Mercedes-Benz dévoile une innovation majeure dans le domaine des batteries pour voitures électriques. Grâce à un nouveau convertisseur de puissance programmable et un câblage en parallèle des cellules, le constructeur allemand entend améliorer les performances, la modularité et l’efficacité des batteries de ses futurs véhicules électriques. Cette avancée ouvre la voie à l’intégration de différentes technologies de cellules, notamment les batteries NMC (Nickel Manganèse Cobalt) et LFP (Lithium Fer Phosphate), au sein d’un même pack. Cette architecture innovante pourrait transformer en profondeur l’industrie des batteries, avec des gains en autonomie, en durabilité et en sécurité.
Une architecture de batterie repensée : du câblage en série au câblage en parallèle
Actuellement, la majorité des batteries de véhicules électriques sont construites selon un câblage en série. Chaque cellule de la batterie, qu’elle soit de type NMC ou LFP, délivre une tension de 3 à 4 volts. Pour atteindre les 400 à 800 volts nécessaires au moteur électrique, les cellules sont reliées en série, ce qui additionne leurs tensions. Cependant, cette configuration présente des inconvénients majeurs : si une cellule est défectueuse, elle affecte l’ensemble du système. De plus, la gestion de la charge et de la décharge n’est pas optimale, car toutes les cellules sont sollicitées simultanément, ce qui peut accélérer leur usure.
Mercedes propose de rompre avec cette logique. En optant pour un câblage en parallèle, chaque cellule devient une « mini-batterie » indépendante, contrôlée individuellement par un micro-convertisseur programmable. Ce dispositif permet de piloter la tension et la température de chaque cellule de manière autonome. L’innovation repose sur un convertisseur de puissance intégré à chaque cellule, qui permet de maintenir une tension constante de 800 volts, indépendamment de l’état de charge ou de l’état de santé des cellules. Cette configuration assure une meilleure gestion de l’énergie et améliore significativement la fiabilité du système.
Des avantages multiples pour la performance et la durabilité
1. Une modularité inédite
Avec ce nouveau design de batterie, chaque cellule peut être contrôlée de manière indépendante. Ce changement permet de charger certaines cellules pendant que d’autres continuent d’alimenter le moteur électrique, un atout crucial pour les véhicules équipés de technologies de récupération d’énergie, comme les peintures solaires. Cette approche maximise l’utilisation de l’énergie solaire, permettant de recharger les cellules inactives tout en roulant.
2. Une autonomie optimisée
Grâce à un contrôle individuel de chaque cellule, il devient possible d’exploiter au mieux leur plage d’efficacité. En pratique, cela signifie que le système peut éviter les décharges profondes et les charges complètes, les deux situations qui usent le plus les batteries. Cette stratégie augmente la durée de vie de la batterie tout en maximisant son efficacité énergétique, ce qui se traduit par une autonomie accrue du véhicule.
3. Une meilleure gestion des cellules défectueuses
En cas de défaillance d’une cellule, le système peut la désactiver sans affecter l’ensemble du pack de batteries. Cette capacité d’isoler une cellule endommagée évite la perte de performance globale et simplifie le diagnostic des pannes. De plus, le système permet une vérification précise de la santé des cellules individuelles, facilitant l’entretien prédictif des batteries.
4. Réduction des coûts et des déchets
Cette architecture modulaire ouvre la voie à une standardisation accrue des composants. Les constructeurs pourront assembler des batteries avec un nombre variable de cellules en fonction des besoins de chaque modèle de véhicule. Ce principe de modularité réduit les coûts de production et facilite le recyclage des batteries, car il est possible de récupérer les cellules encore fonctionnelles dans les batteries usagées.
La cohabitation des technologies LFP et NMC dans une seule batterie
Mercedes va encore plus loin en envisageant de mixer des cellules de types NMC et LFP dans un même pack de batteries. Cette combinaison permettrait de profiter des avantages respectifs de ces deux technologies.
Les atouts des batteries LFP
- Durabilité accrue : Les batteries LFP supportent mieux les charges complètes et les cycles de charge/décharge fréquents, ce qui leur confère une meilleure longévité par rapport aux batteries NMC.
- Coût réduit : Les LFP sont environ 30 % moins chères à produire que les NMC, ce qui contribue à réduire le coût des véhicules électriques.
- Meilleure sécurité thermique : Contrairement aux NMC, les LFP ne risquent pas de s’emballer thermiquement, ce qui limite les risques d’incendie.
Les atouts des batteries NMC
- Densité énergétique supérieure : Les batteries NMC offrent une densité énergétique plus élevée, ce qui signifie qu’elles stockent plus d’énergie pour un poids équivalent. Elles sont donc idéales pour les véhicules longue distance.
- Adaptées aux batteries de grande capacité : Les NMC sont couramment utilisées dans les gros packs de batteries des véhicules électriques à longue autonomie.
La synergie NMC + LFP
Avec une architecture parallèle et un contrôle cellulaire individualisé, il devient possible de combiner des cellules NMC et LFP au sein d’une même batterie. Par exemple, les cellules LFP, plus résistantes aux charges répétées, pourraient être utilisées pour alimenter les besoins énergétiques de base, tandis que les cellules NMC pourraient être mobilisées pour les pics de demande énergétique (accélérations, montée en puissance). Cette approche maximise les performances et la durabilité tout en réduisant les coûts de production.
Une technologie prometteuse mais encore en développement
Les ingénieurs de Mercedes restent prudents quant à la date de commercialisation de ces nouvelles batteries. Bien que les essais soient encourageants, il reste de nombreux tests à effectuer avant de pouvoir intégrer cette technologie dans des véhicules de série. Mercedes affiche néanmoins son optimisme, estimant que cette approche modulaire et multi-technologique pourrait être déployée à moyen terme.
Cette évolution représente un changement de paradigme dans la conception des batteries. L’abandon du câblage en série au profit d’une architecture parallèle offre des perspectives prometteuses en matière d’autonomie, de sécurité, de coût et de recyclabilité. En intégrant différentes technologies de cellules (LFP et NMC) au sein d’une même batterie, Mercedes cherche à combiner le meilleur des deux mondes. Cette stratégie pourrait renforcer la compétitivité des voitures électriques, tout en favorisant la transition énergétique et la réduction de l’empreinte carbone.
