TITRE : COMPOSITION LUBRIFIANTE POUR VEHICULES ELECTRIQUES

DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION

La présente invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes pour véhicule électrique ou hybride. Elle concerne plus particulièrement l’amélioration de la résistivité et de la durabilité de compositions lubrifiantes mises en œuvre dans des véhicules électriques ou hybrides.

ETAT DE LA TECHNIQUE

L’évolution des normes internationales pour la réduction des émissions de C02, 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.

D’une manière générale, il est nécessaire de mettre en œuvre, dans les véhicules, des compositions lubrifiantes, dites encore « des lubrifiants », à des fins principales de réduction des forces de frottement entre les différentes pièces du système de propulsion du véhicule, notamment entre les pièces métalliques en mouvement dans les moteurs. Ces compositions lubrifiantes sont en outre efficaces pour prévenir une usure prématurée voire un endommagement de ces pièces, et en particulier de leur surface.

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 d’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.

Ce refroidissement pourra se faire par un refroidissement direct ou un refroidissement indirect. En raison de l’augmentation grandissante de la densité de puissance des moteurs électriques, il sera nécessaire de développer et d’améliorer le mode de refroidissement direct du moteur électrique où le fluide lubrifiant de la partie transmission servira également à refroidir les parties chaudes du moteur électrique. On peut citer en exemple le véhicule Tesla Model S, dans lequel le lubrifiant du réducteur circule également dans le rotor creux du moteur électrique pour refroidir les têtes de bobine statoriques via plusieurs jets d’huile. Pour ce faire, une composition lubrifiante est classiquement composée d’une ou plusieurs huile(s) de base, auxquelles sont généralement associés plusieurs additifs dédiés à stimuler les performances lubrifiantes de l’huile de base, comme par exemple des additifs modificateurs de frottement.

Pour des raisons 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 propulsion (moteur, batterie, etc.) d'un véhicule électrique ou hybride. Malheureusement, ces deux propriétés, lubrification et refroidissement, imposent à première vue des contraintes opposées.

Un type de performance particulièrement utile pour une composition lubrifiante des systèmes de propulsion de véhicules électriques ou hybrides consiste à présenter de bonnes propriétés de résistance à l’usure, propriétés faisant partie systématiquement des prérogatives à respecter dans les cahiers des charges des constructeurs.

En outre, ce type de composition lubrifiante doit pouvoir refroidir les systèmes de propulsion de véhicules électriques ou hybrides. Le lubrifiant doit en outre présenter des propriétés isolantes afin d’éviter toute défaillance au niveau des composants électriques. En particulier, un lubrifiant conducteur peut entraîner un risque de fuite de courant électrique au niveau du bobinage du stator et rotor, ce qui réduit ainsi l’efficacité des systèmes de propulsion, et crée une éventuelle surchauffe au niveau des composants électriques, allant même jusqu’à détériorer le système. Il est donc crucial, dans le cadre de la mise en œuvre de lubrifiants pour systèmes de propulsion de véhicules électriques ou hybrides, que les lubrifiants aient des bonnes propriétés « électriques » en plus de propriétés lubrifiantes.

C’est donc un objet de la présente invention que de fournir une nouvelle composition lubrifiante, particulièrement utile pour les véhicules électriques ou hybrides, dont les propriétés de durabilité et de résistivité électrique sont améliorées.

RESUME DE L’INVENTION

Plus précisément, la présente invention concerne une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base et au moins un additif choisi parmi les additifs anti usure, les additifs extrême-pression, les antioxydants, les additifs anticorrosion, les additifs désactivateur métallique, les anti-mousses, les dispersants et leurs mélanges, ladite composition ayant une teneur en bore inférieure ou égale à 100 ppm en poids et une teneur en azote strictement supérieure à 100 ppm en poids et inférieure ou égale à 500 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.

Selon un mode de réalisation, la teneur en bore est inférieure à 50 ppm en poids, de préférence inférieure à 10 ppm en poids, et/ou la teneur en azote va de 200 à 500 ppm en poids, de préférence de 300 à 490 ppm en poids. Selon un mode de réalisation, la composition selon l’invention comprend au moins 70 % en poids d’huile(s) de base, de préférence de 75 à 99 % en poids d’huile(s) de base, préférentiellement de 80 à 98% en poids d’huile(s) de base, plus préférentiellement de 85 à 95% en poids d’huile(s) de base, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.

