Tribune. Les voies d’amélioration des batteries de véhicules électriques

Tribune. Les voies d’amélioration des batteries de véhicules électriques

par | Sep 7, 2023 | Autobus, Autocar, Entreprise, Equipement, Les dossiers

Le marché mondial des batteries Li-ion pour véhicules électriques devrait atteindre plus de 380 Mds$ US d’ici 2034, tiré principalement par la demande de voitures électriques à batterie, mais avec une croissance rapide dans d’autres secteurs, y compris les fourgonnettes électriques, les camions, les bus, les deux-roues et les véhicules tout-terrain.

Les objectifs en matière d’électrification et d’émissions, l’amélioration des performances des batteries et un coût total de possession de plus en plus attractif pour certains segments de véhicules sont à l’origine de cette croissance de la demande de véhicules électriques à batterie (VE).

Néanmoins, l’amélioration des performances et du coût des batteries est recherchée et, bien que les développements puissent devenir de plus en plus progressifs, il existe plusieurs voies pour l’amélioration continue de la technologie des batteries Li-ion.

Le nouveau rapport de recherche d’IDTechEx,  » Blocs De Batteries Li-Ion Et Systèmes De Gestion De Batteries Pour Véhicules Électriques 2024-2034« , propose une analyse des technologies, des conceptions et des tendances entourant les cellules, les packs et les systèmes de gestion de batterie (BMS) Li-ion, y compris des prévisions de la demande en Li-ion par application EV.

Les cellules 

À court terme, les cellules de batteries pour véhicules électriques devraient continuer à suivre les tendances actuelles. Par exemple, la teneur moyenne en nickel des produits chimiques NMC et NCA continue d’augmenter afin d’accroître la densité énergétique et de réduire la teneur en cobalt. La tendance la plus importante est peut-être l’évolution générale vers le LFP, une option moins chère et plus sûre que le NMC et le NCA (bien qu’elle ne soit pas intrinsèquement sûre). Bien que la densité énergétique du LFP puisse être inférieure de 30 à 40% à celle du NMC ou du NCA, les avantages de son coût inférieur sont devenus incontournables au cours des dernières années.

Ainsi, la part de la fibre optique légère dans les voitures électriques a augmenté, bien qu’il faille noter que la grande majorité de cette évolution est due à la ré-adoption de la fibre optique légère en Chine. Les NMC et les NCA sont toujours privilégiés en Europe et en Amérique du Nord, bien que les LFP aient commencé à pénétrer le marché. Les produits chimiques NMC restent également privilégiés dans les packs clés en main pour d’autres segments de véhicules. Néanmoins, les pressions exercées sur les coûts et l’approvisionnement en matériaux, ainsi que les améliorations technologiques, signifient que le LFP devrait accroître sa part du marché des VE.

D’autres développements transformateurs se profilent également à l’horizon. Les annonces de développement de batteries à l’état solide se poursuivent, tandis que les premières commercialisations ont déjà lieu, par exemple, grâce aux batteries à l’état solide de type polymère de Blue Solutions. L’utilisation de matériaux d’anode en silicium devrait augmenter avec le développement de solutions d’anode en silicium plus avancées et de produits commercialement prêts, promettant des améliorations de la densité énergétique et de la charge rapide.

De nouvelles chimies cathodiques continuent également d’être explorées. Par exemple, le phosphate de lithium manganèse fer (LMFP) constitue une alternative intéressante, susceptible d’offrir bon nombre des avantages du LFP tout en augmentant la densité énergétique pour la rapprocher de celle des batteries de type NMC, bien que le déploiement commercial soit encore limité.

La conception de L’emballage

Compte tenu de l’adoption croissante de la technologie LFP dans les véhicules électriques, la conception des batteries cellule-emballage revêt une importance accrue. Ces conceptions permettent d’améliorer l’efficacité de l’emballage, augmentant ainsi la densité énergétique et contribuant à réduire l’un des principaux inconvénients de l’utilisation des batteries LFP par rapport aux batteries de type NMC ou NCA. CATL et BYD ont mis en œuvre des conceptions CTP aux côtés de Tesla, Stellantis et de divers autres fabricants. Pour améliorer la densité énergétique gravimétrique, les boîtiers de batterie en polymère léger sont proposés comme alternative aux boîtiers en acier et en aluminium existants.

Les conceptions à double chimie sont également explorées par des entreprises telles que CATL, NIO et Our Next Energy. Our Next Energy présente l’exemple le plus extrême avec des plans visant à coupler une chimie à haute densité énergétique mais à faible durée de vie pour en faire un LFP à autonomie étendue.

