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        雅富頓:電動化并非終點

        2024論壇
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        摘要:對于汽車潤滑油市場來說,電動化的出現并非促使其過時,而是其變革的先兆。一個靈活的潤滑油行業應該能夠及時把握新機遇并通過覆蓋范圍更廣的潤滑油和差異化的高性能油液創造價值,以滿足這一不斷增長行業的特殊需求。
        對于汽車潤滑油市場來說,電動化的出現并非促使其過時,而是其變革的先兆。一個靈活的潤滑油行業應該能夠及時把握新機遇并通過覆蓋范圍更廣的潤滑油和差異化的高性能油液創造價值,以滿足這一不斷增長行業的特殊需求。
         
        雖然新冠疫情抑制了新車銷量,但在歐盟排放法規、OEM銷售活動和政府激勵措施的推動下,歐洲對電動汽車的需求在 2020 年,尤其在第四季度加速增長。
         
        相反,疫情期間,消費者對共享出行方式的選擇有所減緩;許多OEM在這一領域的投資已經擱置或轉移。早期證據顯示,對共享交通工具感染的恐懼可能會對千禧一代產生持久的影響,他們現在可能突然渴望擁有私家車,而不需要共享出行帶來的靈活性。
         
        無論下一個新常態會是怎樣,預計到 2040 年,全球汽車市場上內燃機車 (ICE) 的數量仍將繼續增長。因此,汽車行業的潤滑油供應商將獲得大量機會,包括來自針對內燃機、混合動力和純電動汽車的特定需求的發動機油、傳動液和冷卻液的增長。
         
        電驅化的增長
         
        ACEA 數據顯示,包括純電動 (BEV) 和插電式混合動力(PHEV) 在內的可充電汽車占歐盟新車銷量的比重從2019年的 3% 躍升至2020年底的 10%。1 預計2021年這一比例將再次上升至15%。與此同時,混合動力汽車的銷量翻了一倍,占新車銷量的近12%。
         
        汽車行業的潤滑油供應商將獲得大量機會
        (Petrol: 汽油車;Diesel: 柴油車;Alternative fuels: 替代燃料車)

         
        交通與環境部門表示,電動汽車銷量的突然增長,尤其是第四季度,主要得益于歐盟 20/21 減排目標的發布。2 在此之前,新車平均二氧化碳排放量從2016年的 118.1g/km穩步上升到2019年的122.4g/km。二氧化碳的增加來自較重型和排放污染更高的越野車,以及高性能汽車的銷售。原因是消費者偏好的改變以及OEM希望在2020年二氧化碳排放目標和懲罰措施逐步實施之前實現盈利最大化。
         
        另一個里程碑 —歐洲純電動汽車和內燃機汽車的擁有成本預計在2022年 3, 將達到同等水平,這也將推動純電動汽車的增長;盡管最大的影響仍可能來自政府的激勵措施。
         
        電動汽車給潤滑油行業帶來的機遇,取決于OEM采用何種策略來平衡消費者偏好與法規挑戰。
         
        OEM 策略
         
        當今電動化的增長主要來自混合動力 (HEV) 和插電式混合動力 (PHEV) 的銷售,OEM在2019年和2020年所提供的混合動力車型至少比純電動汽車 (BEV) 多50%。雖然PHEV的選擇仍然更多,但2021年將有更多的BEV可供選擇。
         
        歐洲氣候組織(T&E)表示,這是因為OEM采用了一系列不同的合規策略,以實現歐盟的平均二氧化碳排放目標。迄今為止,沃爾沃 (Volvo)、豐田 (Toyota)、寶馬 (BMW)、捷豹路虎 (JLR)、戴姆勒 (Daimler) 和福特(Ford) 已經將更多的精力放在內燃機效率和/或混合動力解決方案方面;特斯拉-FCA (Tesla-FCA)、日產 (Nissan) 和雷諾 (Renault) 則選擇更多地關注BEV解決方案。按銷量計算,目前歐洲電動汽車銷量領先者大眾汽車 (VW) 一直廣泛供應 PHEV 和 BEV 車型,但計劃未來主要專注于 BEV。
         
        2020年汽車制造商合規戰略 
        圖 2:汽車制造商2020年合規戰略
        (Carmakers: 汽車制造商;ICE improvements: 內燃機效率提升/混動化;Flexibilities: 其他靈活策略)
        (Strategical importance: Lowest to highest/戰略重要性: 從低到高)
         
        這些多樣性的選擇為潤滑油以及更多專用油液提供了很多機會。隨著PHEV越來越突出,驅動系統對內燃機的依賴將逐步減少并轉向電氣系統,它們的運行將進一步分化,并對潤滑油的需求產生更大的影響。
         
        混合動力汽車發動機用油
         
        混合動力汽車內燃機 (ICE) 小型化可能面臨與傳統汽車內燃機截然不同的挑戰。例如,頻繁短途駕駛的混動汽車,由于機油溫度鮮少達到較高的溫度,水分很難蒸發掉,從而增加了腐蝕風險。而對于通常需要長途行駛的混合動力汽車來說,發動機可能會在高速高負載工況下長期工作,磨損挑戰加大;作為城市出租車或共享車輛使用的混合動力汽車需要在更高的溫度下運行更長時間,導致油液地熱老化和氧化挑戰更大;另一個極端是串聯混合動力:這些ICE在相對恒定的條件下工作,充當發電機為車載電池充電。
         
