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Comment Fonctionnent Les Radiateurs De Voiture Électriques? Production De Chaleur Dans Les Véhicules Électriques

Les voitures électriques utilisent deux types de mécanismes de chauffage, à savoir:

  • Chauffage par résistance
  • Pompes à chaleur

Examinons chacun de ces processus de chauffage plus en détail.

Chauffage par résistance

Dans certains des premiers modèles de voitures électriques, les appareils de chauffage fonctionnent sur la base du concept de chauffage par résistance, le même principe appliqué aux radiateurs électriques ordinaires.

Le chauffage par résistance est le processus de passage d’un courant électrique à travers un élément résistif comme une bobine de fil pour générer de la chaleur. Au fur et à mesure que l’élément résistif devient plus chaud, il chauffe également l’air qui l’entoure.

Pensez à cette méthode de chauffage comme ayant votre appareil de chauffage domestique intégré quelque part dans votre véhicule électrique. Pendant que l’élément résistif chauffe, le système de ventilateur de la voiture souffle de l’air dessus et, ce faisant, l’air se réchauffe. Cet air chauffé est ensuite dispersé dans toute la cabine de votre voiture.

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Le chauffage par résistance est assez rapide, il a donc tendance à réchauffer rapidement l’habitacle de la voiture.

Pour différencier le fonctionnement des appareils de chauffage, j’ai également écrit un article pour expliquer comment les appareils de chauffage fonctionnent dans Teslas en particulier. Leur ingénierie est quelque chose de spécial et j’ai pensé nécessaire de consacrer un article entier juste pour Teslas. Regarde!

Pourquoi l’utilisation du chauffage par résistance a diminué

Pendant longtemps, le chauffage par résistance a été la principale méthode de réchauffement de l’habitacle des véhicules électriques. Cependant, de nombreux constructeurs automobiles ont maintenant migré vers des techniques de chauffage alternatives.

Examinons pourquoi le chauffage par résistance est devenu moins attrayant pour les utilisateurs et les fabricants de véhicules électriques.

Le remorqueur d’énergie

Dans le chauffage par résistance d’un véhicule électrique, le courant électrique utilisé pour chauffer l’élément résistif est tiré des batteries de la voiture – les mêmes batteries utilisées pour alimenter d’autres systèmes du véhicule.

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Le chauffage par résistance nécessite une quantité considérable d’énergie électrique. La majorité de la puissance de la batterie de la voiture est dirigée vers le chauffage de l’habitacle, tandis que le peu d’énergie qui reste est partagé entre les systèmes restants de la voiture. En conséquence, vos batteries s’épuisent beaucoup plus rapidement et vous devrez recharger votre voiture plus souvent.

Ce tiraillement d’énergie est le seul inconvénient de la méthode de chauffage par résistance. Néanmoins, les performances réduites de la batterie fournies avec ce mécanisme de chauffage l’emportent sur les avantages qu’il peut offrir à un propriétaire de voiture.

Véhicules qui utilisent un chauffage par résistance

Voici quelques modèles de voitures qui utilisent la méthode de chauffage par résistance:

  • BMW i3 avec prolongateur d’autonomie
  • Nissan Leaf de génération 1 et la nouvelle Visia Leaf
  • Fluence/Kangourou
  • Ampera
  • iMiev+clones

Cependant, en raison de l’appétit élevé de la méthode de résistance pour la puissance, les constructeurs de véhicules électriques se sont tournés vers les pompes à chaleur comme technique alternative de chauffage de la cabine.

Pompes à chaleur

Les pompes à chaleur sont une méthode de chauffage plus largement adoptée dans les véhicules électriques, principalement en raison de leur capacité à économiser de l’énergie.

Examinons de plus près le fonctionnement des pompes à chaleur.

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Le principe de fonctionnement des pompes à chaleur

Contrairement aux appareils de chauffage à résistance, les pompes à chaleur ne génèrent pas et ne dégagent pas de chaleur. Au contraire, ils absorbent la chaleur d’un endroit, puis transfèrent cette chaleur à l’endroit souhaité.