Selon un mode de réalisation, la composition selon l’invention présente une viscosité cinématique à 100°C allant de 3 à 50 mm ² /s, de préférence de 4 à 25 mm ² /s, de préférence encore de 5 à 10 mm ² /s.

Selon un mode de réalisation, la composition selon l’invention présente une viscosité cinématique à -10°C allant de 200 à 600 mm ² /s, de préférence de 250 à 500 mm ² /s, de préférence encore de 275 à 400 mm ² /s.

Selon un mode de réalisation, la composition selon l’invention comprend au moins un additif dispersant comprenant de l’azote.

La présente invention concerne également l’utilisation de la composition lubrifiante selon l’invention, pour lubrifier et/ou refroidir un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.

Selon un mode de réalisation, le véhicule est un véhicule électrique.

Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention est utilisée pour lubrifier et refroidir un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.

Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention est utilisée pour lubrifier le réducteur et pour refroidir le rotor.

Par « système de propulsion » au sens de la présente invention, on entend désigner un système comprenant les pièces mécaniques nécessaires à la propulsion d’un véhicule. Dans le cadre d’un véhicule électrique, le système de propulsion englobe ainsi plus particulièrement un moteur électrique, ou l’ensemble rotor-stator de l’électronique de puissance (dédié à la régulation de la vitesse), une transmission appelée également réducteur et une batterie.

Par « véhicule électrique » au sens de la présente invention, on entend désigner 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.

La composition lubrifiante selon l’invention présente une résistivité améliorée et une durabilité améliorée.

La composition lubrifiante selon l’invention a l’avantage de pouvoir être utilisée à la fois pour lubrifier certaines pièces d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride et pour refroidir certaines pièces d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.

D’autres caractéristiques, variantes et avantages de la mise en œuvre de l’invention, ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui vont suivre, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention.

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.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES

[Fig. 1] est une représentation schématique d’un système de motorisation électrique.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION

La présente invention concerne une composition lubrifiante comprenant au moins une huile de base et au moins un additif choisi parmi les additifs anti-usure, les additifs extrême- pression, les antioxydants, les additifs anticorrosion, les additifs désactivateur métallique, les anti-mousses, les dispersants et leurs mélanges, ladite composition ayant une teneur en bore inférieure ou égale à 100 ppm en poids et une teneur en azote strictement supérieure à 100 ppm en poids et inférieure ou égale à 500 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.

La teneur en azote peut être déterminée selon la norme la NF T 60-106. Pour les autres éléments, tel que le bore, la teneur élémentaire peut être déterminée selon la norme ASTM D4951.

Huiles de base

La composition lubrifiante selon l’invention peut ainsi comprendre une ou plusieurs huiles de base.

Ces huiles de base peuvent être choisies parmi les huiles de base conventionnellement utilisées dans le domaine des huiles lubrifiantes, telles que les huiles minérales, synthétiques ou naturelles, animales ou végétales ou leurs mélanges.

Il peut s’agir d’un mélange de plusieurs huiles de base, par exemple un mélange de deux, trois, ou quatre huiles de base.

Les huiles de base des compositions lubrifiantes considérées selon l’invention peuvent être en particulier des 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 ATI EL) et présentées dans le tableau 1 ci-dessous ou leurs mélanges.

[Table 1]

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, déparaffinage au solvant, hydrotraitement, hydrocraquage, hydroisomérisation et hydrofinition.

Des mélanges d’huiles synthétiques et minérales, pouvant être biosourcées, peuvent également être employés.

Il n’existe généralement aucune limitation quant à l’emploi d’huiles de base différentes pour réaliser les compositions mises en œuvre selon l’invention, si ce n’est qu’elles doivent avoir des propriétés, notamment en termes de viscosité, d’indice de viscosité, ou de résistance à l’oxydation, adaptées à une utilisation pour des systèmes de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.