        無論行駛工況如何,工廠初裝油液和售后服務用油液都需要具備優異的性能。差異化混合發動機油不僅可以為發動機提供更佳的保護,而且在不同條件下擁有更長的使用壽命,因此其將帶來更多的機會。
         
        變速箱和電機
         
        混合動力傳動液需要滿足傳統性能要求,包括磨損保護、摩擦特性和氧化穩定性,涵蓋從傳統 AT、CVT 和 DCT 硬件到專用混合動力設計的各種傳動類型。
         
        傳動液也可用于冷卻電機。電機在高溫和直接冷卻下運行,其中包括將潤滑油直接應用于電機,由于其效率更高,在OEM中越來越受歡迎。
         
        雅富頓的 Ricardo 4 建模工作顯示,直冷式電機可以獲得2-3%的更高效率,這有助于抵消硬件成本或延長行駛里程。Ricardo的建模還顯示,直冷式2速和3速變速器的效率比單速變速器高2-4%。
         
        在混合動力汽車中,變速箱和電機使用相同的油液可能更佳,但由于多種部件的緊湊型封裝,應用電橋(eAxle)是必需的。
         
        hATF 和 ETF
         
        與電氣元件直接接觸的油需要具備許多額外特性,包括低導電性和盡可能減少電荷積聚的能力,以防止產生電弧而致使元件損壞。油液還必須與敏感組件兼容,如電機和動力電子設備中的電線涂層和銅,以確保實現最大可靠性。
         
        如今需要專為混合動力變速箱(hDCT、hCVT、hAT)設計和優化的油液,作為 OEM 初裝業務。由于這種硬件占據了大部分新車市場,這些油液也逐漸開始在售后市場中嶄露頭角。
         
        BEV 中的電橋需要更加專注于電氣系統。并非所有必需的特性都能在現有的市售傳動液中得到優化,因此,新一代潤滑油應運而生:ETF – 電動變速箱油。
         
        ETF可以更有效地平衡競爭需求,增加性能的廣度,從而使電橋受益于電動、摩擦、抗磨、冷卻和兼容性的優化組合,支持長期可靠的運行。雅富頓還研發了專用的篩選測試,例如潤滑油氣相和液相中的銅兼容性,以更好地預測實際使用性能。
         
        專用ETF使潤滑油供應商可以為OEM提供包括多速電橋在內的各種硬件配套服務,并引領業內一窺售后服務用油市場的未來走勢。
         
        BEV的電機效率
         
        在前期生產階段,與OEM的合作使雅富頓能夠驗證油液導熱性和穩定性的重要性,確保即使在長期暴露于電機的高溫環境下,ETF也能保持全面性能。
         
        由雅富頓設計和制造的定制電機測試臺架證明,隨著時間的推移,油液優異性能的保持并不需要以犧牲材料兼容性或電氣性能為代價。
         
        優化后的測試油液的強度相當于油液的兩倍使用壽命,可使電機的峰值扭矩效率提高2-3%。5
         
        商用車和電氣化
         
        對于商用車來說,未來的電氣化模式預計將與乘用車類似,但大規模的采用將略有滯后,油液規格也是如此。歐盟將在2025年和2030年逐步推行碳排放法規,商用車OEM目前正在研發新技術以應對未來的挑戰。
         
        圖 3:直冷式多速電橋的油液比較
         
        現在為早期的電動商用車車隊選擇的是工廠原裝潤滑油,其中將有許多可能的動力傳動系統配置。早期的OEM合作伙伴關系將促進硬件和潤滑油的協同開發,有助于更快地將優化的解決方案推向市場。
         
        冷卻液的新機遇
         
        冷卻液解決方案的成熟程度不盡相同。電機和電橋的直接冷卻技術已經非常成熟,而 EV 電池的直接冷卻仍是一項新興技術。
         
        有跡象表明,使用浸沒式電池冷卻也許可以大大提高效率。建模表明,效率節約可以將電池壽命延長約10%,還可以將充電速度提高20-25%。針對這一專業領域的新配方預示著進一步的發展機會。
         
        電動化 一往無前
         
        無論車輛電氣化如何發展,混合動力車的差異化發動機和變速箱油以及BEV使用的ETF仍然可以提供持久的性能和保護,它們依然有機會推動潤滑油銷售增長和盈利能力。
         
        眾多的EV供應鏈也將推動油液市場的增長。無論是為生產電池而開采礦物的采礦設備、產生可持續能源并為其充電的風力渦輪機,還是讓電動汽車在路上行駛的快速充電基礎設施,潤滑油都將繼續成為推動因素和性能提升因素。
         
        參考:
        1 ACEA - 歐洲汽車制造商協會(2020年第4季度). New passenger car registrations by fuel type in the European Union.(歐盟按燃油類型劃分的新乘用車注冊量)
        2 交通與環境 (2020). Mission (almost) accomplished.(任務 (幾乎) 已完成)
        3 Deloitte LLP (2020). Electric Vehicles: setting a course for 2030.(電動汽車:2030年目標)
        4 Ricardo (2020). BEV Technology Efficiency Estimates - for Afton Chemical.(BEV技術效率評估 - 雅富頓化學公司)
        5 Lehman, R., Petuchow, A., et al (2020), MDPI. Fluid Choice Based on Thermal Model and Performance Testing for Direct Cooled Electric Drive.(基于熱模型和性能測試的直冷式電驅動油液選擇)
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