IDTechEx rend compte de cinq tendances technologiques clés pour la voiture électrique de demain

BOSTON, 3 novembre 2022 /PRNewswire/ — Le secteur automobile est le plus grand secteur des transports, avec quelque 80 à 90 millions de voitures vendues chaque année dans le monde. En effet, un parc mondial d’environ 1,1 milliard de voitures en circulation contribue le plus aux émissions routières, ce qui conduit le secteur à devenir un point focal naturel pour les décideurs politiques verts.

Alors que les projets de voitures électriques remontent à cent ans, les marchés des voitures électriques tels que nous les connaissons aujourd’hui sont en croissance depuis environ 2011. Dans 20 ans, IDTechEx prévoit que les voitures électriques généreront 76 % de tous les revenus du transport électronique. En raison de leur ampleur, les marchés automobiles créent les plus grandes opportunités pour les acteurs de la chaîne d’approvisionnement des véhicules électriques, des matériaux avancés aux batteries, en passant par l’électronique de puissance et les moteurs électriques. De plus, ils stimulent le rythme rapide de l’innovation qui permet l’électrification dans d’autres secteurs des transports, que ce soit dans la technologie, la réglementation ou les modèles commerciaux.

Pour en savoir plus, le nouveau rapport IDTechEx, « Electric Cars 2023-2043 », fournit une plongée en profondeur dans les futurs marchés automobiles avec des prévisions granulaires à long terme. La couverture régionale comprend les États-Unis, Chine, Norvègela Grande-Bretagne, France, Allemagne, les Pays-Bas, Danemark, et emprise. La couverture technologique comprend les voitures électriques à batterie (BEV), hybrides (PHEV et HEV) et à pile à combustible (FCEV) ; véhicules autonomes (L2, L3, L4) ; Batteries Li-ion (NMC, NCA, LFP, silicium, semi-conducteurs); moteurs électriques (PM, WRSM, ACIM, Axial-flux, In-wheel); électronique de puissance (SiC, Si IGBT) et plus encore. Dans l’article suivant, IDTechEx décrit les principales tendances des chapitres technologiques couverts dans ce rapport.

Cellules et packs de batterie Li-ion avancés

Les batteries Li-ion basées sur des anodes en graphite et des cathodes à couches d’oxyde (NMC, NCA) ont fini par dominer une grande partie des marchés des véhicules électriques. Cependant, à mesure qu’elles commencent à atteindre leurs limites de performance et que les risques environnementaux et d’approvisionnement sont mis en évidence, les améliorations et les alternatives aux batteries Li-ion deviennent de plus en plus importantes.

Le Li-ion avancé fait référence aux anodes en silicium et Li-métal, aux électrolytes solides, aux cathodes à haute teneur en Ni, ainsi qu’à divers facteurs de conception de cellule. Compte tenu de l’importance du marché des véhicules électriques, en particulier des voitures électriques à batterie, dans la détermination de la demande de batteries, le Li-ion devrait conserver sa position dominante. Cependant, des améliorations progressives des cathodes, des anodes, de la conception des cellules et de la densité d’énergie sont essentielles. Le rapport IDTechEx révèle que jusqu’à 400 Wh par kg de cellules de batterie seront présentes sur les marchés grand public d’ici 2030.

L’innovation se fait aussi au niveau du pack. Plusieurs matériaux différents sont nécessaires pour assembler une batterie, y compris des matériaux d’interface thermique, des adhésifs, des joints, une imprégnation, un enrobage, des charges, etc. Une tendance générale vers des facteurs de forme de cellules plus grands et des conceptions de batteries cellule-à-pack non modulaires est en cours, ce qui réduira le nombre de connexions, de barres omnibus et de câbles entre les cellules et les modules.

Électronique de puissance

Dans l’électronique de puissance automobile (onduleurs, chargeurs embarqués, convertisseurs DC-DC), des progrès clés sont réalisés pour améliorer l’efficacité du groupe motopropulseur, permettant soit une réduction de la capacité des batteries, soit une autonomie améliorée. L’un des principaux moyens d’atteindre une plus grande efficacité est la transition vers les MOSFET en carbure de silicium et les plates-formes de véhicules haute tension à 800 V ou plus. En effet, Renault, BYD, GM, Hyundai et d’autres ont annoncé des plates-formes de véhicules 800 V qui adopteront des MOSFET au carbure de silicium dans leur électronique de puissance jusqu’en 2025.

