电动车油液技术发展前瞻——嘉实多电动车油液全球开发总监Matthias Donner专访

Matthias Donner博士于2006年加入BP德国，担任商用车传动油开发项目经理。2019年以来担任传动系统和电动汽车油液的全球技术经理，负责BP嘉实多和Aral品牌的传动油和电动汽车油液的全球开发，近期其接受了世界著名汽车技术杂志MTZ(中文译名《发动机技术杂志》)专访。

“明显趋势是向800V以上发展”

电力驱动的使用给设计工程师带来了新的挑战。电池的热管理关系到实现高充放电性能，因此在热管理方面要求特别高。在采访中，BP/嘉实多的传动系统和电动汽车油液全球技术经理Matthias Donner博士解释了电力驱动及电池所用油液的最新研发进展。

《发动机技术杂志》：在电力驱动系统的进一步研发中，油液研发起到什么作用？

DONNER：油液作为一种基本的设计成分，对电力驱动系统的进一步研发起到重大影响。在电驱系统和配套专用油液的联合研发中，联合工程设计极大地缩短了开发周期，加快了投放市场的速度。研发的专用油液使克服工程挑战成为可能，为客户带来的收益显著增加。例如，它们使我们能够实现更远的续航里程，更低的成本和更短的充电时间。

《发动机技术杂志》：有效的电池冷却能在多大程度上提高系统的整体效率？

DONNER：整体效率需要单独考虑，除其他因素外，还取决于车辆的大小，行驶特点。采用特定的直接电池冷却，通常可以实现最佳热传递。采用这种方法，可以使电芯达到最佳温度水平，并且可以将电池芯或电池模组之间或内部的温度梯度降至最低。相比之下，在电池冷却板冷却概念中，温度梯度可以相当高。直接热管理还可延长电池寿命，并在极端温度下促进电池预调温。比较下来，间接热管理系统里，实际温度差值较高，而直接电池冷却温度均匀，可以提高效率。

“越来越高的性能追求是采用更高电压的驱动因素”

《发动机技术杂志》：您认为什么样的热管理最有效？

DONNER：我认为是浸入式冷却，或者称为直接电池冷却，这是一种非常有效的热管理形式。这种方式扩大了电池和冷却介质之间的接触表面积，因此可以提供更好的热传递。在电池寿命方面，直接电池冷却也是最有效的形式。使用介电油液可提高整个系统的电气安全性，由此迈出的第一步使其对赛车运动和高性能领域极具吸引力。 “根据应用情况，更高的电池充放电速率可淘汰大型电池。”

《发动机技术杂志》：在不同的热管理系统中，充电和放电期间的损耗有多高？

DONNER：充放电过程中的损耗取决于充电功率、电池组的结构（串联或并联排列）、电池化学成分等因素。例如，为决定充放电是否起到更关键的作用，必须将其视为一个持续的过程。因此，为更好地应对和克服技术挑战，嘉实多与客户一同在内部测试容量方面进行了投入。直接电池冷却可在最大限度上降低老化，从而在整个电池寿命期间最大限度地减少电阻的增加。

《发动机技术杂志》：电压水平对充电损耗有什么影响？

DONNER：电功率是电压和电流的乘积。在保持电力恒定的同时，提高电压具有降低电流的作用，从而降低了热量的产生。出于这个原因，电池电压趋于达到800V或更高，这取决于电池的设计，例如串联和并联排列。然而，举例来说，只是将电压增加到800V本身不足以显著减少充电时间。

“电力系统的安全性是重点”

《发动机技术杂志》：到目前为止，电池的大小决定了有效充电的速度。未来这种情况是否可以通过更有效的热管理来解决？

DONNER：大型电池意味着高成本和高重量负担。电池充放电速率与电池充电（或放电）电流相关。为缩小电池尺寸，必须提高充放电速率，实现这一点的首选方法是直接电池冷却。另外，电池的直接油液冷却提供了更大的系统设计灵活性。根据应用情况，提高充放电速率可淘汰大型电池（例如用于市内交通的小型车辆），并可降低成本。对于用户来说，每次充电的续航里程重要性高于最大充电功率。对于间接冷却的电池，充电时通常只能在短时间内保持最大充电功率，这是一个规律。直接电池冷技术却可以防止电池充电速率快速下降，延长高功率充电的时间。此外，充电基础设施本身必须能够提供高充电功率。为此，德国的Aral公司在2021年底前已经建成了500多个Aral pulse超级快充点，实现最高的充电性能，并尽可能广地提高较短充电时间的普及率。不断提高的电压水平保证了最佳性能和更高效率，但也同时提高的驱动系统的成本。

Donner表示：“优化的电动汽车油液可以延长续航里程，充电更快，并延长系统寿命。”

《发动机技术杂志》：您认为什么电压值才合理且经济实惠？

DONNER：车辆制造商和供应商需要在这方面提出建议，但一个明显的电压趋势是向800V发展。更高的电压意味着更高的复杂性和更高的要求。使用优化的电动汽车冷却方式可以使提高效率和降低成本成为可能。400V技术与直接电池冷却相结合也是迈向未来的明智一步，同时也不能排除未来立法对电压选择的潜在影响。

《发动机技术杂志》：在不同的应用方面，这种趋势会有何不同？

DONNER：首先，优质和高性能的应用领域将受到影响，但在大众市场上，这种趋势也很明显。中型和重型应用也被视为提高电压水平的驱动因素。

《发动机技术杂志》：您从电动方程式赛车的工作中获得了哪些经验？

DONNER：电动方程式赛车为我提供了大量宝贵的经验。可持续性是电动方程式赛车的核心组成部分之一，并且在原始设备制造商 （OEM）业务中也变得越来越重要。另一个关注的重点是电力系统的安全性和性能的提高。我们希望实现最高效率，为此，我们将充分探索各种可能性来持续进行油液研发。为确保实现最佳性能，我们在赛道上进行产品测试，这为我们提供了重要的灵感，例如在极端操作条件下的磨损表现。特别是热传递也是其中的一个重要的因素。

《发动机技术杂志》：这一经验对系列研发有什么影响？

DONNER：我们的油液先经历赛道上的考验，然后技术会用于大众消费者可以获益的产品。因此，优化的油液有助于让实现每次电池充电后的更长续航里程。使用极低粘度的油液来实现高水平的耐磨保护也是基于从赛道上获得的知识和经验。

《发动机技术杂志》：您认为需要采取哪些措施，才能让大众用得上、用得起电动汽车？

DONNER：嘉实多已经针对这个问题进行了全球客户调查。在做出是否购买电动车的决定方面，已确定的决定性因素包括价格、续航里程和充电时间。优化的电动汽车油液可以延长续航里程，实现更快速充电，并延长系统的使用寿命。此外，油液可以通过缩小组件体积等方式帮助降低成本。高功率快充点还应当通过全面充电网络来提高普及率，以Aral为例，目前正将此作为Aral pulse充电网络建设中的一部分进行推广。

Mathias Donner，非常感谢您参加这次采访，您的讲解十分生动有趣。

采访人：Marc Ziegler