MOTORISATION D'UN VEHICULE

La présente invention concerne le domaine des compositions pour lubrifier et refroidir un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride. Elle vise en particulier à proposer une composition dotée à la fois de propriétés de lubrification et de refroidissement pour un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride, notamment pour le refroidissement et la lubrification d'un moteur électrique.

L'évolution des normes internationales pour la réduction des émissions de C0 ₂ , mais également pour la diminution de la consommation d'énergie, pousse les constructeurs automobiles à proposer des solutions alternatives aux moteurs à combustion.

L'une des solutions identifiées par les constructeurs automobiles consiste à remplacer les moteurs à combustion par des moteurs électriques. Les recherches pour la réduction des émissions de CO2 ont donc mené au développement des véhicules électriques par un certain nombre de compagnies automobiles.

Par « véhicule électrique » au sens de la présente invention, on entend un véhicule comprenant un moteur électrique comme unique moyen de propulsion à l'inverse d'un véhicule hybride qui comprend un moteur à combustion et un moteur électrique comme moyens de propulsion combinés.

Par « système de motorisation » au sens de la présente invention, on entend un système comprenant les pièces mécaniques nécessaires à la propulsion d'un véhicule électrique. Le système de motorisation englobe ainsi plus particulièrement un moteur électrique, une batterie et éventuellement une transmission.

D'une manière générale, il est nécessaire de mettre en œuvre, dans les véhicules électriques ou hybrides, des compositions pour répondre à la double contrainte de refroidissement et de lubrification des différentes pièces du système de motorisation. Ces exigences sont typiquement remplies par la mise en œuvre de deux moyens distincts, des compositions lubrifiantes d'une part, et des fluides de refroidissement d'autre part.

Ainsi, des compositions lubrifiantes, dites encore « les lubrifiants », sont communément mises en œuvre dans les moteurs à des fins principales de réduction des forces de frottement entre les différentes pièces métalliques en mouvement dans les moteurs. Elles sont en outre efficaces pour prévenir une usure prématurée voire un endommagement de ces pièces, et en particulier de leur surface.

Pour ce faire, une composition lubrifiante est classiquement composée d'une ou plusieurs huiles de base, auxquelles sont généralement associés plusieurs additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes des huiles de base, comme par exemple des additifs modificateurs de frottement.

D'autre part, les moteurs électriques génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement. Si la quantité de chaleur générée est supérieure à la quantité de chaleur normalement dissipée à l'environnement, il est nécessaire d'assurer un refroidissement du moteur. De manière générale, le refroidissement s'effectue sur une ou plusieurs parties du moteur générant de la chaleur et/ou les parties du moteur sensibles à la chaleur, afin d'éviter d'atteindre des températures dangereuses.

Traditionnellement, il est connu de refroidir les moteurs électriques par air, généralement par convection forcée. Cette méthode de refroidissement présente l'avantage d'éviter la préparation d'un fluide de refroidissement spécifique. Cependant, avec l'apparition de moteurs de plus en plus petits et dont la puissance est de plus en plus grande, cette méthode de refroidissement n'est plus suffisante surtout de par l'efficacité limitée de l'air pour le refroidissement.

Il a également été proposé des méthodes de refroidissement du moteur par eau. Bien que la capacité calorifique de l'eau soit élevée, il n'est pas possible d'envisager un refroidissement direct par contact de l'eau avec le moteur électrique à cause de la conductivité électrique de l'eau. Ainsi, le système de refroidissement nécessite l'installation d'une enveloppe externe, ce qui augmente considérablement le volume du moteur.

Des méthodes alternatives de refroidissement d'un moteur électrique par jet d'huile ont également déjà été étudiées.

Liu et al. (EVS28, « Comparison of Thermal Performance between Direct Coil Cooling and Water Jacket Coolingfor Electric Traction Motor based on Lumped parameter Themal Network and Expérimentation », International Electric Véhicule Symptosium and Exhibition) comparent ainsi, par des méthodes analytiques et expérimentales, les performances thermiques d'un système classique de refroidissement par eau via une enveloppe externe de refroidissement et celles d'un flux direct d'huile pour un moteur de traction électrique. Bennion et al. (« Convective Heat Transfer Coefficients of Automatic Transmission Fluid Jets with Implications for Electric Machine Thermal Management », National Renewable Energy Laboratory) étudient plus précisément les paramètres influençant les coefficients de transfert thermique par convection pour le refroidissement opéré par jet d'un fluide pour transmission automatique (ATF) sur des surfaces représentatives des enroulements bobinés d'un moteur électrique.

WO 2011/113851 décrit l'utilisation d'une composition lubrifiante comprenant une huile de base, préférentiellement une polyalphaoléfme (PAO) ou du GTL, pour refroidir un moteur électrique de véhicule hybride ou de véhicule équipé d'un système de récupération de l'énergie cinétique (en langue anglaise « Kinetic Energy Recovery System », ou KERS). En revanche, les compositions décrites étant optimisées pour des moteurs de véhicules hybrides ou de systèmes KERS, elles présenteront des propriétés de refroidissement insuffisantes pour une mise en œuvre dans un système de motorisation entièrement électrique. En effet, un moteur d'un véhicule électrique est soumis à des sollicitations bien plus importantes qu'un moteur électrique d'un véhicule hybride, de par une fréquence d'utilisation plus élevée, ce qui implique l'utilisation d'une huile avec des propriétés de refroidissement accrues.

