Brevet FR3134815A1 — publié le 20231027

Composition aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride La présente demande concerne l’utilisation, pour refroidir et/ou lubrifier un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, d’une composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins : de l’eau et un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition. Elle concerne également l’utilisation d’une telle composition lubrifiante aqueuse, pour réduire le piquage par fatigue mécanique de la ou des pièce(s) mécanique(s) d’un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride mise(s) en contact avec ladite composition. Elle concerne enfin une composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion électrique ou hybride, comprenant : au moins 45 % massique d’eau, par rapport à la masse totale de la composition et un polyalkylène glycol ; ladite composition comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition. Figure pour l’abrégé : Néant Composition aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride La présente invention concerne le domaine des compositions lubrifiantes destinées à un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride. Elle vise plus particulièrement à proposer une composition lubrifiante à base aqueuse, dotée à la fois de propriétés de lubrification et de refroidissement vis-à-vis des différents organes d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, tel que la transmission, le moteur et la batterie. L’évolution des normes internationales pour la réduction des émissions de CO 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 CO 2 ont donc mené au développement des véhicules électriques ou hybrides par un certain nombre de compagnies automobiles. Par « véhicule électrique » au sens de la présente invention, on entend désigner un véhicule comprenant un moteur électrique comme unique moyen de propulsion et, par « véhicule hybride », un véhicule qui comprend un moteur à combustion et un moteur électrique comme moyens de propulsion combinés. 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 électrique. Le système de propulsion englobe ainsi plus particulièrement un moteur électrique, l’ensemble rotor-stator de l’électronique de puissance (dédié à la régulation de la vitesse), une transmission et une batterie. 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 lubrification et de refroidissement des différentes pièces du système de propulsion rappelées ci-dessus. D’une part, les compositions lubrifiantes, dites encore « lubrifiants », sont communément mises en œuvre dans les moteurs à des fins de réduction des forces de frottement entre les différentes pièces métalliques en mouvement dans les moteurs, et ainsi protéger les pièces contre l’usure. Outre les phénomènes d’usure, les frottements peuvent s’opposer au mouvement relatif des pièces en contact et induire des pertes d’énergie préjudiciables à un fonctionnement optimal du système de propulsion. 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 systèmes de propulsion électriques génèrent de la chaleur pendant leur fonctionnement via le moteur électrique, l’électronique de puissance et les batteries. La quantité de chaleur générée étant supérieure à la quantité de chaleur normalement dissipée à l’environnement, il est nécessaire d’assurer un refroidissement du moteur, de l’électronique de puissance et des batteries. De manière générale, le refroidissement s’effectue sur plusieurs parties du système de propulsion générant de la chaleur et/ou les parties dudit système sensibles à la chaleur, afin d’éviter d’atteindre des températures dangereuses, et notamment l’électronique de puissance et les batteries. Ce refroidissement est typiquement assuré par un fluide de refroidissement, distinct du lubrifiant hydrocarboné, comme par exemple de l’air, un fluide aqueux, tel que l’eau ou encore par un mélange d’eau et d’un glycol. Pour des raisons évidentes d’économie et de facilité de mise en œuvre, il serait avantageux de pouvoir disposer d’une composition permettant de répondre simultanément aux besoins de lubrification et de refroidissement d’un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride. Les lubrifiants les plus répandus sont des lubrifiants à base d’hydrocarbures. Toutefois, ces huiles hydrocarbonées ne conduisent généralement pas à une dissipation de chaleur suffisante permettant leur utilisation conjointe à titre de fluides de refroidissement. Plus récemment, et pour répondre à une attente croissante visant s’affranchir de l’utilisation de solvants toxiques et à réduire l’impact des produits sur l’environnement, des études ont porté sur le développement de lubrifiants à base aqueuse. Si l’eau est un excellent