La pompe à chaleur est présentée comme l'un des équipements indispensables pour conserver l'autonomie d'une voiture électrique, notamment en hiver, où son utilisation est intense. Surtout proposée en option contre une coquette rallonge, elle équipe de plus en plus de voitures électriques en série néanmoins. Mais est-elle vraiment utile ?

Fonctionnement d'une Pompe à Chaleur

Le principe de la pompe à chaleur est très différent d'un chauffage classique. Pour faire simple, le système reprend le fonctionnement d'une climatisation. C'est pour cela qu'elle est aussi appelée « climatisation réversible ». Nous n'allons pas entrer dans les détails du fonctionnement d'une climatisation, mais rappelons le principe physique de base : tout gaz compressé devient chaud. Le principe de fonctionnement d'une pompe à chaleur est donc similaire, à la différence qu'elle récupère des calories dans l'air pour améliorer l'efficacité du système (c'est pour cela que l'on parle de pompe à chaleur). Un gaz tiède deviendra chaud, un gaz chaud deviendra très chaud.

Certains systèmes reprennent le même fonctionnement que la climatisation avec un circuit toutefois différent pour ne pas dégager dans l'air les calories du gaz compressé. Quelle que soit la façon dont ça tourne, il faut surtout retenir qu'aucun équipement électrique n'est fortement mis à contribution ici. Seuls le compresseur, les vannes et les ventilateurs puisent de l'énergie dans la batterie de traction. La puissance demandée par le système peut varier de 1 500 W à 500 W une fois le système régulé.

Le Système Hybride : Pompe à Chaleur et Résistance

Car cette solution est bien moins efficace qu'une résistance, surtout à froid, où la matière gazeuse elle aussi froide ne permettra pas de monter aussi vite en température. Il faut alors chercher une source de chaleur ailleurs pour réchauffer les occupants. Les ingénieurs du groupe Hyundai-Kia ont ainsi développé un système qui, on reste schématique, permet de récupérer la chaleur générée par les dispositifs électriques, notamment la batterie, pour réchauffer le gaz avant son entrée dans le compresseur. Avec une voiture et une température froides, il est tout simplement impossible de générer de la chaleur correctement.

Pour augmenter l'efficacité du chauffage au démarrage, et ainsi améliorer rapidement le confort thermique des occupants ou permettre de dégivrer plus vite le parebrise, les fabricants ont décidé de coupler la pompe à chaleur à… une résistance. Un système hybride donc, qui fait rapidement monter en température l'habitacle et qui, en fonction des paramétrages, va progressivement laisser sa place à la pompe à chaleur moins énergivore. Autrement dit, le conducteur ne verra aucune différence sur les premières minutes d'utilisation, et n'en apercevra les bénéfices qu'en cas d'une utilisation prolongée.

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Test en Conditions Hivernales : Hyundai Ioniq 6

Comme toutes les autres électriques du groupe coréen, la Hyundai Ioniq 6 dispose d'un affichage précis et transparent sur les puissances réclamées à la batterie en temps réel. Parmi les quatre volets différents se trouve la partie Climatisation. Celle-ci prend en compte l'énergie nécessaire au fonctionnement des ventilateurs, de la pompe à chaleur et de la résistance associée.

Pour ce test, nous avons décidé de mettre le système dans les cordes. Nous avons laissé la voiture à l'extérieur toute une nuit avec des températures négatives, en prenant soin de la placer à l'ombre d'un bâtiment pour éviter toute influence du soleil sur les capteurs. Au démarrage, nous avons lancé la climatisation en mode automatique à une température intermédiaire de 20°C. Dès le lancement, le système est grimpé à une puissance instantanée de 5,92 kW. Une valeur particulièrement élevée pour un système de chauffage par rapport à nos précédentes observations (non consignées) sur d'autres voitures dénuées de pompe à chaleur. Mais la puissance a rapidement baissé et elle est passée sous les 4 kW au bout de 5 minutes, au fur et à mesure que le système s'approchait de la température cible : l'habitacle était déjà à 18 °C à ce moment selon nos capteurs.

Au bout de 15 minutes, la puissance réclamée par le système a déjà chuté, tout comme l'intensité de la ventilation. Il a fallu attendre à peine plus d'un quart d'heure supplémentaire pour voir la puissance passer sous la barre de 1,0 kW (au bout de 33 minutes dans notre cas), où il ne fait aucun doute que la pompe a chaleur a déjà pris le relais depuis une quinzaine de minutes. A ce stade, nous relevions une température de 24 °C. Au bout de 45 minutes de fonctionnement, avec un thermomètre extérieur à 0 °C, la puissance oscillait entre 0,6 et 0,5 kW.