En fin de compte, les combinaisons de différentes chimies Li-ion, ou même la combinaison de Li-ion et de Na-ion, pourraient contribuer à optimiser les compromis inévitables entre la puissance, la densité énergétique, la durée de vie et les performances à basse température.

La gestion thermique

La gestion thermique et la protection contre les incendies sont devenues des considérations essentielles pour les batteries des véhicules électriques, compte tenu des problèmes de sécurité, des incendies très médiatisés et des rappels de batteries. Alors que les premiers modèles de véhicules électriques utilisaient un refroidissement passif par air, le refroidissement par liquide est devenu plus important dans divers segments de véhicules au cours des dernières années. Selon les données d’IDTechEx, les modèles à refroidissement liquide actif représentaient 90 % du marché des voitures électriques, contre un peu plus de 50 % en 2015. Cette tendance ne s’applique pas seulement aux voitures électriques.

La plupart des batteries clés en main destinées aux véhicules utilitaires sont également proposées avec un système de refroidissement liquide. À mesure que les progrès de la technologie des cellules deviennent de plus en plus incrémentiels, les développements dans des aspects tels que la gestion thermique deviennent de plus en plus importants non seulement pour maintenir un fonctionnement sûr, mais aussi pour maximiser les performances disponibles des batteries Li-ion.

Les systèmes de gestion des batteries

Le système de gestion de la batterie (BMS) joue un rôle essentiel dans le fonctionnement sûr et fiable de toute batterie Li-ion. Si la fonctionnalité principale d’un système de gestion de batterie est relativement bien définie, elle offre également la possibilité d’élargir l’enveloppe de performance des batteries Li-ion.

Des améliorations au niveau de la sécurité, de la durée de vie, de la charge rapide et même de la densité énergétique sont possibles grâce aux développements du BMS et, surtout, avec un besoin minimal de sacrifier l’un pour l’autre.

Le développement et la mise en œuvre d’une estimation plus précise de l’état de la batterie et des cellules (par exemple, état de charge, état de santé, état de puissance) sont essentiels pour permettre l’amélioration des performances, ce qui permet d’extraire en toute sécurité les performances maximales d’une batterie.

Au-delà des développements de logiciels et d’algorithmes de BMS, des solutions de BMS sans fil sont également en cours de commercialisation. En mettant en œuvre des solutions sans fil, une grande partie du câblage peut être supprimée, ce qui permet de réduire le poids et d’éliminer les modes de défaillance potentiels. Bien que le déploiement soit relativement lent, avec l’annonce initiale par GM de son BMS sans fil en 2020, les fabricants de semi-conducteurs pour BMS proposent désormais des solutions pour les conceptions de BMS sans fil.

Le marché européen des cars et bus au premier semestre 2023

Le marché européen des cars et bus au premier semestre 2023

par | Sep 2, 2023 | Autobus, Autocar, Entreprise, Les dossiers

Le Comité des Constructeurs Français d’Automobiles (CCFA) a publié le 31 juillet dernier ses statistiques d’immatriculations sur les marchés européens (chiffres du 2e trimestre) et français pour les sept premiers mois de l’année 2023 pour les autocars et autobus de plus de 3.5t.

Sans entrer dans certains détails (châssis carrossés, multiples petites marques immatriculant seulement quelques véhicules, etc.) qui sont souvent dignes d’intérêt pour une analyses précise de certaines tendances, les chiffres disponibles permettent toutefois de brosser un tableau intéressant de la réalité de ce secteur, notamment en termes d’énergie.

Bonne nouvelle pour ce secteur industriel, ce 2e trimestre affiche une belle progression de 17,5% par rapport à 2022 à l’échelle du continent, avec un total de 9536 véhicules immatriculés.

Sans grande surprise, les bus électriques affichent, en ce second trimestre, une confortable marge de progression de quelque 64,7% quand le CCFA leur additionne les hybrides non rechargeables, pour un total de 2871 véhicules.

Pour autant, le diesel, avec 6038 véhicules immatriculés, progresse encore de 4,8% par rapport à 2022, sans qu’il soit toutefois possible, aux vues des données publiées, de distinguer les autocars (encore majoritairement propulsés par ce carburant) des autobus.

Il n’en va pas de même de la catégorie dite « autres » par le CCFA (GNV, hydrogène et, très accessoires, GPL ou E85…) qui chute à la même période de 27,8%. Le GNV, puisque c’est surtout de lui dont il est question ici, est sans doute victime des aléas tarifaires enregistrés depuis les débuts du conflit en Ukraine.