La transition présente de nouveaux défis pour les matériaux des boîtiers de modules de puissance, car des fréquences de commutation plus élevées, des densités de puissance accrues et des températures de fonctionnement accrues sont exigées, tout en maintenant une durée de vie de 15 ans. Le rapport révèle que les plates-formes 800 V et les onduleurs SiC atteindront au moins 10 % du marché d’ici 2030. Alors que la densité de puissance des puces semi-conductrices augmente de façon exponentielle, de nouvelles conceptions de refroidissement double face, des liaisons par fils de cuivre et des cadres de connexion permettront la tendance.

Moteurs électriques

Les marchés des moteurs électriques évoluent encore aujourd’hui avec de nouvelles conceptions améliorant la puissance et la densité de couple et davantage de considérations autour des matériaux utilisés. Ce ne sont pas seulement des améliorations progressives non plus, avec des développements tels que les moteurs à flux axial et divers équipementiers éliminant complètement les terres rares.

Il existe plusieurs paramètres de performance clés pour les moteurs électriques. La densité de puissance et de couple permet d’améliorer la dynamique de conduite dans un ensemble plus petit et plus léger, le poids et l’espace étant une prime dans les véhicules électriques. Un autre domaine critique est l’efficacité du cycle de conduite. L’amélioration de l’efficacité signifie que moins d’énergie précieuse stockée dans la batterie est gaspillée lors de l’accélération du véhicule, ce qui conduit à une meilleure autonomie à partir de la même capacité de batterie. En raison des nombreuses considérations différentes dans la conception des moteurs, le marché des véhicules électriques a adopté plusieurs solutions différentes, notamment des moteurs à aimants permanents, à induction et à rotor bobiné.

Le rapport révèle que même si les moteurs resteront dominés par des aimants permanents, il y aura des opportunités pour des variantes sans aimant car le coût et la durabilité seront au premier plan dans les années à venir.

Réservoirs de carburant

Les opportunités pour les piles à combustible sur les marchés automobiles sont limitées, bien que les marchés continuent de croître, soutenus par le soutien du gouvernement. Le déploiement des piles à combustible dans les véhicules n’est pas un nouveau concept. Les principaux équipementiers, dont Toyota, Ford, Honda, GM, Hyundai, Volkswagen, Daimler et BMW, ont investi des sommes importantes au cours des 30 dernières années pour faire progresser la technologie. Pour les voitures particulières, d’énormes efforts et dépenses ont été consacrés au développement des piles à combustible, mais en 2022, seuls deux grands équipementiers, Toyota et Hyundai, ont des voitures FCEV en production, et moins de 20 000 FCEV ont été vendus en 2021.

Les déploiements de véhicules à pile à combustible sont confrontés à des défis considérables, notamment la réduction du coût des composants du système de pile à combustible et le déploiement d’une infrastructure de ravitaillement en hydrogène suffisante. La disponibilité d’hydrogène «vert» à faible coût, produit par l’électrolyse de l’eau à l’aide d’électricité renouvelable, sera également essentielle. L’analyse du nouveau rapport IDTechEx met en évidence qu’elle sera vitale pour que les FCEV fournissent les références environnementales sur lesquelles ils sont vendus.

Autonomie

« Véhicule autonome » (VA) est un terme générique pour les six niveaux définis par la SAE. Aujourd’hui, la plupart des nouvelles voitures arrivent avec l’option de fonctionnalité de niveau 2, et l’industrie est techniquement prête pour le niveau 3 une fois les obstacles réglementaires éliminés.

Ces dernières années, de vastes améliorations apportées aux technologies de véhicules autonomes telles que le radar, le lidar, les caméras HD et les logiciels ont propulsé les robotaxis à l’aube de la commercialisation. En fait, dans certains scénarios, l’autonomie de niveau 4 est (de manière discutable) désormais commercialisée en 2022, avec Cruise et Baidu introduisant les premiers services aux États-Unis et Chine, respectivement. Les prévisions d’IDTechEx révèlent comment ces services vont dominer d’ici 20 ans. Dans l’ensemble, le rapport révèle que les véhicules autonomes deviendront une technologie extrêmement perturbatrice qui se développera rapidement à un taux pouvant atteindre 47 % pour transformer le marché automobile au cours des deux prochaines décennies.

Pour en savoir plus sur le rapport IDTechEx « Voitures électriques 2023-2043 », y compris des exemples de pages téléchargeables, veuillez visiter www.IDTechEx.com/cars.

Recherche IDTechEx

Cette recherche fait partie du portefeuille plus large de véhicules électriques et de stockage d’énergie d’IDTechEx, qui suit l’adoption des véhicules électriques, les tendances des batteries et la demande sur terre, mer et air, vous aidant à naviguer dans tout ce qui vous attend. Pour en savoir plus, rendez-vous sur www.IDTechEx.com/Research/EV.

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SOURCE IDTechEx