Chez Renault, des batteries LFP moins chères, mais un pack plus difficile à réparer
Le cell-to-pack allège les batteries et réduit leur prix de fabrication, mais il fait disparaître le module, l’unité que les ateliers savaient remplacer.
Par
Maxime Peeters
En bref
- Le cell-to-pack place les cellules directement dans le pack, sans module intermédiaire.
- Gain attendu chez Renault : 20 % de coût en moins sur les batteries, avec des cellules LFP.
- Un défaut sur une cellule pourrait imposer le remplacement du pack entier.
- La règle GTR22 de l’ONU fixe la perte maximale de capacité à 20 % après 5 ans ou 100 000 km.
Plus les constructeurs intègrent leurs cellules, plus la batterie devient difficile à ouvrir. Selon le Journal de l’Automobile, chaque étape, du module au supermodule puis au cell-to-pack, répond à des objectifs d’industrialisation, de coût et d’autonomie, mais réduit l’accès aux composants internes.
Du pack à modules aux supermodules
Un pack ne se limite pas aux cellules : il abrite aussi le système de gestion BMS, un boîtier de connexion pour la recharge, un réseau de communication entre capteurs et BMS, un dispositif de refroidissement et de chauffage, ainsi qu’un système de ventilation pour le dégazage.
Sur les premiers véhicules électriques de grande diffusion, au début des années 2010, l’architecture suivait la logique cellules, modules, pack. Un pack comptait de 4 à près de 50 modules, chacun logeant en général 10 à 30 cellules prismatiques ou poche. La plateforme MEB de première génération de Volkswagen employait des modules d’environ 6,5 kWh utiles : sept pour 45 kWh, neuf pour 58 kWh, douze pour 77 kWh.
Ce découpage a des atouts : la standardisation réduit les coûts de développement et de production, elle aide à maîtriser les déformations des cellules, elle renforce la protection contre la propagation d’un emballement thermique, et elle permet de remplacer un module en réparation.
Pour franchir les 500 km d’autonomie, les constructeurs ont d’abord diminué le nombre de modules avec des supermodules plus grands, qui suppriment doubles parois et certaines fixations. La Renault 5 E-Tech et la Zoe affichent toutes deux 52 kWh, mais la première compte 4 modules de 46 cellules, la seconde 12 modules de 16 cellules.
Le cell-to-pack s’impose, de la Chine à l’Europe
Dans le cell-to-pack (CTP), les cellules sont posées directement dans le pack. Les coûts de fabrication baissent, le véhicule s’allège et, à volume égal, l’énergie embarquée augmente grâce à une meilleure densité à l’échelle du pack. Les cellules de format lame de BYD, longues de 960 mm, illustrent cette tendance.
| Constructeur | Usage du CTP ou de l’intégration |
|---|---|
| BYD | Première commercialisation à grande échelle sur la berline Han EV |
| BAIC, Nio, XPeng | Adoption après BYD, comme sur une version de la Tesla Model 3 |
| Groupe Volkswagen | ID. Polo et Audi A2 e-tron |
| Renault | Versions d’entrée de gamme des Scenic E-Tech, Twingo E-Tech et R5 E-Tech (plateforme AmpR Small) |
| BMW | Approche « Pack to open body » sur la Neue Klasse du nouvel iX3 |
Chez Renault, le CTP s’accompagne de cellules LFP en entrée de gamme, au lieu de NMC. Leur densité plus faible est en partie compensée par l’architecture, avec une baisse attendue de 20 % du coût des batteries. Sur la Neue Klasse de BMW, le soubassement ouvert est refermé par le bac de batterie, et sur une version du Tesla Model Y, les rails des sièges avant sont vissés sur le couvercle de la batterie.
Les modèles LFP intéressent aussi les lecteurs curieux de chimie ; sur le calendrier des obligations, le passeport numérique des batteries reste un sujet voisin.
Pourquoi la réparation se complique
Les cellules sont généralement maintenues par une colle qui absorbe les vibrations et assure le transfert thermique avec la plaque de refroidissement et de chauffage. En remplacer quelques-unes imposerait un rééquilibrage de leur niveau de charge (SoC), car les variations de production et les contraintes thermiques créent des écarts au fil des recharges. Dans un montage en série, les cellules les plus faibles atteignent plus vite 100 % et bloquent la recharge des autres. Des cellules neuves accentueraient ces écarts et pourraient accélérer la dégradation du pack.
Avec des modules, la réparation consiste généralement à remplacer un ou plusieurs modules, ensuite reconditionnables dans des ateliers spécialisés. Avec le CTP, cette possibilité peut disparaître : un défaut de cellule pourrait imposer de changer le pack.
Le BMS pose une difficulté de plus. Dans les premières générations, il tient dans un compartiment dédié, accessible, remplaçable ou reprogrammable. Certaines architectures récentes répartissent les fonctions de mesure près des cellules pour réduire le câblage et gagner en précision : la fiabilité globale progresse, mais l’accès aux cartes électroniques devient beaucoup plus ardu.
Pour
- Coûts de fabrication en baisse
- Véhicule plus léger
- Plus d’énergie à volume égal
Contre
- Remplacement de modules impossible
- Pack entier à changer en cas de défaut de cellule
- Cartes du BMS plus difficiles d’accès
Garanties et empreinte : ce que l’on joue
La réparabilité est d’abord un enjeu économique, pour le client comme pour le constructeur, car la batterie est le plus souvent garantie de 5 à 8 ans. Ces durées correspondent aux seuils de la réglementation GTR22 de l’ONU, adoptée le 9 octobre 2023.
L’enjeu est aussi environnemental : remplacer un pack complet plutôt qu’un composant oblige à produire une nouvelle batterie et à mobiliser davantage de matières premières critiques.
Photo : apson_magar / Pexels
