Chauffage pour véhicule électrique à haute efficacité énergétique

« Schmallenberg-Grafschaft Fraunhofer-Institut Sauerland-Ost 094 » par Michael Kramer

Parce que le chauffage dévore une partie importante de la batterie d’un véhicule électrique, les conducteurs doivent souvent faire quelques concessions, trouver un équilibre entre confort et autonomie.  Les chercheurs de l’institut Fraunhofer (institut allemand spécialisé dans la recherche en sciences appliquées), vont démontrer un système de chauffage à haute efficacité énergétique, qui produit une large chaleur rayonnante, pour les voitures électriques.

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Les conducteurs de voitures électriques ont raison d'aimer l'été, parce que l'hiver, l’autonomie véhicule diminue nettement en raison de l'énergie supplémentaire exigée par le système de chauffage. Comparativement aux voitures avec moteurs à combustion interne, les voitures électriques ne génèrent pratiquement pas de chaleur superflue, chaleur qui est habituellement utilisée monter en température l'habitacle. 

Pour cette raison, un dispositif de chauffage électrique supplémentaire est nécessaire. Ce dernier est alimenté par la même batterie qui fournit l'énergie au moteur. "Dans le cas le plus défavorable, vous ne pouvez conduire que la moitié de la distance habituelle avec la voiture", dit Serhat Sahakalkan, gestionnaire de projet à l'Institut Fraunhofer pour les techniques de production et d'automatisation IPA (Angewandte Polymerforschung, Recherche appliquée sur les polymères) à Stuttgart.

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L'effet des basses températures sur la consommation d'énergie d'une Nissan Leaf.

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Des chercheurs de l'IPA ont développé un appareil de chauffage à base de film en panneau, qui fournit rapidement une chaleur confortable dans les voitures électriques, qui est - en particulier sur les trajets courts - plus efficaces que les anciens radiateurs électriques. Le concept de chauffage est basée sur un film qui est revêtu de nanotubes de carbone (NTC) conducteurs. Pour cela, les chercheurs vaporisent sur une très fine couche de CNT. "Le film est collé à la garniture de porte intérieure et génère une chaleur confortable là dans l'accoudoir en un temps très court", explique Sahakalkan. Le chauffage fonctionne en conformité avec le principe Joule: lorsque l'électricité circule à travers le film, il rencontre une résistance naturelle entre les nanoparticules individuelles. Ces «collisions» génèrent de la chaleur.

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Contrôles de température Mitsubishi i-MiEV.

Un film extrêmement mince économise l'énergie et diminue les coûts. Les systèmes de  chauffage à résistance électrique utilisés dans les voitures électriques utilisent également le principe de Joule. Habituellement, le matériau conducteur utilisé est un fil de cuivre, qui est noyée dans des nattes de silicone, par exemple.

Cependant, la solution des chercheurs de Stuttgart offre plusieurs avantages: Alors que les appareils de chauffage de fil de cuivre disponibles à l'heure actuelle sont relativement "encombrant" et prennent assez d'espace d'installation, le film chauffant est constitué d'une couche de matériau conducteur d’une épaisseur de seulement quelques micromètres. Il peut être appliqué avec souplesse aux surfaces les plus diverses et contribue à l'économie d'énergie et des coûts en raison de son faible poids. Les nanotubes de carbone eux-mêmes ont une faible capacité de stockage de chaleur, ce qui a pour résultat que la chaleur produite est directement rejetée dans l'environnement.

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Contrôles de température Kia Soul EV

Contrairement à la variante filaire, la chaleur est uniformément répartie sur toute la surface du film, ce qui augmente considérablement l'efficacité. Lorsque le conducteur arrête le chauffage, le matériau se refroidit tout aussi rapidement. "Ces temps de réponse rapides sont idéaux pour les courtes distances telles que les déplacements urbains", explique Sahakalkan. La puissance de chauffage souhaitée peut être réglée en continu par l'utilisateur. Même s’il y a présence de défauts ici et là, ils ne nuisent pas à la fonctionnalité. Dans les systèmes de chauffage à base de fils, par exemple, même un bris mineur dans le métal peuvent entraîner une panne.  

Afin d'appliquer uniformément le film à la garniture voûtée d’une porte, les chercheurs divisent en petits modules, puis les collent sur la garniture de porte dans les sections: "Des légers plis surviennent dans les courbures, qui changent l'écartement des électrodes.  La distribution égale de la chaleur ne serait alors plus assurée" selon le scientifique. 

À plus long terme, les experts de Stuttgart ont l'intention de simplifier davantage la procédure et pulvériser la dispersion CNT directement sur les composants de véhicules correspondantes. "Cela rendrait le processus de production considérablement plus économique - en particulier par rapport à des solutions filaires", dit Sahakalkan.

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Source: Electric Vehicules Research
Collaboration: Dany Labrecque