Last modified: 31 mars 2024

Batterie et configuration

Le système de batterie combine de nombreuses cellules et autres composants électroniques de commande dans une batterie complète pour alimenter le véhicule électrique.

Configuration de la batterie

Dans un véhicule électrique (VE), la configuration de la batterie fait référence à la disposition des cellules individuelles de la batterie au sein du bloc-batterie. La configuration de la batterie peut affecter la tension, la capacité, la puissance de sortie et d’autres aspects de la batterie ainsi que les performances globales du véhicule.

La configuration la plus courante pour les batteries EV est une configuration hybride série-parallèle. Dans cette configuration, plusieurs cellules sont connectées en série pour augmenter la tension du bloc de batterie, et plusieurs groupes de cellules connectées en série sont ensuite connectés en parallèle pour augmenter la capacité globale du bloc de batterie.

La connexion en série des cellules augmente la tension de sortie de la batterie, ce qui est important pour fournir la puissance nécessaire à la conduite du véhicule. La connexion parallèle des groupes de cellules augmente la capacité de la batterie, ce qui est essentiel pour stocker l’énergie nécessaire pour conduire la voiture à une autonomie souhaitée.

La configuration spécifique de la batterie utilisée dans un véhicule électrique dépend de divers facteurs, tels que l’autonomie souhaitée, la puissance de sortie et le poids total du véhicule.

400 ou 800 volts ?

Les fabricants configurent généralement les packs à environ 400 volts ou 800 volts.

Une configuration de batterie à tension plus élevée, telle qu’un système de 800 volts, peut offrir certains avantages par rapport à un système à tension inférieure de 400 volts, mais présente également des inconvénients potentiels. Voici quelques avantages et inconvénients de chaque configuration :

Avantages Forfait 400 Volts

Technologie plus mature : Les systèmes de batteries de 400 volts existent depuis plus longtemps et sont plus largement utilisés dans les véhicules électriques, ce qui signifie qu’ils sont plus éprouvés et plus fiables.

Coût inférieur : Parce qu’il s’agit d’une technologie plus établie, les systèmes de batteries de 400 volts ont tendance à être moins coûteux à produire que les systèmes à tension plus élevée.

Infrastructure de recharge largement disponible : Il existe de nombreuses bornes de recharge publiques prenant en charge la recharge de 400 volts, ce qui facilite la recherche d’endroits où recharger votre véhicule électrique.

Plus de configurations de cellules disponibles Les packs de 400 volts peuvent être configurés de plusieurs façons, offrant au fabricant plus d’options de cellules.

Inconvénients Forfait 400 Volts

Charge plus lente : Un système de batterie de 400 volts nécessite généralement des temps de charge plus longs qu’un système de 800 volts, ce qui peut être un inconvénient si vous devez recharger votre véhicule rapidement.

Puissance de sortie limitée : Les systèmes de batterie de 400 volts peuvent ne pas être en mesure de fournir le même niveau de puissance de sortie qu’un système de 800 volts, ce qui pourrait limiter l’accélération et les performances du véhicule électrique.

Plus lourd : Un système de batterie de 400 volts peut nécessiter des câbles plus épais pour prendre en charge la même vitesse de charge.

Avantages Forfait 800 Volts

Charge plus rapide : Un système de batterie de 800 volts peut prendre en charge des temps de charge plus rapides qu’un système de 400 volts, ce qui signifie que vous pouvez charger votre véhicule électrique plus rapidement.

Puissance de sortie plus élevée : Un système de batterie de 800 volts peut fournir plus de puissance de sortie, ce qui peut fournir de meilleures accélérations et performances, mais en réalité, les véhicules électriques les plus puissants sont de 400 volts. Ce n’est donc pas un réel avantage.

Plus léger : Un système de batterie de 800 volts peut nécessiter des câbles plus fins pour prendre en charge une charge à grande vitesse.

Inconvénients du forfait 800 Volts :

Infrastructure de recharge limitée : Moins de bornes de recharge publiques prennent actuellement en charge la recharge à 800 volts, ce qui signifie qu’il peut être plus difficile de trouver des endroits pour recharger votre véhicule électrique à pleine vitesse.

Par exemple, le plus grand réseau de recharge, le réseau Tesla Supercharger, recharge à un maximum de 500 Volts. Charger une voiture de 800 volts sur ces chargeurs nécessite que le véhicule électrique convertisse la tension du chargeur en 800 volts, et la conversion est généralement limite considérablement la vitesse de chargement. Les fabricants utilisent différentes techniques pour cette conversion. Voir le chapitre sur la charge pour plus de détails.

Voici quelques exemples de configuration

ModelGross CapacityConfigurationNominal Voltage
Audi Q8 e-tron116kWh108s4p396 Volt
Audi e-tron GT93.7kWh198s2p725 Volt
Kia EV6 GT77.4192s2p697 Volt
Nio 100KWh Battery100kWh96s1p358 Volt
Mercedes EQE96,12 kWh90s4p328 Volt
Mercedes EQS120kWh108s4p396 Volt
Tesla Model Y Long Range78.1kWh96s46p357 Volt
Rivan R1S Large pack135kWh108s72p390 Volt
Rivan R1S Max pack149kWh108s72p390 Volt

Conceptions de batteries

Cellule à module

La cellule à module (C2M) est une technologie utilisée dans les batteries de véhicules électriques (VE) qui permet une conception plus modulaire et évolutive par rapport aux conceptions de batteries traditionnelles.

