorji. Takšen način vožnje in preklapljanja motorjev pa povzroča tudi večjo onesnaženost, saj brez dodatne toplote iz motorja voda in drugi onesnaževalci ne izhlapijo.

Glede na način delovanja motorjev v hibridih je seveda ustrezna zaščita toliko pomembnejša. Pri Castrolovih izdelkih je to tehnologija DUALOCK, ki temelji na dognanjih o inteligentnih molekulah MAGNATEC, ki že več kot dve desetletji ščitijo pred obrabo zaradi segrevanja.

Strokovnjaki v Castrolovem oddelku za raziskave in inovacije že leta delajo na molekulah proti obrabi, pregledali so na stotine rezultatov ključnih testov in definirali novo molekulo Synovene. Kombinacija omenjenih molekul poskrbi za to, da se MAGNATEC oprime kritičnih površin motorja in ščiti pred obrabo zaradi segrevanja še pri višjih temperaturah, tudi pri 120 stopinjah Celzija. Obe molekuli se na površini dobesedno zakleneta skupaj in tvorita učinkovito zaščitno polje.

Da bi lahko ustrezneje vrednotili učinkovitost olj za hibridne sisteme, pa je Castrol na podlagi preizkušanj, dveh miljardah podatkov, cestnih preizkusih, motošporta in partnerskih proizvajalcev definiral nov standard HYSPEC, s katerim določa karakteristike olj za hibride in omogoča lažjo izbiro ustreznega izdelka.

Tudi električna vozila potrebujejo različne tekočine Kot poudarjajo Castrolovi strokovnjaki, hibridna in električna vozila potrebujejo drugačne tekočine za menjalnik, saj so električni sestavni deli, kot so elektromotorji, v stiku z mazivom, olje za menjalnik pa deluje pri višjih temperaturah. Poleg tega motorji obratujejo pri veliko večjem številu vrtljajev, kar povečuje obremenitve olja, navor prestav in ležajev je večji, olje pa mora biti združljivo s sestavnimi deli, ki prevajajo elektriko.

Zato tesno sodelujejo s proizvajalci vozil in sestavnih delov, da bi razumeli inženirske težave, ki jih je treba rešiti, s čimer bi povečali učinkovitost teh vozil in njihov doseg. Glavni izzivi razvoja so povečevanje učinkovitosti elektromotorja in zmanjševanje tveganja električnih okvar z optimizacijo električnih lastnosti olja za menjalnik, preprečevanje korozije električnih sestavnih delov prek dobre zaščite bakrenih delov, izboljševanje hladilnih sposobnosti elektromotorja za preprečitev pregretja.

Poleg tekočin za menjalnike je za delovanje električnih vozil ključnega pomena tudi tekočina za hlajenje baterij, saj zagotavlja ohranjanje ustrezne temperature tudi pri hitrih polnjenjih in preprečuje poškodbe zaradi pregrevanja oziroma podaljšuje življenjsko dobo baterij.

Trenutno pri električnih avtomobilih prevladujejo zračno hlajene ali posredno tekočinsko hlajeni sistemi baterij. Zračno hlajeni sistemi so priljubljena izbira, zlasti med prvimi generacijami električnih vozil; čeprav je ta metoda razmeroma preprosta in poceni, je zračno hlajenje manj učinkovito in lahko slabo deluje v ekstremnih razmerah in podnebju, ki lahko omejijo doseg vozil.

Posredno hlajeni baterijski sistemi se opirajo na tekočine, ki imajo višjo stopnjo toplotne prevodnosti kot zrak, vendar so še vedno omejene, ko gre za ekstremne pogoje, kot sta trajno ultra-hitro polnjenje in zahtevni pogoji vožnje.

Naslednja generacija baterijskih električnih vozil se premika na neposredno hlajenje, da bi omogočili izjemno hitro polnjenje pri trajnih hitrostih ter izboljšali baterijski sistem in zmogljivost vozila. To zahteva novo generacijo termičnih tekočin za električna vozila, ki ustreza novim izzivom.

Castrol v okviru palete ON EV Fluids že zagotavlja vse nujno potrebne tekočine in dve tretjini proizvajalcev električnih vozil uporabljata Castrolove izdelke za električna vozila.