Ainsi, lorsqu’il s’agit d’une voiture électrique, les pompes à chaleur aspirent la chaleur de l’extérieur de la cabine – même par temps froid – et la dirigent vers la voiture pour vous réchauffer.

Vous vous demandez peut-être comment les pompes à chaleur peuvent extraire la chaleur de l’air froid. Eh bien, les pompes à chaleur fonctionnent sur le principe que toutes les températures supérieures au zéro absolu transportent de la chaleur. Donc, peu importe à quel point l’air extérieur semble glacé, en réalité, il y a en fait un peu de chaleur dedans.

Les voitures électriques utilisent une pompe à chaleur connue sous le nom de pompe à chaleur à air, qui fonctionne essentiellement comme un climatiseur inversé. Ainsi, plutôt que d’absorber l’air chaud et de fournir de l’air frais comme le fait un climatiseur, une pompe à chaleur à air absorbera de l’air « froid », en extraira la chaleur et dispersera cette chaleur dans l’habitacle de votre voiture.

L’efficacité des pompes à chaleur dépend principalement des conditions météorologiques à l’extérieur de la voiture. Plus les températures extérieures sont basses, plus la pompe doit travailler dur et longtemps pour obtenir l’effet de chauffage souhaité.

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Raisons pour lesquelles les pompes à chaleur sont préférées aux mécanismes de chauffage à résistance

Les pompes à chaleur ont gagné en popularité par rapport au chauffage par résistance pour les raisons suivantes:

  • Les pompes à chaleur n’utilisent pas autant d’énergie électrique que les éléments de résistance à la chaleur. On estime que les pompes à chaleur consomment 50% moins d’énergie électrique que les éléments chauffants à résistance. Les pompes à chaleur économisent de l’énergie car elles ne génèrent pas de chaleur, mais absorbent plutôt la chaleur de l’air extérieur.
  • Les pompes à chaleur peuvent être contrôlées à l’aide de l’application du fabricant d’une voiture électrique. Grâce aux progrès technologiques réalisés dans l’industrie automobile, vous pouvez dégivrer votre voiture et augmenter la température de l’habitacle à distance à l’aide des applications du fabricant.
  • Les pompes à chaleur peuvent améliorer les performances d’une voiture électrique. Ce n’est pas seulement l’air extérieur dont les pompes à chaleur peuvent absorber la chaleur: elles peuvent également tirer l’excès de chaleur généré par les batteries de la voiture, ce qui contribue à améliorer les performances globales de la voiture.

L’inconvénient des pompes à chaleur

Les pompes à chaleur ne sont pas très efficaces par temps extrêmement froid.

Imaginez que l’air extérieur est d’environ 7 ° C (45 ° F) et que vous êtes chargé de vous frotter les mains jusqu’à ce que leur température soit supérieure à 30 ° C (86 ° F). Vous auriez besoin de vous frotter les mains très fort et pendant une longue période pour obtenir la chaleur requise. Le même concept s’applique aux pompes à chaleur car elles essaient de chauffer votre voiture en hiver.

Bien que les pompes à chaleur n’utilisent pas autant d’énergie de batterie que les chauffages à résistance, elles sont toujours en concurrence avec d’autres fonctions de la voiture pour l’alimentation.

De plus, l’autonomie d’un véhicule électrique diminue considérablement par temps froid. Une étude menée par l’AAA en 2019 a révélé que la distance qu’un véhicule électrique pouvait parcourir avec l’énergie stockée dans sa batterie était réduite d’environ 12% lorsque les températures extérieures tombaient de 70 ° F à 20 ° F (21 ° C à -6 ° C). Vous devez donc être un peu plus attentif à votre batterie lorsque vous utilisez le chauffage de votre voiture électrique pendant l’hiver.

Par temps froid, les voitures électriques avec des batteries plus petites perdront probablement de l’énergie plus rapidement en raison de la consommation d’énergie des pompes à chaleur. D’autre part, cet effet de perte d’énergie est moins important dans les véhicules électriques avec des batteries plus grandes.