Lorsque le système tournait à son minimum de puissance, le capteur intérieur indiquait 24 °C, soit 4 °C de plus que demandé sur le panneau de commande. On imagine alors une configuration pessimiste du système qui, en raison de la température extérieure, réchauffe plus que nécessaire l'habitacle. Une fois la puissance et la température stabilisées, nous avons pris la route. Le système a alors augmenté la puissance au fur et à mesure que la vitesse a augmenté, avant de redescendre légèrement. Cependant, d'après nos calculs, on estime la consommation moyenne du système de chauffage autour de 1,7 kWh pour 30 minutes de fonctionnement dans ces conditions d'essai. Ce qui ne signifie pas que le chauffage avalera 3,4 kWh par heure de fonctionnement : la consommation est appelée à baisser au fil de du temps.

Avantages et Inconvénients de la Pompe à Chaleur

Si une pompe à chaleur présentera effectivement une consommation inférieure à celle d'un système classique, il n'existe presque aucune différence lors des premières minutes d'utilisation. Pour les trajets quotidiens, elle n'aidera pas vraiment à sauver sensiblement l'autonomie. Elle n'a donc d'intérêt que sur la durée, lors des longs trajets par exemple. Une fois stabilisée, la pompe à chaleur consomme 500 et 700 W en moyenne, contre 2 000 à 2 500 W pour un système classique afin de maintenir l'habitacle à température. Données qui peuvent bien entendu évoluer en fonction des performances du dispositif et de l'isolation de chaque voiture.

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En matière d'autonomie pure, il y a plusieurs façon de voir les choses. Même constat avec les voitures dotées de grosses batteries, dont la marge de manœuvre est bien plus grande. Il n'y a qu'avec les plus petites batteries lors des longs trajets que cela peut avoir une importance. Mais si vous n'avez pas de pompe à chaleur et que vous voulez sauver l'autonomie pendant un voyage, une stratégie consiste à chauffer l'habitacle pendant la recharge (quitte à perdre une poignée de minutes en raison de la puissance supplémentaire demandée) et de réduire la température quand vous reprenez la route.

Pour tout les jours, on remarquera en revanche que la pompe à chaleur a surtout un avantage financier : ce qui n'est pas consommé n'a pas à être rechargé. Cela représente donc une économie pour le portefeuille. Mais aussi pour la planète, si l'on part du principe logique que tout kWh économisé n'a pas à être produit. C'est là que certains penseront aussi à la rentabilité de l'opération. Dans les deux cas, on n'aura jamais froid et on ne tombera pas en panne sèche puisque le conducteur saura s'adapter en amont.

Impact sur l'Autonomie et l'Homologation

Et ce grace à une spécificité de la procédure d'homologation : le chauffage ou la climatisation ne sont pas allumés lors du cycle d'homologation WLTP ! En revanche, le surpoids du système est bel et bien pris en compte par la norme. Ainsi, un Skoda Enyaq iV 80 perd 2 km d'autonomie WLTP en s'équipant de la pompe à chaleur (+15 kg) ! Même chose chez Renault avec la Megane e-Tech, qui perd 3 km avec l'option (400 €). Voilà qui démontre bien que toutes les valeurs présentées et les bénéfices promis ne sont soumis à aucune homologation normalisée.

Les fabricants ont alors le champ libre pour nous forcer à regarder le doigt plutôt que la lune, en communiquant les valeurs qu'ils veulent, ou presque, pour tenter de vendre au mieux une option à quatre chiffre en moyenne. Certains se lancent dans de drôles de comparaisons, alors que d'autres inondent de données les clients néophytes pour faire croire que la pompe à chaleur sera la solution à tout leur problème d'autonomie en hiver.

Du côté des études indépendantes, les avis s'opposent. Certains prônent de véritables gains, d'autres édulcorent davantage leurs conclusions. C'est le cas du très sérieux organisme ADAC, qui indique que ses recherches « ne montrent aucun avantage d'efficacité significatif de la pompe à chaleur à des températures extérieures très froides de moins de 10 degrés ». Mais d'autres évoquent que la pompe à chaleur permettrait de réduire la perte d'autonomie en hiver de 10 à 20 %. Reste à définir la notion d'hiver.

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Le flou que cultivent les constructeurs et les divergences entre les conclusions des études ne s'expliquent que d'une seule manière : les bénéfices d'une pompe à chaleur dépendent de l'usage qui sert de base !