Les huiles de bases des compositions mises en œuvre selon l’invention peuvent également être choisies parmi les huiles synthétiques, telles certains esters d’acides carboxyliques et d’alcools, les polyalphaoléfines (PAO), et les polyalkylène glycol (PAG) obtenus 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.

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.

Avantageusement, l’huile ou les huiles de base de la composition selon l’invention sont choisies parmi les polyalphaoléfines (PAO), les polyalkylène glycol (PAG) et les esters d’acides carboxyliques et d’alcools.

Selon un mode de réalisation alternatif, l’huile ou les huiles de base de la composition selon l’invention peuvent être choisies parmi les huiles de base du groupe II ou III.

Selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins une huile de base du groupe II ou III et au moins une huile de base de type polyalphaoléfine.

Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre au moins 70 % en masse d’huile(s) de base par rapporté sa masse totale, de préférence de 75 à 99 % en masse d’huile(s) de base, préférentiellement de 80 à 98% en masse d’huile(s) de base, plus préférentiellement de 85 à 95% en masse d’huile(s) de base, par rapport à sa masse totale.

Additiffs )

La composition lubrifiante selon l’invention comprend au moins un additif choisi parmi les additifs anti-usure, les additifs extrême-pression, les antioxydants, les additifs anticorrosion, les additifs désactivateur métallique, les anti-mousses, les dispersants et leurs mélanges.

Ce ou ces additifs sont choisis de telle sorte que la composition lubrifiante présentera (après ajout de ce ou ces additifs) une teneur en bore inférieure ou égale à 100 ppm en poids et une teneur en azote strictement supérieure à 100 ppm en poids et inférieure ou égale à 500 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.

De préférence, la teneur en bore sera inférieure ou égale à 50 ppm en poids, de préférence encore inférieure ou égale à 10 ppm en poids.

De préférence, la teneur en azote sera supérieure ou égale à 200 ppm en poids, de préférence encore supérieure ou égale à 300 ppm en poids.

De préférence, la teneur en azote sera inférieure ou égale à 490 ppm en poids.

Selon un mode de réalisation, la teneur en bore va de 0,1 ppm à 10 ppm en poids, voire de 0,5 à 5 ppm en poids, et la teneur en azote va de 200 à 500 ppm en poids, voire de 300 à 490 ppm en poids.

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 GARI (American Petroleum Institute), bien connus de l’homme du métier.

La composition lubrifiante peut comprendre par exemple au moins un additif 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'amines 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 oléfines soufrées.

Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 15% en poids, de préférence de 0,1 à 10% en poids, préférentiellement de 1 à 5% en poids d’agent(s) anti usure, par rapport au poids total de la composition.

La composition lubrifiante peut comprendre par exemple au moins un 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 C1-C12, les N,N'-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- C10, de préférence un groupement alkyle en C1-C6, de préférence un groupement alkyle en C4, de préférence par le groupement tert-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 amines aromatiques, par exemple les amines 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 lubrifiante mise en œuvre selon l’invention peut contenir tous types d’additifs antioxydants connus de l’homme du métier.

De manière avantageuse, une composition lubrifiante mise en œuvre selon l’invention comprend au moins un additif antioxydant exempt de cendres.

Une composition lubrifiante mise en œuvre selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2 % en poids d’au moins un additif antioxydant, par rapport au poids total de la composition.

La composition lubrifiante peut comprendre par exemple au moins un additif anticorrosion.

L’additif anti-corrosion permet avantageusement de retarder ou empêcher la corrosion des pièces métalliques du système de propulsion, et en particulier du la corrosion des roulements situés entre le rotor et le stator d’un moteur électrique, généralement à base de cuivre.

Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2 % massique ou de 0,01 à 5 % massique, préférentiellement de 0,1 à 1 ,5 % massique ou de 0,1 à 2 % massique d’agent anticorrosion, par rapport au poids total de la composition. La composition lubrifiante peut comprendre par exemple au moins un additif désactivateur métallique.

L’additif désactivateur métallique peut être choisi parmi le tolutriazole, les benzotriazoles éventuellement substitués par des groupements alkyles, les triazoles éventuellement substitués par des groupements alkyles, ou du dimercaptothiadiazole.

Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2 % massique ou de 0,01 à 5 % massique, préférentiellement de 0,1 à 1 ,5 % massique ou de 0,1 à 2 % massique d’additif désactivateur métallique, par rapport au poids total de la composition.

La composition lubrifiante peut comprendre par exemple au moins un anti-mousse.

De manière préférée, l’agent antimousse est choisi parmi les polyacrylates, les cires et les polyorganosiloxanes.

Une composition lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2 % massique ou de 0,01 à 5 % massique, préférentiellement de 0,1 à 1 ,5 % massique ou de 0,1 à 2 % massique d’agent antimousse, par rapport au poids total de la composition.

La composition lubrifiante peut comprendre par exemple au moins un dispersant.

L’agent dispersant peut être choisi parmi les bases de Mannich, les succinimides, par exemple de type polyisobutylène succinimide.

Une composition lubrifiante selon l’invention peut par exemple comprendre de 0,05 à 5 % en poids d’agent(s) dispersant(s), préférentiellement de 0,1 à 3 % massique ou de 0,1 à 2 % massique d’agent dispersant, par rapport au poids total de la composition.

Additifs complémentaires

La composition lubrifiante peut également comprendre un ou plusieurs autres additifs, différents des additifs définis précédemment, par exemple choisis parmi les modificateurs de frottement, les détergents et les abaisseurs de point d’écoulement.

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 amines alcoxylées, les amines grasses alcoxylées, les époxydes gras, les époxydes gras de borate ; les amines 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 lubrifiante selon l’invention peut comprendre de 0,01 à 2 % en poids ou de 0,01 à 5 % en poids, préférentiellement de 0,1 à 1,5 % en poids ou de 0,1 à 2 % en poids d’additif modificateur de frottement, par rapport au poids total de la composition.

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 lubrifiante 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 stoechiométrique 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 lubrifiante selon l’invention peut par exemple comprendre de 0,05 à 4 % en poids d’additif détergent, par rapport au poids total de la composition.

Une composition lubrifiante selon l’invention peut également comprendre au moins un additif abaisseur du point d’écoulement, (dits encore agents « PPD » pour « Pour Point Depressant » en langue anglaise).

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. En termes de formulation d’une telle composition lubrifiante, le ou lesdits additifs(s) peuvent être additionnés à une huile ou mélange d’huiles de base, puis les autres additifs complémentaires ajoutés.

Alternativement, le ou lesdits additifs peuvent être additionnés à une formulation lubrifiante conventionnelle préexistante, comprenant notamment une ou plusieurs huiles de base, un ou plusieurs additifs complémentaires.

Alternativement, tous les additifs peuvent être formulés ensemble dans un paquet d’additifs, et le paquet d’additifs ainsi formé additionné à une huile ou mélange d’huiles de base.

La quantité totale des additifs dans la composition lubrifiante est adaptée afin d’obtenir les teneurs en bore et en azote définie dans la présente invention.

Composition lubrifiante selon l’invention

Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique, mesurée à 100°C selon la norme ISO 3104 allant de 3 à 50 mm ² /s, de préférence de 4 à 25 mm ² /s, de préférence encore de 5 à 10 mm ² /s.

Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique, mesurée à -10°C selon la norme ISO 3104 allant de 200 à 600 mm ² /s, de préférence de 250 à 500 mm ² /s, de préférence encore de 275 à 400 mm ² /s.

Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention présente une viscosité cinématique à -40°C, mesurée selon la norme ASTM D2983 allant de 3000 à 10000 mPa.s, de préférence de 4000 à 9000 mPa.s, de préférence encore de 4500 à 8800 mPa.s.

Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention comprend du calcium, en une teneur allant de 250 à 450 ppm, de préférence allant de 300 à 400 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.

Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention est substantiellement exempte de molybdène, i.e. si la composition comprend du molybdène, la composition comprendra typiquement moins de 1 ppm de molybdène.

Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention comprend du phosphore, de préférence en une teneur allant de 50 à 1000 ppm, de préférence allant de 100 à 500 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante.