Quant au document EP 2 520 637, il décrit une composition lubrifiante comprenant au moins un ester ou un éther pour le refroidissement d'un moteur électrique et la lubrification d'engrenages. Cependant, il est connu que les esters peuvent présenter une instabilité à l'oxydation. De plus, les esters peuvent poser des problèmes de compatibilité avec les vernis et les joints couramment utilisés dans les moteurs électriques, ce qui provoque une détérioration de ces derniers. En particulier, le bobinage d'un moteur électrique est généralement revêtu d'un vernis. Une composition lubrifiante étant en contact direct avec le bobinage, il est primordial que celle-ci soit inerte vis-à-vis de ce vernis.

On peut encore citer le document JP 2012/184360 qui décrit une composition lubrifiante comprenant une huile de base synthétique et un composé fluoré pour le refroidissement d'un moteur électrique. Cependant, les hydrochlorofluorocarbures présents dans ces compositions sont des gaz organiques ayant un impact négatif important sur la couche d'ozone et sont de puissants gaz à effet de serre. Les gaz fluorés font également l'objet de plusieurs réglementations visant à en limiter fortement l'utilisation. A l'heure actuelle, au regard des limitations évoquées ci-dessus à l'égard des compositions de refroidissement, les systèmes de motorisation des véhicules électriques proposés par les constructeurs sont, à ce jour, pour l'essentiel, refroidis par de l'air, par de l'eau ou par des compositions comprenant de l'eau et un glycol.

Pour des raisons évidentes d'économie et de facilité de mise en œuvre, il serait avantageux de disposer d'une composition permettant de répondre simultanément aux besoins de lubrification et de refroidissement d'un système de motorisation (moteur, batterie, etc.) d'un véhicule électrique ou hybride.

Malheureusement, ces deux propriétés, lubrification et refroidissement, imposent à première vue des contraintes opposées. De fait, pour refroidir au mieux un moteur électrique, il est connu de mettre en œuvre des produits, comme l'eau, les plus fluides possibles. Or de tels fluides ne permettent pas d'assurer un bon niveau de lubrification. A l'inverse, les compositions de viscosité élevée, aptes à assurer un bon niveau de lubrification et de protection des organes en contact contre l'usure, présentent un potentiel refroidissant non satisfaisant.

La présente invention vise précisément à proposer une nouvelle composition permettant de satisfaire simultanément l'une et l'autre des fonctionnalités, lubrifier et refroidir, tout en palliant les inconvénients de l'art antérieur.

Plus précisément, les inventeurs ont découvert qu'il est possible d'assurer la double fonction de lubrification et de refroidissement en mettant en œuvre un mélange d'une base, formée d'une ou plusieurs huiles, choisie(s) parmi les polyalphaoléfmes, beaucoup plus fluide que les compositions lubrifiantes connues, épaissie par un ou plusieurs polymères spécifiques.

Ainsi, la présente invention décrit l'utilisation, pour refroidir et lubrifier un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride, d'une composition présentant une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 comprise entre 3 et 10 mm ² /s (cSt), et comprenant au moins :

- une huile de base, ou un mélange d'huiles de base, présentant une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 allant de 1,5 à 8,0 mm ² /s; et - au moins un polymère épaississant choisi parmi les esters polymères ; les homopolymères ou les copolymères, hydrogénés ou non-hydrogénés, linéaires ou étoilés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène ; les polyacrylates ; les polyméthacrylates, linéaires ou en peigne ; et les copolymères oléfmes, notamment les copolymères ethylène/propylène.

En particulier, la présente invention concerne, selon un premier de ses aspects, l'utilisation, pour refroidir et lubrifier un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride, d'une composition présentant une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 comprise entre 3 et 10 mm ² /s (cSt), et comprenant au moins :

- de 70 % à 90 % en masse d'huile de base, ou d'un mélange d'huiles de base, présentant une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 allant de 1,5 à 8,0 mmVs et choisie(s) parmi les polyalphaoléfïnes; et

- au moins un polymère épaississant choisi parmi les esters polymères ; les homopolymères ou les copolymères, hydrogénés ou non-hydrogénés, linéaires ou étoilés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène ; les polyacrylates ; les polyméthacrylates, linéaires ou en peigne ; et les copolymères oléfmes, notamment les copolymères ethylène/propylène.

De manière avantageuse, une composition selon l'invention, mise en œuvre dans un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hydride, permet d'accéder conjointement à de bonnes propriétés en termes de refroidissement et de lubrification des pièces du système de motorisation.

Plus particulièrement, une composition selon l'invention permet de refroidir et lubrifier un moteur électrique d'un véhicule électrique ou hybride. Elle s'avère notamment efficace pour refroidir l'électronique de puissance et/ou le rotor et/ou le stator d'un moteur électrique. Egalement, elle assure la lubrification des roulements situés entre le rotor et le stator d'un moteur électrique d'un véhicule électrique ou hybride.

Avantageusement, une composition selon l'invention permet d'assurer la lubrification de la transmission, lorsqu'elle est présente, en particulier le réducteur, d'un véhicule électrique ou hydride.

Egalement, une composition selon l'invention permet avantageusement de refroidir efficacement la batterie présente dans un véhicule électrique ou hybride.

Ainsi, de manière avantageuse, il est par exemple possible, en mettant en œuvre une unique composition selon l'invention, d'assurer à la fois le refroidissement de la batterie et la lubrification de la transmission, en particulier le réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride.

