Les considérations d’allègement prennent le pas sur la conception des véhicules électriques à batterie

L’allègement est devenu un facteur primordial lors de la conception de nouveaux modèles de voitures il y a quelques décennies. Les ingénieurs automobiles ont réduit le poids du véhicule pour aider à atteindre des moyennes de kilométrage plus élevées en incorporant des matériaux tels que des plastiques techniques, des composites et de l’acier à haute résistance (HSS). Chaque once était essentielle pour faire plus de kilomètres avec un gallon d’essence. Mais c’était à l’époque où les véhicules à moteur à combustion interne (ICE) étaient la norme et les véhicules électriques n’étaient qu’un rêve futuriste.

Selon un récent rapport de Lux Research, Allègement des véhicules électriques 2030, les véhicules électriques à batterie (VEB) dépendront moins de l’allègement dans les années à venir. La transition de plus en plus rapide des véhicules ICE vers les BEV amène les ingénieurs automobiles à modifier à la fois les objectifs et les considérations de conception concernant l’allègement, selon Lux Research. « Les VÉB sont nettement plus efficaces que les véhicules ICE en raison du freinage régénératif et des moteurs plus efficaces et dépassent de plus en plus le problème de la portée limitée », a déclaré Anthony Schiavo, analyste principal chez Lux. « Les entreprises de matériaux doivent commencer à planifier un espace BEV à pleine maturité. »

Lux prédit que les densités énergétiques des blocs-batteries augmenteront d’environ 15 % au cours de la prochaine décennie. Cette densité d’énergie accrue peut être utilisée soit pour étendre la portée d’un BEV en conservant la même taille de batterie, soit pour réduire les coûts en réduisant la taille de la batterie. L’autonomie a été un facteur important pour les consommateurs qui envisagent un véhicule EV over et ICE. La plupart des BEV de milieu de gamme ont une autonomie limitée de 200 à 400 km (environ 124 à 249 miles), ce qui signifie que la motivation pour les BEV légers vient d’un désir d’étendre l’autonomie pour répondre aux besoins des consommateurs.

Pour que l’allègement soit rentable par rapport aux batteries d’ici 2030, les entreprises de matériaux et les fabricants devront trouver des solutions qui permettent d’économiser à la fois du poids et coût, a déclaré Schiavo.

En ce qui concerne la conception de la plate-forme, Lux note que les BEV sont de plus en plus conçus autour de châssis roulants partagés qui contiennent les batteries, les systèmes d’entraînement et, dans certains cas, les éléments structurels des voitures. Les décisions concernant l’allègement de ces éléments, tels que les blocs-batteries, auront un impact majeur sur tous les BEV produits par les équipementiers, renforçant l’importance de collaborer sur ces conceptions de plate-forme.

Les batteries BEV sont généralement situées dans un conteneur plat et bas sur le plancher de la voiture. Cette masse, combinée à la suppression de l’ICE, signifie que les BEV ont naturellement des centres de gravité très bas et que leur masse est beaucoup plus uniformément répartie d’avant en arrière, explique Lux. Ces conditions sont très favorables à un contrôle strict, permettant même aux BEV à petit prix, comme le Tesla Model 4, de se comporter extrêmement bien. La conséquence, cependant, est que l’allègement axé sur les performances est beaucoup moins nécessaire.

Lux a examiné une étude de cas impliquant une collaboration entre Faurecia Automotive, un fournisseur mondial de niveau 1 basé en France, et le producteur de matériaux Lanxess. Les coques de siège en composite conçues à l’aide d’un composite polyimide/fibre de carbone ont réduit de plus de 45 % la masse d’un composant en acier. Ces matériaux sont chers – la conception a été adoptée dans l’Audi A8 – mais l’approche de conception, qui comprend de multiples fonctionnalités intégrées et des composants consolidés, est applicable dans toutes les gammes de prix. Les avantages comprennent des coûts de production réduits et un assemblage plus facile des composants du siège.

« Nous prévoyons que la structure du véhicule sera une opportunité pour l’acier et l’aluminium à haute résistance, car ils offrent des réductions de poids à un coût minimal », a commenté Schiavo. « Les pare-chocs devraient bénéficier des avancées de la conception qui utilisent la fibre de verre, la fibre de carbone et les thermoplastiques. D’autres priorités matérielles, telles que la durabilité, la durabilité et les problèmes de fin de vie, auront cependant la priorité sur l’allègement d’ici 2030. »

Lux a ajouté qu’il y a beaucoup plus de risques de perturbations dues à l’amélioration des technologies de stockage d’énergie – qui pourraient largement dépasser les améliorations prévues d’ici 2030 – qu’il n’y en a des innovations dans les matériaux.