A quoi sert l’option “pompe à chaleur” dans les voitures électriques ?

Désormais équipement quasi indispensable pour une voiture électrique, la pompe à chaleur présente de réels avantages à l’usage, notamment en hiver. Mais comment ça marche et pourquoi est-ce une bonne idée d’en équiper une voiture ? Des questions auxquelles nous allons répondre dans cet article.

Peu présent, voire pas du tout au début voiture électrique commercialisé, la pompe à chaleur est déjà devenue une technologie incontournable pour ceux qui utilisent leur voiture électrique au quotidien et pour tous types de trajets.

Aunque algunos fabricantes todavía ofrecen este sistema como opción a día de hoy (poco más de 1.000 euros de media según la marca), la bomba de calor para un coche eléctrico tiene muchas ventajas que justifican esta inversión adicional, al menos cuando no está disponible de série. .

Qu’est-ce qu’une pompe à chaleur ?

Si votre logement est équipé d’une pompe à chaleur, à peu près le dispositif présent dans une voiture électrique est à peu près le même. Du moins pour son mode de fonctionnement. Le dispositif permet généralement de transférer de l’énergie thermique d’une source froide vers une source chaude.

En d’autres termes, la pompe à chaleur agit comme un réchauffeur pour augmenter la température du milieu cible. Techniquement, la pompe comprime l’air froid à haute pression pour produire de la chaleur, et profite des calories contenues dans l’air froid extérieur en hiver pour générer de la chaleur à l’intérieur. Il est également possible de faire l’inverse, c’est-à-dire de climatiser l’habitacle en profitant des calories contenues dans l’air chaud extérieur.

Le système de pompe à chaleur du Hyundai Kona électrique // Source : Hyundai

Le principe de la climatisation et des pompes à chaleur consiste à profiter des changements de température liés à la compression ou à la détente d’un gaz. C’est un principe physique de la loi de conservation de l’énergie qui fait que lorsqu’il comprime un gaz il s’échauffe et lorsqu’il se détend il se refroidit.

Pourquoi utiliser une pompe à chaleur ?

dans une voiture électrique, le moteur en marche ne produit pas assez de chaleur par rapport à un moteur thermique, pour la simple et bonne raison qu’un moteur électrique est de conception beaucoup plus simple, notamment avec moins de pièces mobiles, moins de frottements et par conséquent moins de chaleur produite. Il en va de même pour le processus de combustion du carburant qui génère également de la chaleur.

Dans une voiture électrique il y a toujours un circuit de climatisation, comme dans un modèle thermique, mais il n’y a pas de moteur thermique pour chauffer l’eau et donc l’air. Les ingénieurs ont donc deux options techniques : des résistances électriques ou une pompe à chaleur. Les résistances électriques, il y avait quelques modèles qui en étaient équipés, notamment dans les premières générations de Teslamais elles étaient très énergivores et ont été rapidement remplacées par des pompes à chaleur.

Quels sont les avantages d’une pompe à chaleur ?

Surtout, la pompe à chaleur permet de chauffer efficacement l’habitacle d’une voiture électrique. En effet, une pompe à chaleur permet réduire la consommation d’énergie de chauffage de 3 à 4 fois par rapport aux éléments chauffants conventionnels. Ainsi, ce système trouve sa place dans une voiture électrique où autonomie C’est un facteur important et qui peut évidemment être influencé par le chauffage de l’habitacle.

La pompe à chaleur est aujourd’hui presque indispensable, surtout dans les pays froids où la consommation énergétique des résistances peut devenir très élevée en hiver. Avec une température de 20 degrés par temps froid, une thermopompe consomme moins de 500 watts en moyenne, alors qu’un système de chauffage conventionnel consomme 4 à 6 fois plus, soit 2 000 à 3 000 watts.

Autrement dit, si vous êtes coincé dans un embouteillage avec votre voiture électrique et une batterie pleine de 50 kWh, vous pouvez tenir 100 heures avec une pompe à chaleur ou 25 heures sans l’option.

Un autre avantage, cette fois technique, est la fusion entre le circuit de climatisation et la pompe à chaleur. C’est aussi grâce à cela que les résistances n’ont pas duré longtemps, même si, en fait, il y en a parfois des supplémentaires pour accélérer le chauffage, car le circuit de la pompe à chaleur a besoin d’un certain temps pour démarrer.

Par conséquent, le circuit peut générer du chaud et du froid, et convient tout à fait à une voiture électrique avec une gestion thermique compliquée. Il faut en effet réguler la température de la batterie, du moteur électrique et de l’habitacle, donc chauffer certaines choses et refroidir d’autres, et quoi de mieux qu’un système 2 en 1 ?