De manière avantageuse, la composition est injectée sous assez haute pression dans les zones à refroidir, le cisaillement résultant au niveau de l'injecteur permettant avantageusement de réduire la viscosité du fluide au niveau de la zone d'injection, par rapport à la viscosité cinématique au repos, et ainsi, d'accroître encore le potentiel de refroidissement de la composition.

Egalement, une composition selon l'invention présente l'avantage d'être aisée à formuler. Elle présente, outre les propriétés conjointes de refroidissement et de lubrification, une bonne stabilité, notamment à l'oxydation, ainsi que de bonnes propriétés de désaération. La composition conserve ainsi avantageusement de bonnes propriétés de refroidissement au cours du temps.

De manière avantageuse, elle présente également de bonnes propriétés anticorrosion, et permet de limiter les risques de détérioration des joints ou des vernis présents dans le système de motorisation.

Enfin, elle respecte les normes environnementales et de santé.

La présente invention concerne encore un procédé de refroidissement et de lubrification d'un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride, comprenant au moins une étape de mise en contact d'au moins une pièce mécanique dudit système avec une composition selon l'invention telle que décrite précédemment.

D'autres caractéristiques, variantes et avantages de la mise en œuvre d'une composition selon l'invention ressortiront mieux à la lecture de la description, des exemples et des figures qui suivent, donnés à titre illustratif et non limitatif de l'invention.

La figure 1 est une représentation schématique d'un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride.

La figure 2 est un graphe représentant les propriétés thermiques de compositions selon l'invention, CL1 et CL2 (respectivement · et +) et hors invention, CCI (A), testées selon les exemples 1 et 2 ci-après. Dans la suite du texte, les expressions « compris entre ... et ... », « allant de ... à ... » et « variant de ... à ... » sont équivalentes et entendent signifier que les bornes sont incluses, sauf mention contraire.

Sauf indication contraire, l'expression « comportant un(e) » doit être comprise comme « comprenant au moins un(e) ».

COMPOSITION

Comme indiqué précédemment, une composition mise en œuvre selon l'invention comprend au moins :

- de 70 % à 90 % en masse d'une huile de base, ou d'un mélange d'huiles de base, de viscosité cinématique mesurée à 100°C selon la norme ASTM D445 allant de 1,5 à 8,0 mm ² /s et choisie(s) parmi les polyalphao lé fines ; et

- un ou plusieurs polymères épaississants choisis parmi les esters polymères ; les homopolymères ou les copolymères, hydrogénés ou non- hydrogénés, linéaires ou étoilés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène ; les polyacrylates ; les polyméthacrylates (PMA), linéaires ou en peigne, et les copolymères oléfmes, notamment les copolymères ethylène/propylène.

Dans la suite du texte, on désignera sous l'appellation « base fluide », l'huile ou le mélange d'huiles de base, présentant une viscosité cinématique mesurée à 100°C selon la norme ASTM D445 allant de 1,5 à 8 mm ² /s.

Comme évoqué précédemment, la combinaison base fluide/polymère(s) épaississant(s) selon l'invention permet d'accéder à une composition présentant de bonnes propriétés de refroidissement, encore accrues par l'effet du cisaillement appliqué au niveau de l'injection, tout en satisfaisant à un comportement rhéologique, en particulier en termes de viscosité, apte à procurer de bonnes propriétés de lubrification.

Plus particulièrement, une composition selon l'invention présente une viscosité cinématique, mesurée à 100°C selon la norme ASTM D445, comprise entre 3 et 10 mm ² /s, de préférence entre 3 et 9 mm ² /s.

En particulier, la composition mise en œuvre est un fluide non newtonien. On entend dans la présente description, par « fluide newtonien », un fluide pour lequel il existe une relation linéaire entre la contrainte mécanique imposée (force exercée sur le fluide par unité de surface) et le cisaillement du fluide (c'est-à-dire gradient de vitesse du fluide). Un « fluide non-newtonien » est donc un fluide qui n'est pas un fluide newtonien.

Huiles de base

Une composition selon l'invention met en œuvre une base fluide, formée d'une ou plusieurs huiles de base, choisie(s) parmi les polyalphao lé fines et présentant une viscosité cinématique, mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445, allant de 1,5 à 8 mm ² /s, en particulier de 1,5 à 6,1 mm ² /s, plus particulièrement de 1,5 à 4,1 mm ² /s, encore plus particulièrement de 1,5 à 2,1 mmVs.

De manière générale, dans le domaine des lubrifiants, les huiles de base peuvent être choisies parmi les huiles d'origines minérales ou synthétiques appartenant aux groupes I à V selon les classes définies dans la classification API (ou leurs équivalents selon la classification ATIEL) et présentées dans le tableau A ci-dessous ou leurs mélanges.

Tableau A Les huiles de base minérales incluent tous types d'huiles de base obtenues par distillation atmosphérique et sous vide du pétrole brut, suivies d'opérations de raffinage telles qu'extraction au solvant, désalphatage, déparaffmage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition.

Des mélanges d'huiles synthétiques et minérales peuvent également être employés.

Les bases lubrifiantes mises en œuvre pour réaliser des compositions selon l'invention doivent, outre répondre au critère de viscosité précité, avoir des propriétés, notamment d'indice de viscosité, de teneur en soufre ou de résistance à l'oxydation, adaptées à une utilisation pour des systèmes de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride.

Les huiles de base peuvent également être choisies parmi les huiles synthétiques, telles certains esters d'acides carboxyliques et d'alcools, et parmi les polyalphao lé fines (PAO).