fluide de refroidissement, elle ne présente pas, en revanche, les propriétés tribologiques requises pour un lubrifiant, en particulier en termes de réduction du frottement et de protection des pièces contre l’usure. Des systèmes d’additivation permettant de conférer au fluide aqueux des performances de lubrification satisfaisantes ont ainsi été proposés. Il a par exemple été décrit, dans la demande WO 2021/259853, une composition lubrifiante aqueuse comprenant un polyalkylène glycol, un composé antigel et un composé phosphoré. Toutefois, ce lubrifiant aqueux ne donne pas entière satisfaction, en particulier au regard du phénomène de piquage par fatigue mécanique (« pitting » en langue anglo-saxonne) qu’il est susceptible d’engendrer. En effet, il a pu être constaté que cette composition lubrifiante peut générer ce type de défaillance dans les contacts mécaniques, en particulier en fonction du protocole de formulation de la composition. La présente invention vise précisément à proposer une nouvelle composition à base aqueuse, présentant des propriétés tribologiques et refroidissantes, adaptées à sa mise en œuvre pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion de véhicule électrique ou hybride, tout en réduisant, voire en s’affranchissant des phénomènes de piquage par fatigue mécanique. Plus particulièrement, la présente invention concerne, selon un premier de ses aspects, l’utilisation, pour refroidir et/ou lubrifier un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, en particulier d’un véhicule électrique, d’une composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins : - de l’eau, de préférence de l’eau déionisée ; et - au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition. De préférence, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend moins de 0,05 % massique, en particulier moins de 0,01 % massique, de sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, voire est totalement exempte de sels d’esters de phosphate. De manière avantageuse, la composition lubrifiante aqueuse selon l’invention comprend moins de 0,1 % massique d’acide(s) gras soufré(s), de préférence moins de 0,01 % massique, en particulier est totalement exempte d’acide gras soufré. Par « composition aqueuse » au sens de la présente invention, on entend désigner une composition comprenant de l’eau à titre de fluide de base, autrement dit à titre de solvant majoritaire. L’eau, de préférence déionisée, représente avantageusement plus de 35 % massique, notamment plus de 40 % massique, et en particulier plus de 50 % massique, de la masse totale de la composition lubrifiante. Dans la suite du texte, on désignera par « composition lubrifiante aqueuse » ou « lubrifiant aqueux », une composition lubrifiante requise selon l’invention telle que définie ci-dessus et détaillée dans la suite du texte. De par ses propriétés refroidissantes, une telle composition peut également être désignée « composition de refroidissement aqueuse » ou encore « composition refroidissante aqueuse ». De manière avantageuse, une composition lubrifiante mise en œuvre selon l’invention, formée majoritairement d’eau, présente peu d’impact toxicologique notamment pour les personnes mettant en œuvre ce lubrifiant. Par ailleurs, quand bien même l’eau est le solvant majoritaire, une composition selon l’invention présente de bonnes propriétés en termes de lubrification. Ainsi, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention associe avantageusement de bonnes propriétés de refroidissement liées à la présence de l’eau, et de bonnes propriétés tribologiques, en particulier de réduction des frottements et de résistance à l’usure. Ainsi, une composition aqueuse selon l’invention peut assurer la double fonction de lubrification et de refroidissement du système de motorisation du véhicule électrique ou hybride, en particulier du moteur électrique, de l’électronique de puissance, de la transmission et/ou de la batterie d’un véhicule électrique ou hybride. L’invention concerne ainsi, 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 comprenant au moins une étape de mise en contact d’au moins une pièce mécanique dudit système de propulsion avec une composition lubrifiante aqueuse telle que définie ci-dessus. Ainsi, une composition aqueuse selon l’invention permet avantageusement de s’affranchir de la mise en œuvre de deux fluides distincts, d’un côté un fluide de refroidissement, de l’autre, un fluide lubrifiant. En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention permet d’assurer un refroidissement efficace du moteur, de l’électronique de puissance et de la batterie, ainsi que la lubrification du moteur électrique, de la transmission, en particulier du réducteur, dans un véhicule électrique ou hybride. En particulier, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention peut être mise en œuvre pour lubrifier et/ou refroidir le réducteur et/ou le moteur et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique. Également, comme illustré dans les exemples qui suivent, les inventeurs ont découvert qu’un lubrifiant aqueux selon l’invention tel que décrit précédemment, en particulier dans lequel la teneur en sel(s) d’esters de phosphate, si présent(s), demeure strictement inférieure à 0,1 % massique, permet de réduire, voire de s’affranchir des phénomènes dits de piquage par fatigue mécanique (ou « pitting » en terminologie anglo-saxonne). Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention s’avère ainsi adaptée à une mise en œuvre pour la lubrification et/ou le refroidissement de systèmes de propulsion de véhicules électriques ou hybrides, mais également pour réduire le piquage par fatigue mécanique, dans ces systèmes. La présente demande concerne ainsi l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse destinée à lubrifier et/ou refroidir un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, comprenant au moins : - de l’eau, de préférence de l’eau déionisée ; et - au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisis parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, pour réduire le piquage par fatigue mécanique, de la ou des pièce(s) mécanique(s) dudit système de propulsion mise(s) en contact avec ladite composition. L’invention concerne encore, selon un autre de ses aspects, une composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion électrique ou hybride, comprenant au moins : - au moins 45 % massique d’eau, en particulier au moins 50 % massique d’eau, de préférence d’eau déionisée, par rapport à la masse totale de la composition ; et - au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de la composition. Par ailleurs, une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention permet avantageusement d’agir efficacement sur la consommation de carburant via son impact sur les forces de frottements générées entre les différents organes de véhicules hybrides. En particulier, une composition lubrifiante aqueuse s’avère tout particulièrement avantageuse pour réduire les frottements dans les boîtes de vitesses, dans les différentiels de ponts et/ou dans la culasse. En réduisant ainsi les frottements entre les pièces en mouvement au niveau du système de propulsion du véhicule, une composition lubrifiante selon l’invention permet non seulement de réduire l’usure, mais aussi de limiter les déperditions d’énergie responsables d’une surconsommation de carburant. Une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention présente ainsi avantageusement de bonnes propriétés en termes de réduction de la consommation de carburant des véhicules hybrides, dites encore propriétés de « Fuel Eco ». L’invention concerne ainsi, selon un autre de ses aspects, l’utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention pour réduire la consommation de carburant d’un moteur à combustion d’un véhicule hybride lubrifié au moyen de cette composition, ou d’un véhicule hybride équipé d’une transmission, notamment d’un pont ou d’une boîte de vitesse, ladite transmission étant lubrifiée au moyen de cette composition. D’autres caractéristiques, variantes et avantages d’une composition lubrifiante aqueuse selon l’invention et de sa mise en œuvre pour lubrifier et/ou refroidir un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, ressortiront mieux à la lecture de la description et des exemples qui suivent, donnés à titre illustratif et non limitatif de l’invention. Les expressions « compris entre … et … », « allant de … à … », « formé de … à … », et « variant de … à … », doivent se comprendre bornes incluses, sauf mention contraire. Dans la description et les exemples, sauf indication contraire, les pourcentages sont des pourcentages pondéraux. Les pourcentages sont donc exprimés en masse par rapport à la masse totale de la composition. La température est exprimée en degré Celsius sauf indication contraire, et la pression est la pression atmosphérique, sauf indication contraire. représente schématiquement un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride. Utilisation, pour refroidir et/ou lubrifier un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, d’une composition lubrifiante aqueuse comprenant au moins : - de l’eau ; et - au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition. Utilisation selon la revendication 1, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend en outre au moins un composé antigel choisi parmi les glycols, de préférence les alkylène glycols, le glycérol, le diglycérol, le triglycérol, et leurs mélanges, plus préférentiellement parmi le monoéthylène glycol, le diéthylène glycol, le propylène glycol, le glycérol et leurs mélanges. Utilisation selon la revendication précédente, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend au moins 1,0 % massique de composé(s) antigel, de préférence entre 5,0 % et 50 % massique, plus préférentiellement entre 10 % et 45 % massique, en particulier entre 20 % et 40 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l’eau est de l’eau osmosée, en particulier de l’eau déionisée. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend au moins 20 % massique d’eau, en particulier d’eau déionisée, de préférence entre 35 % et 90 % massique, plus préférentiellement entre 40 % et 75 % massique, notamment entre 40 et 60 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le(s)dit(s) polyalkylène glycol(s) comprend au moins 50 % massique, en particulier au moins 80 % massique, plus préférentiellement au moins 90 % massique d’unités oxyde de propylène et/ou oxyde d’éthylène, en particulier le(s)dit(s) polyalkylène glycol(s) est un copolymère oxyde d’éthylène/oxyde de propylène. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le(s)dit(s) polyalkylène glycol(s) présente(nt) une viscosité cinématique mesurée à 100 °C (KV100), selon la norme ASTM D445, comprise entre 100 et 25 000 mm²/s, en particulier entre 150 et 10 000 mm²/s. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend au moins 5,0 % massique de polyalkylène glycol(s), de préférence entre 5,0 % et 50 % massique, plus préférentiellement entre 10 % et 40 % massique, en particulier entre 10 % et 20 % massique, par rapport à la masse totale de la composition. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend moins de 0,05 % massique de sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, de préférence moins de 0,01 % massique, plus particulièrement moins de 0,001 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, la composition lubrifiante aqueuse étant plus préférentiellement totalement exempte de sels d’esters de phosphate, en particulier de sels de métaux alcalins d’esters de phosphate. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend en outre au moins un additif choisi parmi des agents anti-mousses, des biocides, des régulateurs de pH, des inhibiteurs de corrosion, des additifs anti-usure et/ou extrême-pression, des agents séquestrant, des agents passivant les métaux, des colorants, des dispersants, des agents émulsifiant, et leurs mélanges, de préférence choisi parmi des agents anti-mousses, des agents extrême-pression, des inhibiteurs de corrosion, des régulateurs de pH, des agents passivant les métaux, des colorants, et leurs mélanges. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend en outre au moins un additif régulateur de pH permettant de maintenir le pH de la composition lubrifiante entre 8 et 15, en particulier choisi parmi les alcanolamines. Utilisation selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la composition lubrifiante aqueuse comprend moins de 0,1 % massique d’additif extrême-pression de type acide gras soufré, de préférence moins de 0,01 % massique, plus particulièrement moins de 0,001 % massique, par rapport à la masse totale de la composition, plus préférentiellement est totalement exempte d’additif extrême-pression de type acide gras soufré. Utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse telle que définie selon l’une quelconque des revendications précédentes, pour lubrifier et/ou refroidir le réducteur et/ou le moteur et/ou l’électronique de puissance d’un véhicule électrique. Utilisation d’une composition lubrifiante aqueuse destinée à lubrifier et/ou refroidir un système de propulsion d’un véhicule électrique ou hybride, comprenant au moins : - de l’eau ; et - au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition, pour réduire le piquage par fatigue mécanique, de la ou des pièce(s) mécanique(s) dudit système de propulsion, mise(s) en contact avec ladite composition. Composition lubrifiante aqueuse pour la lubrification et/ou le refroidissement d’un système de propulsion électrique ou hybride, comprenant au moins : - au moins 45 % massique d’eau, par rapport à la masse totale de la composition ; et - au moins un polyalkylène glycol ; ladite composition lubrifiante aqueuse comprenant une teneur en sel(s) d’ester(s) de phosphate, en particulier choisi(s) parmi les sels de métaux alcalins d’esters de phosphate, strictement inférieure à 0,1 % massique, par rapport à la masse totale de ladite composition. Composition lubrifiante aqueuse selon la revendication précédente, ladite composition étant telle que définie selon l’une quelconque des revendications 2 à 4 ou 6 à 12.