Kia EV6 : Un Aperçu

Kia EV6, le crossover 100% électrique hautes performances:

  • Kia EV6 est le tout premier modèle électrique de la marque conçu sur sa nouvelle plateforme E-GMP dédiée aux véhicules électriques.
  • Proposé en deux ou quatre roues motrices et offrant jusqu'à 528 kilomètres avec une seule charge.
  • Une recharge ultra-rapide compatible 800V pour passer de 10 à 80% en seulement 18 minutes ; soit un surcroît d'autonomie de 100 kilomètres en 4 minutes 30 sec.
  • Un groupe propulseur 100% électrique et zéro émissions associé à une batterie grande autonomie de 77,4 kWh.
  • Kia EV6 GT offre 585 ch, abat le 0 à 100 km/h en seulement 3,5 secondes et atteint la vitesse maximale de 260 km/h sur circuit.
  • Kia EV6 est disponible en 4 finitions : EV6 Air Active, EV6 Air Design, EV6 GT-line et EV6 GT.
  • Kia propose un abonnement tarifaire Ionity Power pour l'ensemble de ses clients, ainsi ils bénéficient d'un prix de charge de 0,29 € par minute (au lieu de 0,79 €).
  • Kia EV6 est désormais disponible en France à partir de 47 990 €, assorti de la garantie 7 ans ou 150 000 km de Kia

Technologies Électriques de Pointe de la Kia EV6

Kia EV6 offre de série à ses clients français un groupe propulseur 100% électrique et zéro émission associé à une batterie grande autonomie de 77,4 kWh, qui lui permettent d'atteindre une autonomie jusqu'à 528 kilomètres, en 2 roues motrices (consommation d'énergie électrique en cycle mixte de 16,5 kWh/100 km). Kia EV6 offre des capacités de charge de 800V et 400V, sans avoir à utiliser de composants ou d'adaptateurs supplémentaires.

Ainsi, il accepte une recharge ultra-rapide en 800V, permettant de recharger sa batterie de 10 à 80% en seulement 18 minutes. Autre innovation, Kia EV6 bénéficie d'un système de recharge plus flexible que celui des véhicules électriques de la précédente génération et ce, grâce à son module de commande de charge intégré (ICCU). Le module ICCU intègre une nouvelle fonction de recharge inversée V2L, vehicule-to-load (disponible en option en combinaison avec la pompe à chaleur sur toutes les finitions), permettant de redistribuer l'énergie de la batterie vers l'extérieur mais aussi à l'intérieur de l'habitacle par le biais d'une prise de courant 230 V classique.

Récupération d’Énergie

Kia EV6 est équipé de technologies de récupération de l’énergie visant à maximiser son autonomie, parmi lesquelles une pompe à chaleur écoénergétique (disponible en option en combinaison avec la fonction V2L sur toutes les finitions), recyclant la chaleur perdue du système de liquide de refroidissement du véhicule. Ainsi, à une température de 7 degrés Celsius, le véhicule garantit à son conducteur une autonomie équivalente à 80% de celle disponible à 25 degrés Celsius.

EV6 hérite également de la toute dernière génération du système de freinage à récupération d'énergie de Kia. Commandé au moyen de palettes situées derrière le volant, il permet au conducteur de ralentir rapidement et facilement le véhicule, et de récupérer l'énergie cinétique à la décélération afin de maximiser l'autonomie et le rendement énergétique. Le conducteur a le choix entre six niveaux de récupération d'énergie (aucun, 1 à 3, « i-PEDAL » et mode Auto), selon le niveau de récupération d'énergie souhaité.

Test du Système de Préconditionnement de la Batterie

Nous avons analysé la montée en température naturelle de la batterie, les effets du système de préchauffage, la surconsommation et les gains à la recharge. Enfin, on a aussi regardé comment évoluait la température post recharge. L'objectif est d'observer le fonctionnement du préconditionnement en mode automatique couplé à la navigation avec cette Kia EV6 58 kWh.

Malgré une température fraîche gravitant autour de 2 °C au moment du départ, la batterie de la Kia EV6, utilisée la veille, n'est pas passée sous la barre des 12 °C. Sans préconditionnement, cette dernière n'a pas gagné un seul degré avec une évolution inférieure ou égale à 110 km/h. Ce n'est que lorsque le rythme est devenu plus soutenu, avec une vitesse quasi fixe de 130 km/h, que la température de la batterie a augmenté. En revanche, dès l'activation automatique du préconditionnement couplé à la navigation (à 66 km de la borne visée), les cellules ont commencé à monter en température. Le système s'est alors arrêté un peu avant notre destination, lorsque la batterie atteint une température de 27 °C, après 51 km et 26 minutes de fonctionnement. Il s'agirait donc de la température idéale de la batterie dans ces conditions.