L'huile ou les huiles de base d'une composition mise en œuvre selon l'invention sont choisies parmi les polyalphao lé fines (PAO). Les PAO utilisées comme huiles de base sont par exemple obtenues à partir de monomères comprenant de 4 à 32 atomes de carbone, par exemple à partir d'octène ou de décène.

La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut varier assez largement. De manière préférée, la masse moléculaire moyenne en poids de la PAO est inférieure à 600 Da. La masse moléculaire moyenne en poids de la PAO peut également aller de 100 à 600 Da, de 150 à 600 Da, ou encore de 200 à 600 Da.

Par exemple, les PAO mises en œuvre dans le cadre de l'invention, présentant une viscosité cinématique, mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445, allant de 1,5 à 8 mm ² /s sont vendues commercialement par Ineos sous les marques Durasyn ^® 162, Durasyn ^® 164, Durasyn ^® 166 et Durasyn ^® 168.

Selon un mode de réalisation particulier, une composition mise en œuvre selon l'invention est exempte de polyalkylène glycol (PAG) obtenu par polymérisation ou copolymérisation d'oxydes d'alkylène comprenant de 2 à 8 atomes de carbone, en particulier de 2 à 4 atomes de carbone.

Selon un mode de réalisation particulier, la base fluide d'une composition mise en œuvre selon l'invention comprend une teneur strictement inférieure à 30 % massique d'huiles de base de type ester et éther, en particulier moins de 25 % massique d'huiles de base de type ester et éther, en particulier moins de 10 % massique.

En particulier, la base fluide d'une composition mise en œuvre selon l'invention est exempte d'huiles de type ester.

De préférence, une composition mise en œuvre selon l'invention comprend une base fluide formée d'une ou plusieurs huiles de base présentant une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 comprise entre 1,5 et 8 mmVs.

Autrement dit, une composition de l'invention peut être exempte d'huile de base ou mélange d'huiles de base ne répondant pas au critère de viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445, en particulier exempte d'huile ou de mélange d'huiles de base présentant une viscosité supérieure à 9 mm ² /s.

Il appartient à l'homme du métier d'ajuster la teneur en base fluide à mettre en œuvre dans une composition selon l'invention pour atteindre la viscosité souhaitée pour la composition.

Comme indiqué précédemment, la base fluide procure le potentiel refroidissant de la composition mise en œuvre selon l'invention. En particulier, la fluidité de la base assure de bonnes propriétés de refroidissement lors de la mise en œuvre de la composition pour un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hydride.

Les propriétés de refroidissement de la composition mise en œuvre sont encore avantageusement accrues par le cisaillement appliqué à la composition au niveau de l'injection qui amène le fluide à un niveau de viscosité plus faible qu'au repos. Ainsi, de manière avantageuse, l'impact de la mise en œuvre de polymères épaississants selon l'invention sur la capacité de refroidissement de la composition est maîtrisé.

Une composition lubrifiante peut comprendre de 60 % à 90 % en masse, d'huile de base, ou mélange d'huiles de base, présentant une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 allant de 1,5 à 8 mm ² /s, par rapport au poids total de la composition.

Une composition mise en œuvre selon l'invention comprend plus particulièrement de 70 % à 90 % en masse, de préférence de 80 % à 90 % en masse d'huile de base, ou mélange d'huiles de base, présentant une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 allant de 1,5 à 8 mm ² /s, par rapport au poids total de la composition.

Polymères épaississants

Une composition utilisée selon l'invention comprend en outre un ou plusieurs polymères, dits polymères épaississants.

Le ou les polymères sont choisis pour leur capacité à épaissir la base fluide selon l'invention pour assurer les propriétés de lubrification souhaitées pour la composition.

Les polymères épaississants selon l'invention peuvent être notamment choisis parmi les polymères dits « améliorants de l'indice de viscosité » (VI) ».

De tels polymères améliorants l'indice de viscosité sont par exemple décrits dans les documents WO 9418288, EP 2 363 454, EP 2 164 885, EP 0 699 694, WO 2007/003238 et WO 2007/025837.

Il est entendu que le ou lesdits polymères épaississants sont distincts de l'huile ou desdites huiles de base telles que décrites précédemment.

En particulier, il peut s'agir de polymères choisis parmi les esters polymères ; les homopolymères ou les copolymères, linéaires ou étoilés, hydrogénés ou non- hydrogénés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène ; les polyacrylates ; les polyméthacrylates, linéaires ou en peigne, et les copolymères oléfmes, notamment les copolymères ethylène/propylène.

De préférence, le polymère épaississant peut être plus particulièrement choisi parmi les polyméthacrylates, linéaires ou en peigne, les copolymères hydrogénés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène, linéaires ou étoilés, et leurs mélanges.

Avantageusement, le polymère épaississant peut être plus particulièrement choisi parmi les polyméthacrylates en peigne, les copolymères hydrogénés, étoilés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène, et leurs mélanges.

Par exemple, les polymères polyméthacrylates en peigne au sens de l'invention sont décrits dans les demandes de brevet, EP 2 164 885, EP 0 699 694, WO 2007/003238 et WO 2007/025837 ; et les structures et définitions de ces polymères tels que décrits dans ces documents sont incorporées dans la description de la présente demande.

Les polymères polyméthacrylates en peigne au sens de l'invention sont par exemple vendus commercialement par Evonik sous la marque Viscoplex ^® 3-200. Par exemple également, les copolymères hydrogénés étoilés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène, au sens de l'invention, sont décrits dans la demande de brevet EP 2 363 454 et les structures et définitions de ces polymères tels que décrits dans EP 2 363 454 sont incorporées dans la description de la présente demande.