Et non, on ne l’a pas oublié, mais cette gestion de la température permet d’optimiser plus ou moins l’autonomie. En effet, une batterie trop froide donne moins de courant, alors qu’elle ne peut pas être rechargée rapidement et dans les meilleures conditions. Et c’est là aussi qu’une pompe à chaleur est différente d’un système de préconditionnement.

En quoi la pompe à chaleur est-elle différente du système de préconditionnement ?

Très souvent on peut lire que le système de préconditionnement de la batterie est lié à la pompe à chaleur. Mais ce n’est pas toujours vrai. Parce que ? Car de nombreux modèles électriques non équipés de pompe à chaleur disposent d’un système de préconditionnement.

Le préconditionnement consiste en environ chauffer la batterie jusqu’à ce qu’elle atteigne une température de fonctionnement appropriée. Cette fonctionnalité peut nécessiter 15 à 20 minutes pour les premiers modèles électriques, deux fois moins pour les modèles plus récents.

Si la batterie n’est pas assez chaude, le conducteur peut être confronté à plusieurs situations contraignantes : diminution de la puissance de freinage récupératif, baisse de la puissance du moteur, ou encore temps de charge plus long sur les chargeurs rapides. C’est pour ça que Kia vient de mettre à jour son EV6.

préciser que cette fonctionnalité est principalement réservée aux véhicules électriques équipés d’un système de contrôle de la température du fluide. En chauffant le liquide de refroidissement dans la batterie, la batterie chauffe également.

Le contre-exemple est Tesla : la batterie chauffe non seulement grâce au liquide qui entoure les cellules, mais aussi grâce aux moteurs qui « tournent » dans le vide. Celles-ci demandent de l’énergie à la batterie, gaspillée “inutilement”, permettant aux cellules de chauffer lorsqu’elles sont activées, en plus de chauffer le liquide de refroidissement, qui chauffe également la batterie.

Batterie ou préconditionnement cabine ?

Il est également possible de préconditionner l’habitacle d’un véhicule, toujours en application constructeur par exemple. Le mieux est de faire cette opération lorsque la voiture est branchée pour éviter d’utiliser de la batterie : étant donné que l’habitacle sera déjà chaud au moment où on s’installe dans la voiture, la batterie n’aura besoin que de maintenir la température. Par conséquent, moins sera utilisé et cela permettra d’économiser de précieux kWh pendant le voyage.

En pré-conditionnant la cabine, la batterie sera mise à l’épreuve et donc également chaude. Mais c’est une caractéristique différente du préconditionnement de la batterie pour une charge rapide.

Chez Tesla, par exemple, le préconditionnement de la batterie se fait automatiquement lorsque vous entrez un chargeur rapide dans le GPS de destination. La batterie est ensuite chauffée grâce au moteur qui tourne dans le vide, pour avoir une température idéale pour pouvoir accepter la charge le plus rapidement possible. Sinon, la puissance de charge sera moindre.

Toujours chez Tesla, le préconditionnement de l’habitacle sur les nouveaux modèles équipés d’octave (pompe à chaleur) utilise la chaleur de la batterie pour chauffer l’habitacle.

Un système qui n’a pas encore évolué ?

Comme Elon Musk l’a expliqué à plusieurs reprisesmais aussi dernièrement à la tête de Renaultmettre, poser les grosses batteries des véhicules électriques ne vous permettront pas toujours d’aller plus loinpour la simple et bonne raison que le poids de la batterie influera également sur la consommation en kWh.

L’optimisation des batteries est donc également un élément fondamental, et les constructeurs recherchent de plus en plus des technologies permettant d’utiliser toute l’énergie stockée. La pompe à chaleur en est un excellent exemple, et cette technologie est encore en évolution.

Renaultpar exemple, elle a récemment breveté un nouveau système de pompe à chaleur pour son Mégane E-Tech. Votre batterie est toujours à la température idéale, car cela peut être régulé en faisant circuler l’eau chaude du moteur électrique par temps froid et réduit en faisant circuler l’eau froide d’un refroidisseur par temps chaud.

Le système de pompe à chaleur développé par Renault // Source : Renault

Mieux encore, les ingénieurs de la firme au diamant ont optimisé ce système lorsqu’il est nécessaire de chauffer l’habitacle lorsque les températures sont défavorables au stockage d’énergie et au maintien de la charge. Selon eux, les pompes à chaleur classiques ne sont pas assez performantes pour les longs trajets autoroutiers. La pompe à chaleur développée par Renault récupère plus efficacement la chaleur générée par la batterie et le moteur pour garantir le confort thermique dans l’habitacle et minimiser l’impact sur l’autonomie.

Selon Renault, en dessous de 10°C extérieur, le système de récupération de chaleur généré par la batterie et le moteur électrique offre plusieurs avantages, dont l’efficacité, puisque ce système nécessite deux fois moins d’énergie qu’une pompe à chaleur classique. De plus, le gain d’autonomie sur route peut atteindre jusqu’à 9% selon le constructeur.

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