Avantageusement, la composition lubrifiante selon l’invention comprend du soufre, de préférence en une teneur allant de 50 à 2000 ppm, de préférence allant de 100 à 1500 ppm en poids, par rapport au poids total de la composition lubrifiante. Ainsi, selon un mode de réalisation, la composition lubrifiante selon l’invention comprend :

- une teneur en bore allant de 0,1 ppm à 10 ppm en poids, voire de 0,5 à 5 ppm en poids, et

- une teneur en azote allant de 200 à 500 ppm en poids, voire de 300 à 490 ppm en poids, et

- une teneur en calcium allant de 150 à 1000 ppm en poids, voire de 200 à 500 ppm en poids, et

- une teneur en phosphore allant de 50 à 1000 ppm, voire de 100 à 500 ppm en poids, et

- une teneur en soufre allant de 50 à 2000 ppm, voire de 100 à 1500 ppm.

Selon un mode de réalisation avantageux de la présente invention, les valeurs de résistivité électrique mesurées à 90°C des compositions lubrifiantes selon l’invention sont comprises entre 5 et 10000 Mohm.m, de préférence encore entre 6 et 5000 Mohm.m.

Selon un mode de réalisation particulier, la composition lubrifiante selon l’invention comprend, voire est constituée de :

- une huile de base ou mélange d’huiles de base, de préférence choisies parmi les polyalphaoléfines (PAO), les polyalkylène glycol (PAG), les esters d’acides carboxyliques et d’alcools, les huiles de base du Groupe II et les huiles de base du Groupe III, préférentiellement choisies parmi les polyalphaoléfines (PAO), et les huiles de base du Groupe III ;

- au moins un additif dispersant, de préférence choisi parmi les succinimides, tels que les polyisobutylène succinimides,

- éventuellement un ou plusieurs additifs choisis parmi les additifs anti-usure, les additifs extrême-pression, les antioxydants, les additifs anticorrosion, les additifs désactivateur métallique, les anti-mousses, et leurs mélanges.

Selon un mode de réalisation particulier, la composition lubrifiante selon l’invention comprend, voire est constituée de :

- de 0,05% à 5 % en poids, de préférence de 0,1 à 3% en poids, préférentiellement de 0,1 à 2% en poids, de dispersant(s), de préférence de succinimide(s) ;

- au moins 70% en poids, de préférence de 80% à 99,95 % en poids d’huile(s) de base, de préférence choisies parmi les polyalphaoléfines (PAO), les polyalkylène glycol (PAG), les esters d’acides carboxyliques et d’alcools, les huiles de base du Groupe II et les huiles de base du Groupe III, préférentiellement parmi les polyalphaoléfines (PAO), les huiles de base du Groupe II et les huiles de base du Groupe III ;

- éventuellement de 0,1% à 10 % en poids d’un ou plusieurs additifs choisis parmi les additifs anti-usure, les additifs extrême-pression, les antioxydants, les additifs anticorrosion, les additifs désactivateur métallique, les anti-mousses, et leurs mélanges ; les teneurs étant exprimées par rapport au poids total de ladite composition lubrifiante.

Applications

La présente invention concerne également l’utilisation de la composition lubrifiante selon l’invention pour lubrifier et/ou refroidir un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride.

Selon un mode de réalisation de l’invention, la composition lubrifiante est appliquée pour lubrifier au moins un élément choisi parmi la boîte de vitesse, la transmission, le moteur, le réducteur.

La figure 1 est une représentation schématique d’un système de motorisation électrique.

Le moteur d’un véhicule électrique (1) comprend une électronique de puissance (11) reliée à un stator (13) et un rotor (14). La vitesse de rotation du rotor est très importante, ce qui implique d’ajouter un réducteur de vitesse (3) entre le moteur électrique (1) et les roues du véhicule.

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 ou des aimants permanents ou d’autres matériaux magnétiques et est mis en rotation par le champ magnétique tournant.

L’électronique de puissance, le stator et le rotor d’un moteur électrique sont des pièces dont la structure est complexe et générant une forte quantité de chaleur au cours du fonctionnement du moteur. C’est pourquoi la composition lubrifiante selon l’invention est plus spécifiquement utilisée pour refroidir l’électronique de puissance et/ou le rotor et/ou le stator du moteur électrique.

Dans un mode de réalisation préféré, l’invention concerne l’utilisation d’une composition lubrifiante telle que définie dans la présente invention pour refroidir l’électronique de puissance, le rotor et le stator du moteur électrique.

