隨著全球對環境保護意識的提升，電動車（EV）產業迅速崛起，成為減少碳排放的重要解決方案。根據統計數據，交通運輸行業約占全球四分之一的溫室氣體排放量，其中超過75%來自道路交通。為應對氣候變遷，各國紛紛推動電動車的普及，並預計未來幾十年內電動車將成為汽車市場的主流。然而，要達成這一目標，電動車的每一個系統和子系統都必須達到高效能，從而最大化車輛的續航能力。電動車電機（e-motor）作為一個關鍵子系統，約占汽車總能耗的7%，因此電機軸承潤滑的優化對於提升能源效率具有關鍵作用。

電動車電機軸承的潤滑需求：鋰基與替代潤滑脂的比較

電動車電機軸承主要使用潤滑脂來減少摩擦和磨損。潤滑脂的組成包括基礎油、增稠劑和添加劑，其中增稠劑的主要功能是保持油在其結構中，這與其化學成分有關。目前市場上最常見的增稠劑系統基於鋰鹽，鋰基潤滑脂約占全球潤滑脂市場的70%。鋰基複合物（LiX）潤滑脂因其高溫性能佳、技術可得性強以及在電機中的良好潤滑效果而廣受好評。

然而，隨著電動車電池對鋰需求的增加、鋰基化合物價格的不斷上漲以及潛在的毒性影響，市場開始尋求無鋰增稠劑的替代配方。聚脲（PU）潤滑脂作為一種半極性化合物，因其在低速下優異的油膜厚度能力、良好的剪切和熱穩定性以及延長軸承壽命的優勢，成為潛在的替代選擇。在日本市場，PU潤滑脂約占潤滑脂總產量的四分之一，並預計在未來會持續增長。此外，歐洲、太平洋地區和東南亞市場對PU潤滑脂的需求也在增加。

相較於鋰基潤滑脂，聚丙烯（PP）潤滑脂則是一種非極性增稠劑系統，具有更好的潤滑性能。研究顯示，PP潤滑脂在摩擦性能評估中表現優異，並具有較高的油釋放率，這使得它在電動車電機應用中展現出潛力。

潤滑油釋放與電機軸承性能的優化

潤滑油的釋放速率（又稱“滲油”）在電動車電機軸承性能的優化中扮演著重要角色。油釋放速率直接影響接觸區域的油量，進而決定油膜厚度和摩擦力矩。油釋放並非恆定的，會受到軸承操作條件及增稠劑降解的影響。潤滑脂的滲油行為包括攪動階段和滲油階段，在這兩個階段中，潤滑脂會分別重新分佈並釋放油到滾道上，控制滾道的補油和潤滑不足狀態。

潤滑油釋放過少可能導致潤滑不良，從而影響軸承壽命和性能。相反，過度的油釋放則會導致潤滑脂過早耗盡，縮短其使用壽命。因此，在設計電動車電機軸承用潤滑脂時，調整和優化油釋放速率是確保其長期高效運行的關鍵。

結論：電動車潤滑油的未來發展方向

電動車產業的快速發展促使潤滑油技術不斷創新與進步。隨著電動車的市場需求增加，潤滑脂製造商將面臨更多挑戰，需要研發出更環保、高效且經濟的潤滑解決方案。聚脲和聚丙烯等替代增稠劑的出現為潤滑脂行業帶來了新的希望和可能。未來，通過深入研究潤滑脂的組成和油釋放特性，將能夠進一步提高電動車電機的運行效率，從而促進電動車產業的可持續發展。

◆ 引用自: Springer Nature

◆ 資料來源: https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109777