La gestion thermique, facteur clé de l’autonomie et de la durabilité des véhicules électriques

Le 8 juin 2022, le Par­lement européen entéri­nait la fin de la vente de véhicules ther­miques et hybrides neufs à des­ti­na­tion des par­ti­c­uliers dès 2035. Une mesure forte qui, com­binée à une crois­sance rapi­de de la demande (+ 32 % en mai en France par rap­port à 2021), con­traint les con­struc­teurs auto­mo­biles à imag­in­er de nou­veaux mod­èles pour amélior­er l’efficacité de leurs véhicules.

Si la plu­part des véhicules élec­triques peu­vent par­courir plus de 400 km avec une seule charge, des fac­teurs tels que l’état de la route, le style de con­duite, la charge du véhicule et la tem­péra­ture ambiante peu­vent affecter leurs per­for­mances réelles en ter­mes d’autonomie. Bien que la recharge hors domi­cile soit dev­enue plus acces­si­ble (62 136 points de recharge ouverts au pub­lic en France en mai 2022), les recherch­es mon­trent que l’« angoisse de l’autonomie » demeure l’un des prin­ci­paux freins à l’achat.

Un sys­tème de ges­tion ther­mique spé­ci­fique aux véhicules électriques

Les véhicules ther­miques, dotés d’un moteur à com­bus­tion interne, sont générale­ment équipés d’un com­presseur qui per­met, grâce à un réfrigérant, d’absorber la chaleur de l’habitacle lorsqu’il passe de l’état liq­uide à l’état gazeux, créant un effet de refroidisse­ment. Le com­presseur étant ali­men­té par le moteur, le véhicule peut égale­ment utilis­er la chaleur pro­duite pour chauf­fer l’intérieur en cas de baisse des températures.

Les véhicules élec­triques, eux, sont équipés d’un sys­tème de chauffage qui puise son énergie dans la bat­terie, ce qui a une inci­dence sur son autonomie. Le fonc­tion­nement d’une bat­terie étant opti­mal entre 20 °C et 35 °C, des tem­péra­tures extrêmes peu­vent faire des rav­ages sur son autonomie (− 17 % env­i­ron en cas de fortes chaleurs et jusqu’à − 40 % en cas de gel selon l’American Auto­mo­bile Asso­ci­a­tion), mais aus­si affecter le temps de charge, réduire l’espérance de vie de la bat­terie ou, dans de rares cas, provo­quer un incendie. La ges­tion ther­mique est donc essentielle.

Les con­struc­teurs sont ain­si à la recherche de nou­veaux sys­tèmes per­me­t­tant de réduire la con­som­ma­tion d’énergie tout en assur­ant le con­trôle ther­mique de l’habitacle et des com­posants élec­tron­iques. Une tech­nolo­gie récente, de plus en plus util­isée dans les véhicules élec­triques légers, est la pompe à chaleur, qui pro­duit à la fois de l’air chaud et froid. Cette tech­nolo­gie est com­pa­ra­ble à celle des mod­èles util­isés dans les habi­ta­tions et les bâti­ments com­mer­ci­aux. Une pompe à chaleur auto­mo­bile effi­cace per­met de génér­er une puis­sance de refroidisse­ment ou de chauffage suff­isante pour con­trôler la tem­péra­ture de l’habitacle, ain­si que celle des bat­ter­ies et des com­posants élec­tron­iques. Son util­i­sa­tion en lieu et place d’un chauffage élec­trique clas­sique per­met ain­si d’améliorer l’autonomie du véhicule.

La réduc­tion des émis­sions : l’autre défi des véhicules électriques

Out­re la ques­tion du chauffage et de la cli­ma­ti­sa­tion, les con­struc­teurs doivent relever un autre défi : l’élimination pro­gres­sive, à l’échelle mon­di­ale, des matéri­aux à fort poten­tiel de réchauf­fe­ment plané­taire (PRP), appelés hydro­flu­o­ro­car­bu­res (HFC). La solu­tion la plus courante et la plus éprou­vée pour ce type d’application est le HFO-1234yf.

Ce réfrigérant à très faible PRP, lancé sur le marché il y a dix ans, reste à ce jour une solu­tion fiable pour la ges­tion ther­mique des mod­èles mis en vente aux États-Unis et en Europe. Il con­stitue une base solide de recherche pour dévelop­per les inno­va­tions qui sou­tien­dront le développe­ment futur de l’industrie des véhicules électriques.