Les copolymères hydrogénés, étoilés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène, au sens de l'invention sont par exemple vendus par Infïneum sous la marque SV ^® 261.

La mise en œuvre du ou des polymère(s) épaississant(s) assure un épaississement de la composition adéquat pour procurer, lors de sa mise en œuvre pour un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride, un niveau de protection anti-usure, c'est- à-dire de lubrification, satisfaisant, sans pour autant affecter le potentiel de refroidissement de la composition.

En particulier, la teneur en polymère(s) épaississant(s) dans une composition selon l'invention est de 0,5 % à 10 % en masse, par rapport à la masse totale de la composition, de préférence de 1 % à 8 % en masse, plus préférentiellement de 1,5 % à 5 % en masse.

Cette quantité s'entend en quantité de matière active de polymère. En effet, le polymère utilisé dans le cadre de la présente invention peut se présenter sous la forme d'une dispersion dans une ou plusieurs huile(s) minérale(s) ou synthétique(s).

En particulier également, une composition utilisée selon l'invention peut comprendre de 1 à 25 % en masse, de préférence de 2 à 20 % en masse, plus préférentiellement de 4 à 20 % en masse de polymère(s) épaississant(s) dilué(s) dans une ou plusieurs huile(s) de base, par rapport au poids total de la composition.

Il appartient à l'homme du métier d'ajuster les proportions des différents constituants de la composition, notamment de la base fluide et des polymères épaississants pour accéder à la viscosité requise selon l'invention.

Selon un mode de réalisation particulier, une composition utilisée selon l'invention comprend au moins une huile de base choisie parmi les PAO et au moins un polymère choisi parmi les polyméthacrylates en peigne, les copolymères hydrogénés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène, étoilés, et leurs mélanges. En particulier, lorsque l'huile de base est choisie parmi les PAO, elle est associée, dans une composition utilisée selon la présente invention, à au moins un polymère choisi parmi les polyméthacrylates peignes.

En particulier également, lorsque l'huile de base est choisie parmi les PAO, elle est associée, dans une composition utilisée selon la présente invention, à au moins un polymère choisi parmi les copolymères hydrogénés, du styrène, du butadiène et de l'isoprène, étoilés.

Selon une variante de réalisation, une composition mise en œuvre selon l'invention est formée, autrement dit consiste en un mélange :

- d'une huile de base, ou mélange d'huiles de base, présentant une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 allant de 1,5 à 8 mm ² /s ; et

- d'un ou plusieurs polymères épaississants tels que définis précédemment.

De préférence, une composition mise en œuvre selon l'invention est formée :

- d'une ou plusieurs huiles de base présentant une viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ASTM D445 allant de 1,5 à 8 mm ² /s; et

- d'un ou plusieurs polymères épaississants tels que définis précédemment.

Alternativement, une composition mise en œuvre peut comprendre en outre un ou plusieurs additifs tels que définis plus précisément dans la suite du texte.

Additifs

Les additifs pouvant être incorporés à une composition selon l'invention peuvent être choisis parmi les modificateurs de frottements, les détergents, les additifs anti-usure, les additifs extrême-pression, les dispersants, les antioxydants, les améliorants du point d'écoulement, les anti-mousse et leurs mélanges.

Il est entendu que la nature et la quantité d'additifs mis en œuvre sont choisies de manière à ne pas affecter les propriétés combinées de lubrification et de pouvoir refroidissant de la composition selon l'invention.

Ces additifs peuvent être introduits isolément et/ou sous la forme d'un mélange à l'image de ceux déjà disponibles à la vente pour les formulations de lubrifiants commerciaux pour moteurs de véhicules, de niveau de performance tels que définis par l'ACEA (Association des Constructeurs Européens d'Automobiles) et/ou TAPI (American Petroleum Institute), bien connus de l'homme du métier.

Les additifs anti-usure et les additifs extrême pression protègent les surfaces en frottement par formation d'un film protecteur adsorbé sur ces surfaces.

Il existe une grande variété d'additifs anti-usure. De manière préférée pour la composition lubrifiante selon l'invention, les additifs anti-usure sont choisis parmi des additifs phospho-soufrés comme les alkylthiophosphates métalliques, en particulier les alkylthiophosphates de zinc, et plus spécifiquement les dialkyldithiophosphates de zinc ou ZnDTP. Les composés préférés sont de formule Zn((SP(S)(OR ² )(OR ³ )) ₂ , dans laquelle R ² et R ³ , identiques ou différents, représentent indépendamment un groupement alkyle, préférentiellement un groupement alkyle comportant de 1 à 18 atomes de carbone.

Les phosphates d' aminés sont également des additifs anti-usure qui peuvent être employés dans une composition selon l'invention. Toutefois, le phosphore apporté par ces additifs peut agir comme poison des systèmes catalytiques des automobiles car ces additifs sont générateurs de cendres. On peut minimiser ces effets en substituant partiellement les phosphates d'amines par des additifs n'apportant pas de phosphore, tels que, par exemple, les polysulfures, notamment les oléfmes soufrées.

Une composition utilisée selon l'invention peut comprendre de 0,01 à 6 % en masse, préférentiellement de 0,05 à 4 % en masse, plus préférentiellement de 0,1 à 2 % d'additifs anti-usure et d'additifs extrême-pression, en masse par rapport à la masse totale de composition.