Une volatilité des prix que l’on pressent devoir s’installer dans la durée, et n’incite guère les exploitants (et certains industriels) à se tourner vers ce carburant, d’autant qu’il sera lui aussi frappé d’interdiction en 2035…

Marché français, la stabilité

Concernant le marché français au premier semestre 2023, le CCFA s’attarde cette fois sur les marques, sans donner de précisions sur les énergies. En préambule, et même si le mois de juillet, avec une baisse de 24,7% des immatriculations à 527 véhicules, semble augurer d’une fin d’année morose, c’est la stabilité qui domine sur l’ensemble de la période avec 3135 immatriculations et une progression de 4,2%.

Peut-être le coup de frein de juillet n’est-il imputable qu’aux délais de livraison, qui tutoient désormais les 8 à 9 mois au mieux, là où, avant Covid, ils s’établissaient plutôt autour de six mois…

Côté marques, on notera la stabilité d’Iveco, toujours maître du marché, les fortes progressions de Scania, Volvo (avant l’annonce de l’arrêt des productions intégrées pour les deux constructeurs suédois), Otokar, Mercedes (2e marque en France) et, dans une moindre mesure Isuzu ou Irizar.

Autre fait notable, la baisse de régime de MAN, qui reste toutefois sur la troisième place du podium, et celle d’Heuliez, désormais cantonné aux seuls autobus électriques, et qui voit son volume d’immatriculations chuter de 52% par rapport à la même période de 2022.

Autre point remarquable, la contre-performance de Van Hool, qui peine à retrouver le niveau qui était le sien avant Covid, au même titre que Setra, ou VDL. Preuve que le marché de l’autocar est encore très loin d’être revenu à la normale dans les secteurs de la ligne et du tourisme.

On regrettera simplement que le CCFA ne rentre pas plus dans le détail de la catégorie « autres », ce qui permettrait de mieux cerner par exemple le poids réel des outsiders comme Yutong, Caetano, Ebusco, voire même Solaris dans l’Hexagone.

Un problème quand on sait que le constructeur polonais par exemple arrive en tête du marché européen des bus électrique à batteries, avec une part de marché de 16,4% sur les 7 premiers mois de 2023…

Enfin, il est tout aussi impossible avec les données CCFA de connaitre la place réellement tenue par les trolleybus sur le marché français (ou européen d’ailleurs), ce qui ne permet guère de juger d’un éventuel retour de l’engouement pour ce type de véhicules…

 

Que sont devenus les 149 Bluebus IT3 de la RATP ?

Que sont devenus les 149 Bluebus IT3 de la RATP ?

par | Août 21, 2023 | Autobus, Les dossiers

A la suite de deux départs de feu spontanés sur deux autobus Bluebus IT3 exploités en service commercial par la RATP en avril 2022, cette dernière a retiré du service 149 de ces véhicules. De son côté, l’Etat français, via le site rappel.convo.gouv.fr, publiait le 29 juillet 2022 une note de rappel concernant les Bluebus 12 m IT3 produits entre octobre 2020 et janvier 2022.

L’origine des courts-circuits serait liée « au positionnement défectueux de la feuille isolante en mylar placée entre 2 cellules adjacentes dans la batterie ». La cause technique étant identifiée, le département méthode de Bluebus a défini le protocole pour la reprise des véhicules et leur mise en conformité.

Expertises judicaires et d’assurances sont toujours en cours bien que les aspects techniques soient désormais évalués et identifiés. « C’est le temps administratif », comme dit, fataliste, David Castel, vice-président de la Division Blue en charge de Bluebus.

Outre l’intervention sur les batteries de traction, il faudra également procéder à une révision générale (circuits et fonctionnalités électriques, électroniques et pneumatiques) des exemplaires qui ont été remisés – pas toujours soigneusement – par la RATP.

David Castel détaille : « Le 12 m sera produit à une cinquantaine d’exemplaires en 2023 pour un potentiel de 100 à 150 machines/an. Ce ralentissement de la production est dû à la procédure de ré-inspection des autobus RATP préalable à leur remise en service. Certains devront même faire l’objet d’un nettoyage intérieur en raison des conditions de stockage et de remisage de longue durée sur les sites loués par Bluebus.  Ceci concerne les bus objet d’un rappel, qui étaient exploités par la RATP et sont stocké en extérieur depuis sur différents sites en Ile de France. Les bus neufs produits en 2023 sont sur site Bluebus, sous notre surveillance et à ce titre maintenus en conditions de véhicules neufs ».

Pour les exemplaires dont le numéro de série fait l’objet du rappel, un simple échange de pack batteries suffira.

(Vous retrouverez une visite exclusive et complète des sites de production de Blue Solutions dans le premier numéro du magazine Car & Bus News, distribué en version papier sur les salons Busworld Europe et RNTP 2023 et disponible en ligne sur notre site en octobre prochain.)