¿Qué es un lubricante cargado eléctricamente? | mundo de los autos

Cat Dow profundiza en la posibilidad de desarrollar la asociación entre Castrol y Williams Advanced Engineering

El entorno del vehículo eléctrico (EV), cuando se considera la gestión de fluidos, no es simple. La combinación de diferentes materiales, la presencia de baterías y una profunda necesidad de un control eficiente del calor conduce a un acuerdo de cooperación de cinco años entre Castrol, propiedad de BP, y Williams Advanced Engineering (WAE). Las dos marcas están desarrollando un “lubricante cargable eléctricamente”. Pero ¿qué significa esto? ¿Cómo afectará a los vehículos eléctricos?

Al descomponer un vehículo eléctrico en sus componentes, muchos consumidores pueden sorprenderse al conocer la gran cantidad de fluidos de transmisión electrónica, fluidos térmicos y lubricantes electrónicos, conocidos colectivamente como fluidos EV, que se formulan cada vez más específicamente para manejar el entorno alternativo. eso es un tren motriz electrificado. “Un concepto erróneo común es que los requisitos para la gestión de fluidos y calor en un vehículo eléctrico son más bajos que en un ICE, pero eso no podría estar más lejos de la realidad”, dice Johannes Helmich, director de tecnología de TI Fluid Systems. , el aumento de los requisitos se reduce significativamente al aumento de los requisitos para la gestión térmica y de fluidos en los vehículos eléctricos en términos de eficiencia y requisitos de arquitectura del vehículo para el control de la temperatura”.

“Fluido de gestión dieléctrica térmica” es a lo que se refiere Glenn Pascoe, ingeniero principal de Williams Advanced Engineering, cuando hablamos de “lubricante cargable eléctricamente”. Las grasas electrónicas, el transporte electrónico y los fluidos térmicos son malos conductores de la electricidad, pero pueden tener propiedades auxiliares de transferencia de calor, al igual que el combustible en un motor de combustión interna (ICE). Este lubricante requiere tres veces más: para reducir la fricción (reducir la potencia necesaria para realizar el movimiento y mejorar virtualmente el rendimiento y la autonomía de la batería); Para transferir el calor y gestionar el entorno térmico del vehículo eléctrico de manera más eficiente; Para lograr estos dos objetivos, todos los materiales utilizados en el sistema electrónico son compatibles.

Castrol tiene una asociación tecnológica de cinco años con Williams Advanced Engineering (WAE) para desarrollar conjuntamente fluidos EV de alto rendimiento.

reducir la fricción

Pascoe explica: “Los fluidos dieléctricos de vehículos eléctricos necesitan mantener los dieléctricos y [be able] para lidiar con contaminantes (como el agua) que aumentan la conductividad”. Usando el automovilismo como un campo de pruebas para nuevas tecnologías, WAE está muy involucrado en cuatro campeonatos de carreras eléctricas, a saber, Fórmula E, Le Mans electrificado, rally Extreme E y ETCR, y el Copa Mundial de Automóviles Al aplicar los fluidos ON EV de Castrol a los proyectos de carreras de WAE, Pascoe dice: “Los fluidos Castrol EV están diseñados para manejar una variedad de requisitos (a menudo competitivos)”. Por ejemplo, los aditivos típicos en las aplicaciones ICE son eléctricamente conductores, por lo que en el caso de los fluidos Castrol ON EV, los fabricantes de Castrol tienen que usar nuevos aditivos químicos para garantizar que los fluidos Castrol ON EV conserven las propiedades dieléctricas”.

Más allá de los éxitos, en particular las ganancias en la reducción de la viscosidad de los fluidos en la serie de Fórmula E, no sorprende que Castrol esté emocionado de buscar una asociación de este tipo con WAE. Pero estos fluidos totalmente sintéticos más eficientes no se formulan fácilmente.

transferencia de calor

“Las propiedades de transferencia de calor de los lubricantes siempre han sido importantes, pero con los ICE, las diferencias entre los aceites no han sido tan significativas”, dice Timothy Newcomb, director técnico de Lubrizol Corporation. Los bobinados de los motores eléctricos pueden producir temperaturas mucho más altas que las de las transmisiones o ejes convencionales, y la eficiencia de los motores eléctricos es sensible a la temperatura. Por lo tanto, una mayor transferencia de calor aumenta el alcance por carga de la batería”.

Las baterías funcionan de manera más eficiente a la temperatura óptima y una mayor autonomía es una de las características clave que los fabricantes de automóviles se esfuerzan por lograr en los mercados de vehículos comerciales y de consumo. Pascoe explica: “Tenemos que asegurarnos de que los sistemas de batería/máquinas electrónicas tengan suficientes fluidos de gestión térmica para eliminar el exceso de calor de manera eficaz. Demasiado pequeño [fluid] Pueden limitar la cantidad de calor que se puede eliminar y provocar la formación de espuma en el sistema, lo que aumenta la oxidación debido a la retención de aire. “

Las grasas electrónicas, los fluidos térmicos y el transporte electrónico son malos conductores de la electricidad, pero pueden tener propiedades que ayuden en la transferencia de calor.

El arrastre puede hacer que los componentes principales, como los cojinetes, fallen, mientras que el calor defectuoso puede dar como resultado un rendimiento reducido de la batería en el mejor de los casos y riesgos de seguridad catastróficos en el peor. Pascoe dice: “La eficiencia mejorada es un principio clave en el diseño del tren motriz y puede traducirse en vehículos eléctricos [greater] alcance, reduzca el tamaño de los paquetes de baterías y prolongue los intervalos de mantenimiento. “

trabajar con materiales

Mayor alcance, paquetes de baterías más pequeños que funcionan a temperaturas más eficientes y durabilidad crean una verdadera armonía y, sin duda, música para los oídos de cualquier diseñador de automóviles. Pascoe destaca los desafíos. “Los materiales utilizados en los paquetes de baterías aún no han convergido con el estándar industrial reconocido, por lo que la compatibilidad y la degradación son factores importantes, mientras que los componentes de las baterías también están sujetos a actividades de desarrollo acelerado”.

“La compatibilidad física siempre ha sido un requisito de rendimiento, pero muchos concentradores electrónicos contienen materiales que no se encontraban previamente en transmisiones o concentradores convencionales”, se hace eco de Scott Haley, ingeniero jefe y director de tecnología estratégica de Lubrizol.

Los autos eléctricos están constantemente obsesionados por los desafíos de administración de la batería. El uso de materiales más ligeros para reducir el peso extra y obtener un rango mayor puede interferir con las formulaciones de lubricación. Los productos químicos pueden reaccionar y degradarse, señala Pasco, ya que no están estandarizados y, además, la ubicación subterránea del paquete de baterías y el sistema de enfriamiento tiene implicaciones de seguridad. Pascoe continúa: “Como siempre, hay compensaciones a considerar con la composición química del líquido. La baja conductividad eléctrica permite el enfriamiento por inmersión, mientras que la alta transferencia de calor puede proporcionar la capacidad de reducir el volumen en un diseño de enfriamiento indirecto.

Sin embargo, la colaboración ya ha progresado y las lecciones aprendidas de ella impulsarán, con el tiempo, los vehículos del mercado masivo. “El diseño de un paquete de baterías en línea con la evolución de los fluidos ha permitido a WAE ofrecer el máximo rendimiento en términos de expulsión de calor y ahorro de masa, lo que se traduce en un menor uso de materias primas y una mayor eficiencia del sistema”.

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