Selon un mode de réalisation particulier, une composition utilisée selon l'invention est exempte d'additifs anti-usure et d'additifs extrême-pression. En particulier, une composition utilisée selon l'invention est avantageusement exempte d'additifs phosphatés.

Une composition utilisée selon l'invention peut comprendre au moins un additif modificateur de frottement. L'additif modificateur de frottement peut être choisi parmi un composé apportant des éléments métalliques et un composé exempt de cendres. Parmi les composés apportant des éléments métalliques, on peut citer les complexes de métaux de transition tels que Mo, Sb, Sn, Fe, Cu, Zn dont les ligands peuvent être des composés hydrocarbonés comprenant des atomes d'oxygène, d'azote, de soufre ou de phosphore. Les additifs modificateurs de frottement exempt de cendres sont généralement d'origine organique et peuvent être choisis parmi les monoesters d'acides gras et de polyols, les aminés alcoxylées, les aminés grasses alcoxylées, les époxydes gras, les époxydes gras de borate; les aminés grasses ou les esters de glycérol d'acide gras. Selon l'invention, les composés gras comprennent au moins un groupement hydrocarboné comprenant de 10 à 24 atomes de carbone.

Une composition utilisée selon l'invention peut comprendre de 0,01 à 2 % en masse ou de 0,01 à 5 % en masse, préférentiellement de 0,1 à 1,5 % en masse ou de 0,1 à 2 % en masse d'additif modificateur de frottement, par rapport à la masse totale de la composition.

De manière avantageuse, une composition selon l'invention est exempte d'additif modificateur de frottement. Une composition utilisée selon l'invention peut comprendre au moins un additif antioxydant.

L'additif antioxydant permet généralement de retarder la dégradation de la composition en service. Cette dégradation peut notamment se traduire par la formation de dépôts, par la présence de boues ou par une augmentation de la viscosité de la composition.

Les additifs antioxydants agissent notamment comme inhibiteurs radicalaires ou destructeurs d'hydropéroxydes. Parmi les additifs antioxydants couramment employés, on peut citer les additifs antioxydants de type phénolique, les additifs antioxydants de type aminé, les additifs antioxydants phosphosoufrés. Certains de ces additifs antioxydants, par exemple les additifs antioxydants phosphosoufrés, peuvent être générateurs de cendres. Les additifs antioxydants phénoliques peuvent être exempt de cendres ou bien être sous forme de sels métalliques neutres ou basiques. Les additifs antioxydants peuvent notamment être choisis parmi les phénols stériquement encombrés, les esters de phénol stériquement encombrés et les phénols stériquement encombrés comprenant un pont thioéther, les diphénylamines, les diphénylamines substituées par au moins un groupement alkyle en Ci- C12, les Ν,Ν'-dialkyle-aryle-diamines et leurs mélanges.

De préférence selon l'invention, les phénols stériquement encombrés sont choisis parmi les composés comprenant un groupement phénol dont au moins un carbone vicinal du carbone portant la fonction alcool est substitué par au moins un groupement alkyle en Ci- Cio, de préférence un groupement alkyle en Ci-C ₆ , de préférence un groupement alkyle en C ₄ , de préférence par le groupement ter-butyle.

Les composés aminés sont une autre classe d'additifs antioxydants pouvant être utilisés, éventuellement en combinaison avec les additifs antioxydants phénoliques. Des exemples de composés aminés sont les aminés aromatiques, par exemple les aminés aromatiques de formule NR ⁴ R ⁵ R ⁶ dans laquelle R ⁴ représente un groupement aliphatique ou un groupement aromatique, éventuellement substitué, R ⁵ représente un groupement aromatique, éventuellement substitué, R ⁶ représente un atome d'hydrogène, un groupement alkyle, un groupement aryle ou un groupement de formule R ⁷ S(0) _z R ⁸ dans laquelle R ⁷ représente un groupement alkylène ou un groupement alkenylène, R ⁸ représente un groupement alkyle, un groupement alcényle ou un groupement aryle et z représente 0, 1 ou 2.

Des alkyl phénols sulfurisés ou leurs sels de métaux alcalins et alcalino -terreux peuvent également être utilisés comme additifs antioxydants.

Une autre classe d'additifs antioxydants est celle des composés cuivrés, par exemples les thio- ou dithio-phosphates de cuivre, les sels de cuivre et d'acides carboxyliques, les dithiocarbamates, les sulphonates, les phénates, les acétylacétonates de cuivre. Les sels de cuivre I et II, les sels d'acide ou d'anhydride succiniques peuvent également être utilisés.

Une composition utilisée selon l'invention peut contenir tous types d'additifs antioxydants connus de l'homme du métier.

De manière avantageuse, une composition utilisée selon l'invention comprend au moins un additif antioxydant exempt de cendres.

Une composition utilisée selon l'invention peut comprendre de 0,5 à 2 % en masse d'au moins un additif antioxydant, par rapport à la masse totale de la composition.

Une composition utilisée selon l'invention peut également comprendre au moins un additif détergent.

Les additifs détergents permettent généralement de réduire la formation de dépôts à la surface des pièces métalliques par dissolution des produits secondaires d'oxydation et de combustion. Les additifs détergents utilisables dans une composition utilisée selon l'invention sont généralement connus de l'homme de métier. Les additifs détergents peuvent être des composés anioniques comprenant une longue chaîne hydrocarbonée lipophile et une tête hydrophile. Le cation associé peut être un cation métallique d'un métal alcalin ou alcalino -terreux.