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Comparaison entre le chauffage à résistance et les pompes à chaleur

Vous trouverez ci-dessous un tableau comparant le chauffage à résistance et les pompes à chaleur en termes de fonctionnalité et d’utilisation:

Réchauffeurs à résistance Pompes à chaleur
Source de chaleur Élément résistif Air extérieur
Consommation d’énergie Haut Modéré
Usage Diminuant Large adoption
Certains modèles de voitures dans lesquels on les trouve Fluence/Kangaroo Ampera et iMiev+clones Kia Soul EV (1ère génération) Volkswagen e-Golf Nissan Leaf

Voici une vidéo de Transport Evolved qui donne un aperçu approfondi de la façon dont les chauffages à résistance et les pompes à chaleur d’une voiture électrique fonctionnent par temps froid:

Avec les nouvelles voitures électriques, le chauffage n’a qu’un impact marginal sur la puissance de la batterie, de sorte que vous pouvez toujours obtenir à la fois le confort et une bonne autonomie par temps froid. Cependant, étant donné que les pompes à chaleur consomment généralement moins d’énergie que leurs homologues de chauffage à résistance, je recommanderais un système de chauffage de voiture électrique qui utilise des pompes à chaleur.

Analyse de la sûreté

Maintenant que nous savons comment fonctionnent les appareils de chauffage des voitures électriques, démystifions quelques mythes et examinons les faits sur les implications pour la santé de l’air chauffé à l’intérieur de la cabine.

Mythe : Les bouches d’aération d’une voiture électrique libèrent des émissions toxiques lorsqu’elles sont exposées à la chaleur

Ce mythe est basé sur l’hypothèse que les bouches d’aération d’un véhicule électrique sont en plastique. Le problème est que lorsque l’air chaud chauffe les bouches d’aération lorsqu’il passe, il provoque la libération de traces de composés chimiques toxiques lorsqu’ils sont inhalés.

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Cependant, il y a peu de vérité à ce mythe car les bouches d’aération d’une voiture électrique ne sont pas en plastique.

Mythe : Les systèmes de ventilation des voitures exposent les passagers à un composé dangereux appelé benzène

Une préoccupation commune avec les chauffages de voiture est le risque d’exposition à des émissions toxiques et cancérigènes.

Un mythe affirme que les systèmes de ventilation de toutes les voitures exposent les passagers au benzène, un composé chimique qui peut être toxique après une exposition à long terme.

Bien que l’exposition au benzène soit connue pour avoir des effets secondaires à long terme tels que le cancer et des complications respiratoires, il n’y a pas de lien substantiel jusqu’à présent entre les systèmes de ventilation des voitures et l’exposition au benzène.

Fait: Trop de chaleur dans la cabine peut causer des brûlures

Une chaleur excessive à l’intérieur de l’habitacle de votre voiture électrique peut causer des blessures cutanées semblables à des brûlures.

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Connues sous le nom de « syndrome de la peau grillée », ces blessures ne sont pas réellement des brûlures, mais elles sont causées par l’exposition à la chaleur.

Le « syndrome de la peau grillée » provoque une décoloration de la peau, des éruptions cutanées ou les deux sur la zone touchée. Bien que la condition ne soit pas une cause majeure de préoccupation, il vaut la peine de l’éviter en utilisant le chauffage de votre voiture pendant de courtes périodes de temps et dans un cadre confortable.

Foire aux questions

En quoi le chauffage d’un véhicule à essence est-il différent du chauffage d’une voiture électrique?

Dans les véhicules à essence, la chaleur des gaz d’échappement du moteur est recyclée et utilisée pour réchauffer l’habitacle. En comparaison, les voitures électriques utilisent soit un chauffage à résistance, soit des pompes à chaleur pour générer de la chaleur.

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Quel système de chauffage est le meilleur, chauffage à résistance ou pompes à chaleur?

Les pompes à chaleur sont meilleures que les appareils de chauffage à résistance, car elles consomment moins d’énergie et ont moins d’effet sur l’autonomie de votre véhicule électrique. Les pompes à chaleur sont plus largement utilisées par les constructeurs automobiles.

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