Les défis du chauffage d’un BEV

La plupart des acheteurs de voitures neuves ne manifestent probablement pas beaucoup d’intérêt pour le système de chauffage d’un véhicule avant de l’acheter. C'est simplement quelque chose qui existe, qui est censé être utile et qui n'est pas considéré comme un point de différenciation.

Cependant, avec la popularité croissante des véhicules électriques à batterie (BEV), cette situation pourrait changer, car le système de chauffage conventionnel, tel que nous le connaissons, n'existe plus dans les BEV. Et ce qui existe peut avoir un effet bien plus important que prévu sur le niveau de satisfaction global de l’acheteur.

Pourquoi cette différence ? Parce que la source de chaleur dans un véhicule conventionnel – la chaleur perdue du moteur – n’existe tout simplement pas dans un BEV.

Avec un système de chauffage conventionnel, utilisé depuis son introduction par Cadillac en 1926, la chaleur est transférée du moteur à un liquide (eau/antigel). Ce liquide circule à travers un système fermé qui comprend un noyau chauffant (petit radiateur), à travers lequel l'air est acheminé vers l'habitacle, récupérant la chaleur du noyau.

Un ventilateur aide à forcer l'air chaud dans et autour de l'intérieur pour réchauffer les occupants, ainsi qu'à désembuer/dégivrer les fenêtres.

Le point clé est que sans moteur, un BEV ne dispose tout simplement pas de cette grande source de chaleur « gratuite ».

Une certaine chaleur est générée par les batteries, ainsi qu'une autre par l'électronique de puissance, et quelques constructeurs automobiles transfèrent cette chaleur dans le flux d'air : chaque petit geste compte. Mais ce n’est pas suffisant pour remplacer ce qui serait normalement disponible dans un moteur.

La solution évidente adoptée par beaucoup consiste à remplacer le noyau chauffant par un élément chauffant électrique résistif, comme celui d’un vieux radiateur électrique.

Cependant, plutôt qu'une simple bobine de fil résistif, le système moderne utilise un élément chauffant autorégulant PTC (coefficient de température positif) avec une protection inhérente contre la surchauffe.

Le reste du système de chauffage peut rester sensiblement le même et la chaleur instantanée provenant de l'élément chauffant électrique signifie que l'habitacle peut se réchauffer encore plus rapidement qu'avec le réchauffement progressif d'un moteur.

Le problème avec cette solution est que la seule source d’alimentation du chauffage électrique est la même que celle utilisée pour conduire le véhicule : sa batterie. Ainsi, chaque watt d’énergie utilisé pour le chauffage n’est pas disponible pour la conduite. C’est l’une des raisons pour lesquelles l’autonomie des BEV a tendance à être considérablement réduite à basses températures ambiantes.

Une autre alternative, introduite par Nissan dans la Leaf 2012 et désormais utilisée dans plusieurs BEV et PHEV, est l'utilisation d'une pompe à chaleur réversible, en fait un système de climatisation qui peut fonctionner en sens inverse.

En termes simples, une pompe à chaleur transfère l'énergie de l'air extérieur vers un réfrigérant via un évaporateur externe, même lorsqu'il fait froid dehors, puis comprime le réfrigérant, ce qui le réchauffe, et libère cette chaleur dans l'habitacle via un condenseur interne. .

La complexité de rendre un système CVC réversible pour servir à la fois de climatisation et de pompe à chaleur est considérable et, par conséquent, coûteuse. Mais une multitude de tests publiés confirment qu'il est au moins aussi efficace que le chauffage résistif et qu'il réduit l'impact négatif sur l'autonomie.

Il existe cependant une limite. L’efficacité d’une pompe à chaleur diminue à mesure que la température extérieure baisse. Bien qu'il puisse être très efficace à 0°C, il l'est nettement moins à -20°C et atteint sa limite pratique vers -30°C. Ce qui, malheureusement, n’est pas une température rare dans une grande partie du Canada. Ainsi, même une pompe à chaleur a extrêmement besoin d’une source de chaleur supplémentaire.

Quel que soit le système de base utilisé, l'objectif ultime consistant à assurer le confort des passagers peut être atteint par d'autres moyens, tels que la concentration de la chaleur sur des zones spécifiques du corps. À cette fin, les sièges et volants chauffants sont déjà largement utilisés.

En allant plus loin, Toyota est le premier constructeur automobile à utiliser un chauffage radiant dans un véhicule de série, dirigé vers les zones inférieures des jambes et des pieds du conducteur et du passager avant dans les modèles bZ4x haut de gamme.