Un roulement (12) permettant de maintenir l’axe de rotation est également intégré entre le rotor et le stator. Ce roulement 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. C’est pourquoi la composition lubrifiante telle que définie ci- dessus est également utilisée pour lubrifier un moteur de véhicule électrique.

Dans un mode de réalisation préféré, l’invention concerne l’utilisation d’une composition lubrifiante telle que définie dans la présente invention pour lubrifier les roulements situés entre le rotor et le stator. Le réducteur (3), qui fait partie de la transmission, a pour rôle 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 soit endommagé trop rapidement. C’est pourquoi la composition lubrifiante telle que définie dans la présente invention est également utilisée pour lubrifier le réducteur et la transmission d’un véhicule électrique.

Dans un mode de réalisation préféré, l’invention concerne l’utilisation d’une composition lubrifiante telle que définie dans la présente invention pour lubrifier le réducteur d’un véhicule électrique.

L’invention concerne également l’utilisation d’une composition lubrifiante telle que définie dans la présente invention pour refroidir l’électronique de puissance et/ou le couple rotor/stator et lubrifier le réducteur et/ou les roulements du couple rotor/stator d’un moteur d’un véhicule électrique.

L’invention concerne également l’utilisation d’une composition lubrifiante telle que définie dans la présente invention pour refroidir la batterie d’un véhicule électrique.

En effet, le moteur électrique est 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 pour que la batterie s’enflamme voire explose. 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 de prolonger sa durée de vie. Il existe donc un besoin de maintenir la batterie à une température acceptable.

L’invention concerne également l’utilisation d’une composition telle que définie dans la présente invention pour refroidir la batterie et le moteur d’un véhicule électrique.

L’invention concerne également l’utilisation d’une composition lubrifiante telle que définie dans la présente invention pour refroidir un moteur électrique de véhicule hybride.

L’ensemble des caractéristiques et préférences décrites pour la composition lubrifiante selon l’invention s’applique également à ses utilisations.

L’invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, un procédé de lubrification et/ou de refroidissement d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, ledit procédé comprenant la mise en œuvre de la composition lubrifiante selon l’invention avec au moins une pièce métallique du système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride. Le procédé selon l’invention comprend ainsi au moins une étape au cours de laquelle la pièce métallique est lubrifiée et/ou refroidie.

Selon un mode de réalisation de l’utilisation et/ou du procédé selon l’invention, la composition lubrifiante permet à la fois de lubrifier une pièce et de refroidir une autre pièce du système de propulsion. De préférence, la composition lubrifiante selon l’invention permet de lubrifier le réducteur et de refroidir le rotor.

La composition lubrifiante selon l’invention est particulièrement avantageuse en ce qu’elle permet d’améliorer de manière significative la durabilité et la résistivité. En effet, les teneurs en bore et en azote permettent d’obtenir de manière surprenante une composition lubrifiante présentant une résistivité améliorée et une durabilité améliorée.

La résistivité de la composition lubrifiante est maintenue à un haut niveau pendant une longue durée, i.e. même après utilisation prolongée de la composition lubrifiante. Autrement dit, la résistivité de la composition lubrifiante selon l’invention se détériore moins que la résistivité de compositions lubrifiantes de l’état de la technique, ne contenant pas les teneurs revendiquées en bore et en azote.

Outre présenter une bonne résistivité, la composition lubrifiante selon l’invention présente une résistivité durable dans le temps, i.e. pendant l’utilisation (la mise en œuvre) de la composition lubrifiante dans le système de propulsion.

Selon l'invention, les caractéristiques particulières, avantageuses ou préférées de la composition lubrifiante 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 : Description des compositions lubrifiantes Quatre compositions lubrifiantes ont été testées et comparées :

- une composition lubrifiante commerciale CC1 d’un fournisseur,

- une composition lubrifiante commerciale CC2 d’un autre fournisseur,

- une composition lubrifiante selon l’invention Cl 1 comprenant environ 96,75% en poids d’huiles de base, 0,5% en poids d’un additif modificateur de viscosité, et 2.75% en poids d’un paquet d’additifs,

- une composition lubrifiante selon l’invention CI2 comprenant 91,1% en poids d’une huile de base, 5,6% en poids d’additif modificateur de viscosité, et 3.3% en poids d’un paquet d’additifs.

