La gestion de la chaleur dans l'Ampera

La Volt et l'Ampéra possèdent un système de climatisation liquide pour réguler la température de la batterie contrairement à d'autres voitures électriques (comme la Leaf) qui se contentent d'une simple ventilation. Globalement, c'est tout le système de refroidissement/chauffage de la voiture qui est particulier, du fait que la voiture peut rouler avec ou sans le moteur thermique en fonctionnement.

A partir d'éléments techniques principalement extraits des formations des garagistes Chevrolet, GM-Volt.com a publié une explication des systèmes de refroidissement de la Volt. Ils sont évidemment également applicables à l'Ampera.
Sur une voiture conventionnelle, il y a un seul circuit de refroidissement, qui refroidit le moteur et au passage chauffe au besoin l'habitacle, complété de plus en plus souvent par une climatisation. Sur la Volt/Ampera, la problématique est différente, puisqu'il faut non seulement refroidir le moteur thermique quand il tourne, mais également la transmission, le moteur électrique et le hacheur (qui régule la commande du moteur électrique). Et également chauffer l'habitacle quand le moteur thermique ne tourne pas. Et il faut au besoin chauffer ou refroidir la batterie. Pour cela, l'Ampera dispose de 4 circuits de refroidissement indépendants que nous allons détailler.

Moteur électrique et transmission
Pour cette partie, le liquide lubrifie les pignons et l'embrayage et refroidit les moteurs électriques (le moteur principal de 110kW et le secondaire de 58kW). Il s'agit très classiquement d'un liquide qui circule dans ces différents éléments grâce à une pompe électrique et la chaleur est évacuée via un radiateur placé à l'avant de la voiture.

Moteur thermique et chauffage de l'habitacle
Ce circuit est par essence plus compliqué puisqu'il a deux modes de fonctionnement distincts selon si le moteur thermique est à l'arrêt ou en fonctionnement. Sur ce circuit, on retrouve comme sur une voiture traditionnelle le moteur thermique (avec sa pompe à eau entrainée par la courroie), l'échangeur de chaleur avec l'habitacle (qui est dans la gaine de ventilation), le radiateur (situé derrière la calandre). De plus, il y a une pompe à eau et un chauffage électriques (pour pallier l'arrêt du moteur thermique).
Quand le moteur thermique ne fonctionne pas (et que l'habitacle a besoin de chauffage), la pompe à eau électrique tourne et le chauffage électrique est allumé, approvisionnant la ventilation de l'habitacle en chaleur. Une vanne permet d'exclure le moteur thermique et le radiateur de la boucle, afin d'éviter d'y perdre de la chaleur inutilement.
Quand le moteur thermique tourne, lui et le radiateur sont intégrés à la boucle, ce qui permet de diminuer ou éteindre le chauffage électrique pour économiser de l'énergie. Puisque le moteur dispose d'une pompe à eau, la pompe a eau électrique est également désactivée quand le moteur thermique tourne.

Electronique de puissance
Sur le circuit de refroidissement de l'électronique de puissance on retrouve la charge de la batterie et commande du moteur. La puissance à transmettre aux moteurs étant importante (jusqu'à 110kW), la chaleur a évacuer l'est aussi. D'autant plus que c'est le même circuit qui gère la regénération au freinage. La chaleur est dissipée sur par un radiateur situé derrière la calandre et une pompe à eau électrique fait circuler le liquide.

Batterie
Le circuit gestion de température de batterie est le seul parmi ceux présentés ici à être réversible. En effet, la température de la batterie doit être maintenue autour des 22°C. La batterie doit donc être refroidie quand sa température est trop haute, ou réchauffée quand sa température est trop basse. Ce dernier point est très important car le rendement de la batterie baisse beaucoup quand la température baisse (l'autonomie peut être diminuée de moitié).
Chaque cellule de la batterie est équipée de plaques métalliques percées, permettant de transférer la température entre la cellule (en contact avec la plaque) et le liquide chauffant/réfrigérant qui circule par les trous de cellule en cellule.
Sur ce circuit on retrouve donc la batterie, une pompe, un radiateur derrière la calandre, un chauffage électrique et un échangeur avec le climatiseur de la voiture. Quand la batterie est trop froide, le chauffage est en action. Quand la température de la batterie est trop élevée mais que la température extérieure est suffisamment basse, l'excès de température est évacuée vers le radiateur. Quand la température de la batterie et de l'air sont trop importantes, le climatiseur entre en action et absorbe l'excès de température.

Les radiateurs des différents circuits sont placés les uns derrière les autres (sauf le radiateur de la batterie et celui de l'électronique qui sont cote à cote) avec le radiateur de la climatisation, et deux ventilateurs sont placés derrière pour créer un flux d'air si la vitesse de l'Ampera est insuffisante.

Au final, c'est une tuyauterie relativement complexe mais nécessaire pour garantir une grande fiabilité de fonctionnement de la voiture en limitant les pertes d'énergie inutiles.