Les additifs détergents sont préférentiellement choisis parmi les sels de métaux alcalins ou de métaux alcalino-terreux d'acides carboxyliques, les sulfonates, les salicylates, les naphténates, ainsi que les sels de phénates. Les métaux alcalins et alcalino-terreux sont préférentiellement le calcium, le magnésium, le sodium ou le baryum.

Ces sels métalliques comprennent généralement le métal en quantité stœchiométrique ou bien en excès, donc en quantité supérieure à la quantité stœchiométrique. Il s'agit alors d'additifs détergents surbasés ; le métal en excès apportant le caractère surbasé à l'additif détergent est alors généralement sous la forme d'un sel métallique insoluble dans l'huile, par exemple un carbonate, un hydroxyde, un oxalate, un acétate, un glutamate, préférentiellement un carbonate.

Une composition utilisée selon l'invention peut par exemple comprendre de 2 à 4 % en masse d'additif détergent, par rapport à la masse totale de la composition.

Une composition utilisée selon l'invention peut également comprendre au moins un additif abaisseur de point d'écoulement.

En ralentissant la formation de cristaux de paraffine, les additifs abaisseurs de point d'écoulement améliorent généralement le comportement à froid de la composition.

Comme exemple d'additifs abaisseurs de point d'écoulement, on peut citer les polyméthacrylates d'alkyle, les polyacrylates, les polyarylamides, les polyalkylphénols, les polyalkylnaphtalènes, les polystyrènes alkylés.

Egalement, une composition utilisée selon l'invention peut comprendre au moins un agent dispersant.

L'agent dispersant peut être choisi parmi les bases de Mannich, les succinimides et leurs dérivés.

Une composition utilisée selon l'invention peut par exemple comprendre de 0,2 à 10 % en masse d'agent dispersant, par rapport à la masse totale de la composition. APPLICATION

Comme indiqué précédemment, une composition telle que décrite précédemment peut être mise en œuvre, de par ses propriétés conjointes en termes de refroidissement et de lubrification, à la fois comme lubrifiant et fluide de refroidissement pour un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride.

En particulier, l'invention concerne l'utilisation d'une composition telle que définie précédemment pour refroidir et lubrifier un moteur électrique d'un véhicule électrique ou hybride, et ses différentes parties notamment en mouvement. L'invention s'applique aussi à la batterie d'un véhicule électrique ou hybride.

Comme représenté schématiquement en Figure 1, le système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride, comprend notamment la partie moteur électrique (1). Celui-ci comprend typiquement une électronique de puissance (11) reliée à un stator (13) et un rotor (14).

Le stator comprend des bobines, en particulier des bobines de cuivre, qui sont alimentées alternativement par un courant électrique. Ceci permet de générer un champ magnétique tournant. Le rotor comprend lui-même des bobines, des aimants permanents ou d'autres matériaux magnétiques, et est mis en rotation par le champ magnétique tournant.

L'électronique de puissance (11), le stator (13) et le rotor (14) d'un moteur électrique (1) sont des pièces dont la structure est complexe et génère une forte quantité de chaleur au cours du fonctionnement du moteur. Il est donc impératif d'assurer un refroidissement du moteur électrique, en particulier de l'électronique de puissance.

Egalement, le roulement (12), généralement intégré entre le stator (13) et le rotor (14), est soumis à de fortes contraintes mécaniques et pose des problèmes d'usure par fatigue. Il est donc nécessaire de lubrifier le roulement afin d'augmenter sa durée de vie.

La composition mise en œuvre selon l'invention, telle que décrite précédemment, permet d'assurer au sein d'un véhicule électrique ou hybride, à la fois la fonction de lubrification et de protection des organes en contact contre l'usure et la fonction de refroidissement.

Ainsi, l'invention concerne en particulier l'utilisation d'une composition telle que décrite précédemment pour refroidir et lubrifier un moteur électrique d'un véhicule électrique ou hybride. En particulier, elle permet de refroidir l'électronique de puissance et/ou le rotor et/ou le stator du moteur électrique. Elle assure également une lubrification des roulements situés entre le rotor et le stator d'un moteur électrique d'un véhicule électrique ou hybride.

Un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride peut également comprendre une transmission, et en particulier un réducteur de vitesse (3) qui permet de réduire la vitesse de rotation en sortie du moteur électrique et d'adapter la vitesse transmise aux roues, permettant dans le même temps de contrôler la vitesse du véhicule.

Ce réducteur est soumis à de fortes contraintes en friction et nécessite donc d'être lubrifié de manière appropriée afin d'éviter qu'il ne soit endommagé trop rapidement.

Ainsi, l'invention concerne encore la mise en œuvre d'une composition telle que décrite précédemment pour lubrifier la transmission, en particulier, le réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride.

Avantageusement, une composition selon l'invention peut ainsi être utilisée pour lubrifier et refroidir à la fois le moteur électrique et la transmission, en particulier le réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride.

Comme évoqué précédemment, le moteur électrique est typiquement alimenté par une batterie électrique (2). Les batteries lithium- ion sont les plus répandues dans le domaine des véhicules électriques. Le développement de batteries de plus en plus puissantes et dont la taille est de plus en plus réduite implique l'apparition du problème de refroidissement de cette batterie. En effet, dès lors que la batterie dépasse des températures de l'ordre de 50 à 60°C, il existe un fort risque d'inflammation, voire d'explosion, de la batterie. Il existe également un besoin de maintenir la batterie à une température supérieure à environ 20 à 25°C afin d'éviter que la batterie ne se décharge trop rapidement et afin de prolonger sa durée de vie.

