Avec une prise de conscience mondiale croissante de la protection de l'environnement, l'industrie des véhicules électriques (VE) a connu une forte augmentation en tant que solution essentielle pour réduire les émissions de carbone. Selon des données statistiques, le secteur des transports représente environ un quart des émissions mondiales de gaz à effet de serre, dont plus de 75 % proviennent du transport routier. Pour lutter contre le changement climatique, de nombreux pays encouragent l'adoption des VE, qui devraient dominer le marché automobile dans les décennies à venir.

Cependant, atteindre cet objectif nécessite de maximiser la performance de chaque système et sous-système dans les véhicules électriques (VE) pour améliorer l'autonomie du véhicule. Le moteur électrique (e-moteur), un sous-système critique, contribue à environ 7 % de la consommation totale d'énergie d'une voiture, rendant l'optimisation de la lubrification des roulements du moteur essentielle pour améliorer l'efficacité énergétique.

Besoins en lubrification pour les roulements de moteur EV

Une comparaison des graisses à base de lithium et des graisses alternatives : Les roulements de moteur dans les véhicules électriques utilisent principalement de la graisse pour réduire le frottement et l'usure. La graisse se compose d'huile de base, d'épaississant et d'additifs, le rôle de l'épaississant étant de retenir l'huile dans sa structure, dépendant en grande partie de sa composition chimique. Actuellement, les systèmes d'épaississants à base de sel de lithium dominent le marché, les graisses à base de lithium représentant environ 70 % du marché mondial. Les graisses au complexe de lithium (LiX) sont bien connues pour leur excellente performance à haute température, leur disponibilité technique et leur lubrification efficace dans les moteurs.

Cependant, alors que la demande de batteries électriques augmente pour le lithium, la hausse des coûts des composés à base de lithium et les préoccupations potentielles concernant la toxicité ont conduit à la recherche d'épaississants alternatifs non lithium. La graisse polyurée (PU), un composé semi-polaire, a émergé comme une alternative prometteuse en raison de son épaisseur de film d'huile supérieure à faibles vitesses, de son excellente stabilité en cisaillement et thermique, et de sa capacité à prolonger la durée de vie des roulements.

Sur le marché japonais, la graisse PU représente environ un quart de la production totale de graisse, et cette part devrait augmenter. De plus, la demande de graisse PU augmente en Europe, dans la région du Pacifique et en Asie du Sud-Est.

Comparé aux graisses à base de lithium, la graisse en polypropylène (PP), un système d'épaississant non polaire, offre de meilleures performances de lubrification. Des recherches ont montré que la graisse PP excelle dans les évaluations de performance de friction et a un taux de libération d'huile élevé, ce qui en fait un candidat potentiel pour une utilisation dans les applications de moteurs de VE.

Optimisation de la libération d'huile et des performances des roulements de moteur

Le taux de libération d'huile (également connu sous le nom de "saignement") joue un rôle crucial dans l'optimisation des performances des roulements de moteur dans les VE. La libération d'huile affecte directement la quantité d'huile dans la zone de contact, déterminant l'épaisseur du film d'huile et le couple de friction. La libération d'huile n'est pas constante et peut être influencée par les conditions de fonctionnement des roulements et la dégradation de l'épaississant.

Le comportement de saignement d'huile de la graisse comprend les phases d'agitation et de libération, au cours desquelles la graisse se redistribue et libère de l'huile sur la voie de roulement, contrôlant le réapprovisionnement en huile et empêchant la famine en lubrification.

Une libération d'huile insuffisante peut entraîner une mauvaise lubrification, affectant la durée de vie et les performances des roulements. D'autre part, une libération excessive d'huile peut provoquer une déplétion prématurée de la graisse, réduisant sa durée de vie. Par conséquent, lors de la conception de graisses pour les roulements de moteurs électriques, ajuster et optimiser le taux de libération d'huile est essentiel pour garantir un fonctionnement efficace à long terme.

Orientations futures pour la lubrification des VE

Le développement rapide de l'industrie des véhicules électriques (VE) stimule une innovation continue dans la technologie de lubrification. À mesure que la demande du marché pour les VE augmente, les fabricants de graisses font face à des défis plus importants pour développer des solutions de lubrification plus écologiques, efficaces et rentables.

L'émergence d'épaississants alternatifs comme la polyurée et le polypropylène offre de nouveaux espoirs et possibilités pour l'industrie des graisses. À l'avenir, des recherches approfondies sur la composition des graisses et les caractéristiques de libération d'huile amélioreront encore les performances des moteurs électriques, contribuant à la croissance durable de l'industrie des véhicules électriques.

◆ Source : Springer Nature

◆ Référence : https://doi.org/10.1016/j.triboint.2024.109777