Dans une batterie EV traditionnelle, les cellules de batterie individuelles sont connectées pour former un module, et plusieurs modules sont ensuite connectés en série et/ou en parallèle pour former la batterie complète. Cela peut être complexe et coûteux, en particulier dans le cas de gros packs de batteries, et peut nécessiter des systèmes de câblage et de refroidissement étendus pour garantir une charge et une décharge uniformes des cellules.

Module de batterie LG

Avec la technologie C2M, plusieurs cellules de batterie sont assemblées en un seul module autonome avec électronique et systèmes de refroidissement intégrés. Les modules peuvent ensuite être facilement connectés entre eux pour former la batterie complète. Chaque module possède son propre BMS (système de gestion de batterie) qui surveille et contrôle la charge et la décharge des cellules au sein du module, permettant un contrôle et une surveillance plus précis des cellules individuelles.

La technologie C2M présente plusieurs avantages par rapport aux conceptions de batteries traditionnelles. Il peut simplifier la conception globale du bloc de batterie, réduire les besoins de câblage et de refroidissement et permettre une plus grande flexibilité dans la conception globale du bloc. Cela peut également améliorer la fiabilité globale du pack, puisque chaque module est autonome et que les défauts peuvent être détectés et isolés plus rapidement.

Batterie avec 33 modules

Cellule à emballer

Les batteries Cell-to-Pack (CTP) sont un nouveau type de technologie de batterie qui élimine le besoin de modules de batterie en intégrant les cellules directement dans le pack.

Cette technologie est développée par plusieurs sociétés comme Tesla, BYD et CATL.

Batterie cellule à pack CATL Qilin

BYD Blade et CATL Qilin sont deux exemples de batteries CTP. La principale différence entre ces deux batteries réside dans leur système de refroidissement.

Batterie BYD Blade

BYD Blade utilise un système de refroidissement liquide tandis que CATL Qilin utilise un système de refroidissement structurel. Le système de refroidissement structurel est plus efficace que le système de refroidissement liquide utilisé dans BYD Blade.

Les avantages des batteries CTP incluent une densité énergétique plus élevée et un coût inférieur par rapport aux batteries cellule-module.

Batterie structurelle

Un bloc-batterie structurel est un type de bloc-batterie créé de manière à ce que le bloc lui-même devienne un composant structurel du véhicule électrique.

Cette approche peut réduire le poids du véhicule électrique en supprimant la structure en double entre le pack et la structure du véhicule, car le pack de batterie lui-même devient une partie de la structure du véhicule.

Cela peut améliorer les performances et l’efficacité globales des véhicules électriques.

Les batteries structurelles constituent encore un concept relativement nouveau, mais elles sont explorées et développées par un certain nombre d’entreprises et d’instituts de recherche.

Ils ont le potentiel de révolutionner la conception des véhicules électriques et d’autres appareils en réduisant le poids et la complexité, en améliorant les performances et en facilitant l’intégration de la technologie des batteries dans un large éventail d’applications.

Actuellement, seuls les Tesla Model Y disposent de packs structurels. Selon Tesla, cette solution présente de nombreux avantages, comme une forte réduction du nombre de pièces utilisées tant dans la batterie que dans la voiture.

Pack structurel Tesla 4680 par rapport au pack traditionnel

Plus important encore, la société a déclaré que les nouvelles cellules ainsi que le pack structurel devraient augmenter l’autonomie du modèle Y de 16 pour cent et réduire le poids total de la voiture de 10 pour cent, ce qui se traduirait par une accélération et une maniabilité améliorées.

Le pack structurel Tesla fonctionne comme le plancher du véhicule électrique

La vidéo ci-dessous montre une analyse détaillée du pack par Munro & Associates.

Densité énergétique au niveau de la batterie

Le tableau suivant montre comment la densité des packs a varié au fil du temps entre certains exemples de packs de batteries.

PackYearGross CapacityWeightDensity
Tesla Roadster201053kWh450kg118 Wh/kg
Tesla Model S201285kWh540kg157 Wh/kg
Tesla Model X201575kWh530kg141 Wh/kg
Audi e-tron 55201895kWh699kg136Wh/kg
Volkswagen MEB202182kWh493kg166Wh/kg
Tesla Model S2022100kWh544kg184Wh/kg
Audi Q8 e-tron 552022114kWh727kg157Wh/kg
Kia EV6202277.4kWh477kg162Wh/kg
Mercedes EQXX2022107.8kWh495kg217Wh/kg
Nio Semi-Solid2023150kWh575kg260Wh/kg
Audi Q6 e-tron / Porsche Macan EV2024100kWh570kg175Wh/kg

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