Au terme de nos nombreuses répétitions sans l'activation du dispositif, nous avons bouclé ce parcours de 140 km avec une consommation finale de 23,4 kWh/100 km. Après utilisation du système de préchauffe, nous avons noté une moyenne à l'arrivée de 24,5 kWh/100 km. Cela représente une surconsommation de 4,7 %.

Consommation du Système de Préconditionnement

La consommation du système de préconditionnement est explicitement affichée au tableau de bord, sous l'intitulé « entretien batterie ». Dès son activation, on s'aperçoit alors que le dispositif réclame une puissance constante de 3,7 kW, avec de menues variations de 3,6 à 3,8 kW durant l'exercice. Dans les conditions fixées par notre essai, le système est resté en action pendant 26 minutes. À noter que c'est bien la durée de fonctionnement qui importe le plus ici, et non la distance.

D'après l'ordinateur de bord, cela représente 5 % de la consommation totale de notre trajet.

Impact sur le Temps de Recharge

Branchée à froid dès 10 % de charge restante, la batterie ne peut pas atteindre immédiatement son pic de puissance et plafonne à 60 kW. Pendant ce temps, le système lance le réchauffeur, qui consomme alors autant que sur la route. Ici à 12 °C, le réchauffeur réclamera alors 15 minutes pour monter à 50 °C, portant au même moment la batterie à 29 °C. C'est à partir de là que la pleine puissance, ou presque, sera délivrée.

Dès lors, en arrivant devant la borne à froid, le 10-80 % a réclamé 31 minutes d'immobilisation, pour une puissance moyenne de 88,9 kW. Avec toutes les cellules déjà à la bonne température, la batterie accepte directement la pleine puissance. Le 10-80 % est alors expédié en 18 minutes tout rond, à une puissance moyenne de 143 kW.

Mais il ne faut pas oublier que l'activation du préconditionnement entraine une surconsommation en roulant, ce qui, à situation égale comme voulue pour cette étude, réduit le taux de charge à l'arrivée. Ainsi, si nous nous sommes raccordés avec 10 % de charge à froid, nous sommes arrivés à la station avec 6 % de charge après avoir lancé le préconditionnement. Nous avons alors comptabilisé 20 minutes d'immobilisation avant d'atteindre les 80 %, pour un total de 47 kWh facturés par la borne.

La différence est au final de seulement 11 minutes, pour une facture à peine plus élevée de quelques dizaines de centimes.

Température de la Batterie et Recharge

Branchée à partir de 17 °C, la batterie froide non préconditionnée de la Kia EV6 atteint une température de 43 °C à 80 % de charge. À chaud, elle grimpe à 51 °C au moment de débrancher et ce, rappelons-le, avec une température extérieure de 2 °C. Pas d'inquiétude, il s'agit souvent ici d'un pic : les puissances de recharge moins importantes qui suivent permettent à la batterie de souffler un peu.

Quels que soient le scénario et la température extérieure, la chute des températures de la batterie est quasi identique. Ainsi, après 30 minutes/50 km, la batterie affichait 35 ou 36 °C respectivement. Au bout de 1 h 30 ou un peu plus de 160 km, la batterie était à 25 ou 27 °C respectivement. On s'aperçoit alors que malgré la température extérieure proche de 0 °C, la batterie est encore à la bonne température pour la recharge rapide suivante : cette dernière a été exécutée dans les temps sans l'aide du préconditionnement.

À noter que, de toute manière, le dispositif de la Kia EV6 est indisponible avec une batterie à plus de 21 °C, comme l'indique le constructeur.

Lors du déploiement de cette fonction, le communiqué de Kia promettait de réduire le temps de recharge de près de 50 %, en faisant passer le temps de recharge (10-80 %) de 35 minutes à 18 minutes avec une température extérieure de 5 °C. Le contrat est parfaitement respecté, comme le confirment nos mesures exclusives.

Tableau Récapitulatif : Préconditionnement vs. Non-Préconditionnement

Paramètre Sans Préconditionnement Avec Préconditionnement
Consommation moyenne 23,4 kWh/100km 24,5 kWh/100km
Surconsommation - 4,7%
Charge Restante à l'arrivée 10% 6%

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