Les compositions lubrifiantes CM et CI2 ont été préparées par mélange des ingrédients, typiquement à une température de l’ordre de 40°C.

Le tableau 2 ci-dessous rassemble les caractéristiques des compositions.

[Tableau 2]

Exemple 2 : Etude des propriétés électriques des compositions lubrifiantes

Les propriétés électriques des compositions lubrifiantes décrites dans l’exemple 1 ont été mesurées et sont indiquées dans le tableau 3. [Tableau 3] l’huile usagée correspond à l’huile à l’issue du test GFC-Tr-41-A. Les résultats du tableau 3 montrent que la composition lubrifiante selon l’invention présente de très bonnes propriétés électriques, et en particulier une très bonne résistivité. En outre, la bonne résistivité est maintenue dans le temps puisque le test sur « huile usagée » permet de simuler l’usure de la composition lubrifiante et donc sa dégradation au cours de son utilisation, et les résultats sur huile usagée montrent que les propriétés sont maintenues, et en particulier la résistivité est maintenue dans le temps d’utilisation de la composition.

Exemple 3 : Etude des propriétés anti-usure et extrême-pression des compositions lubrifiantes

Les propriétés anti-usure et extrême-pression des compositions lubrifiantes décrites dans l’exemple 1 ont été mesurées et sont indiquées dans le tableau 4. [Tableau 4]

Les conditions des tests du tableau 4 sont les suivantes :

(1 ) Diagramme extrême-pression à partir de 60 kgf, augmentation de la charge par étapes de 10 kgf jusqu’à 150 kgf

(2) Anti-usure 40 kgf/1 heure

(3) Test extrême-pression A10/16,6R/120°C mené selon la norme CEC L-84-02

(4) Test de piqûre (« pitting » en anglais) de type C (type de denture) / 1440 rpm (vitesse de rotation) / palier 9 (charge appliquée pendant l’essai) / 120°C (température de l’essai). Le résultat « NOK » indique que la composition CC1 ne passe pas ce test.

Les résultats du tableau 4 montrent que les compositions selon l’invention présentent de très bonnes propriétés anti-usure et extrême-pression. Exemple 4 : Etude de la stabilité au cisaillement

La stabilité au cisaillement des compositions lubrifiantes décrites dans l’exemple 1 ont été mesurées et sont indiquées dans le tableau 5.

[Tableau 5] Les résultats du tableau 5 montrent que les compositions selon l’invention présentent une bonne stabilité au cisaillement. Exemple 5 : Compositions CI3 et CC3

Les compositions CI3 et CC3 ont été préparées d’une manière similaire aux compositions Cl 1 et CI2 (exemple 1).

La composition CI3 comprend 91,6% en poids d’une huile de base, 5,1% en poids d’un additif modificateur de viscosité et 3,3% en poids d’un paquet d’additifs comprenant notamment un antimousse et un désactivateur de métaux.

La composition CC3 diffère de la composition CI3 en ce qu’il comprend en outre 0,3% en poids d’un additif détergent de type sulphonate de calcium (la quantité d’huile de base est donc de 91,3% en poids dans la composition CC3). La composition élémentaire des compositions CI3 et CC3 est indiquée dans le tableau 6.

Les propriétés extrême-pression des compositions CI3 et C3 sont mesurées et indiquées dans le tableau 6, utilisant la même méthode que celle décrite dans l’exemple 3. La résistivité sur huile neuve des deux compositions CI3 et CC3 est mesurée et indiquée dans le tableau 6, utilisant la même méthode que celle décrite dans l’exemple 2.

[Tableau 6]

Le tableau 6 montre que la composition CI3 comprenant 331 ppm en poids de calcium présente de meilleures propriétés extrême-pression et une meilleure résistivité électrique que la composition CC3 comprenant 711 ppm en poids de calcium.

Une plus faible teneur en calcium, combinée aux quantités revendiquées de bore et d’azote permet d’améliorer les propriétés extrême-pression de compositions lubrifiantes.