Une composition de l'invention peut ainsi être mise en œuvre pour refroidir la batterie d'un véhicule électrique ou hybride.

Il est entendu que les utilisations décrites ci-dessus peuvent être combinées, une composition telle que décrite précédemment pouvant être utilisée à la fois à titre de lubrifiant et de fluide de refroidissement pour le moteur, la batterie et la transmission d'un véhicule électrique ou hybride. Ainsi, l'invention présente l'avantage de permettre la mise en œuvre d'une unique composition associant les propriétés de lubrification et de refroidissement, à titre de lubrifiant et de fluide de refroidissement dans un véhicule électrique ou hydride.

L'invention concerne encore un procédé de refroidissement et de lubrification d'un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride comprenant au moins une étape de mise en contact d'au moins une pièce mécanique du moteur électrique et/ou de la batterie et/ou de la transmission avec une composition telle que définie ci-dessus.

L'ensemble des caractéristiques et préférences décrites pour la composition utilisée selon l'invention ainsi que pour ses utilisations s'applique également à ce procédé.

Le refroidissement par une composition utilisée selon l'invention peut être mise en œuvre par toute méthode connue de l'homme du métier.

Comme exemples de mise en œuvre directe, on peut citer le refroidissement par jet, par sprayage ou encore par formation d'un brouillard à partir de la composition selon l'invention sous pression et par gravité, en particulier sur le bobinage du rotor et/ou du stator.

De manière avantageuse, la composition est injectée par jet sous assez haute pression dans les zones à refroidir du système de motorisation, comme par exemple décrit dans les publications Liu et al. et Bennion et al. précitées. Avantageusement, le cisaillement résultant de cette injection permet de réduire la viscosité du fluide au niveau de la zone d'injection, par rapport à la viscosité cinématique au repos, et ainsi, d'accroître encore le potentiel refroidissement de la composition.

De plus, des systèmes de circulation d'huile couramment utilisés dans les moteurs électriques peuvent être employés, comme par exemple décrit dans le document WO 2015/116496.

Selon l'invention, les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la composition selon l'invention, permettent de définir des utilisations selon l'invention qui sont également particulières, avantageuses ou préférées.

L'invention va maintenant être décrite au moyen des exemples suivants, donnés bien entendu à titre illustratif et non limitatif de l'invention. EXEMPLES

EXEMPLE 1

Préparation de compositions lubrifiantes selon l'invention (CL) et de compositions comparatives (CC)

On mélange les différents composants des compositions en fonction de la nature et des quantités de produits (exprimées en pourcentage massique) présentés dans le tableau 1 suivant.

polymère polyméthacrylate en peigne vendu commercialement par Evonik

sous la marque Viscoplex ^® 3-200 ;

copolymère hydrogéné, étoilé, du styrène, du butadiène et de l'isoprène vendu par Infineum sous la marque SV ^® 261.

TABLEAU 1

Les caractéristiques des compositions ainsi préparées sont présentées dans le tableau 2.

* viscosité cinématique mesurée à 100 °C selon la norme ISO3104

TABLEAU 2 EXEMPLE 2

Mesures des propriétés thermiques des compositions selon l'invention

Un moyen de mesurer les propriétés thermiques d'un fluide consiste à mesurer le coefficient d'échange thermique du fluide (transfert thermique par unité de surface et de température). Un fluide présentant un coefficient d'échange thermique plus important possède de meilleures propriétés en refroidissement.

Un essai permettant de mesurer le coefficient d'échange thermique de chacune des compositions décrites dans le tableau 1 a été effectué.

Le principe de l'essai consiste à projeter un jet d'huile à l'aide d'un gicleur perpendiculairement sur une plaque métallique chauffée par induction. Une caméra thermique, placée au-dessus de la plaque, enregistre le profil de température lors de la projection de l'huile. A partir des valeurs de variation de la température sur la plaque, il est alors possible de calculer le coefficient d'échange thermique moyen de la composition.

Il est possible de faire varier différents paramètres, en particulier la température de la plaque, la taille du gicleur et la pression à laquelle l'huile est projetée. La mesure du coefficient thermique est effectuée à différentes distances du point d'impact du jet sur la plaque métallique, cette distance correspondant au rayon. Les conditions de l'essai sont décrites dans le tableau 3 ci-dessous.

TABLEAU 3 Les résultats obtenus sont représentés sur le graphe en figure 2.

En ordonnée sont représentées les différentes températures (en degrés Celsius) relevées sur la plaque chauffante ; et en abscisse sont représentés les rayons correspondant aux différentes distances (en mètre) du point d'impact du jet sur la plaque métallique.

On remarque sur la figure 2 qu'à partir d'un rayon de 0,01 m, il y a une différence significative, d'au moins 5°C entre les températures relevées sur la plaque chauffante sur laquelle ont été projetées respectivement les compositions selon l'invention (CL1, · et CL2, +) et la composition comparative (CCI, A). Ceci implique donc que les compositions selon l'invention permettent de mieux refroidir la plaque chauffante et de maintenir une température stable par rapport aux compositions comparatives ne comprenant pas de polymère épaississant.

Par conséquent, les compositions selon l'invention permettent, non seulement de lubrifier, mais également de refroidir un système de motorisation d'un véhicule électrique ou hybride.