Bientôt des batteries intégrant onduleur, chargeur et convertisseur ?
Développée par Stellantis, Saft, plusieurs PME et trois laboratoires mixtes du CNRS, la technologie IBIS (Intelligent Battery Integrated System) réimagine le groupe motopropulseur électrique en intégrant les fonctions d’onduleur et de chargeur directement dans la batterie, cela quelle que soit sa composition chimique ou son application.
Stellantis a récemment dévoilé ce qu’il considère comme le premier prototype de véhicule électrique au monde équipé d’une batterie intelligente basée sur la technologie IBIS (Intelligent Battery Integrated System).
Présentée sur une Peugeot E-3008 entièrement fonctionnelle (photo ci-dessous), la technologie IBIS marque une rupture dans la conception des batteries. Alors que les batteries conventionnelles nécessitent des composants externes, type onduleur, chargeur, et convertisseur, pour fonctionner, la technologie IBIS intègre ces éléments directement dans les modules de batterie lithium-ion grâce à des cartes électroniques, et cela quelle que soit la technologie de batterie utilisée. A la clé, une architecture plus compacte, plus efficace et moins coûteuse, censée améliorer l’autonomie des véhicules électriques et ouvrir la voie à de nouvelles applications en stockage stationnaire.
© Stellantis
« L’idée est de concevoir une batterie autonome, sans chargeur ni onduleur, résument les chercheurs du LEPMI (Laboratoire Electrochimie et Physicochimie des Matériaux et des Interfaces) impliqués dans le projet IBIS. Pour les constructeurs, cela signifie des véhicules plus performants et plus compétitifs, et pour les utilisateurs, cela se traduit par une meilleure autonomie et, à terme, des prix plus abordables. »
Coordonné par Stellantis avec Saft, plusieurs PME et trois laboratoires mixtes du CNRS, le projet IBIS a démarré en 2019, financé en partie par l’ADEME dans le cadre du Programme d’investissements d’avenir. Au LEPMI, trois chercheurs (Jean-Claude Leprêtre de l’UGA – IUT1, Yann Bultel de Grenoble INP – Ense3, UGA et Pierre- Xavier Thivel de Polytech Grenoble INP – UGA) ont piloté deux axes de recherche : l’élaboration de protocoles innovants de recharge rapide et l’analyse du cycle de vie de cette nouvelle architecture.
« Nous avons développé des protocoles de recharge qui ne sont possibles que grâce à l’architecture IBIS, précisent les trois chercheurs. L’intégration de fonctions avancées directement dans la batterie permet de contrôler très finement la charge de chaque cellule. Nous avons pu tester l’impact de ces méthodes sur le vieillissement des cellules et identifier celles qui maximisent la durée de vie. »
© Stellantis / Saft
Pour Stellantis, la technologie IBIS réimagine le groupe motopropulseur électrique en intégrant les fonctions d’onduleur et de chargeur directement dans la batterie, quelle que soit sa composition chimique ou son application. Cette architecture prend en charge à la fois la génération d’un courant alternatif (AC) et d’un courant continu (DC), ce qui permet de piloter directement la machine électrique ou d’échanger de l’énergie électrique avec le réseau, tout en alimentant simultanément le réseau 12V du véhicule et les systèmes auxiliaires.
En termes d’avantages chiffrés, Stellantis évoque jusqu’à 10% d’amélioration de l’efficacité énergétique (cycle WLTC) et 15% de gain de puissance (172 kW contre 150 kW) avec la même taille de batterie, tandis que la technologie IBIS réduit la masse du véhicule d’environ 40 kg et libère jusqu’à 17 litres de volume. Les premiers résultats montrent également une réduction de 15% du temps de charge (par exemple, de 7 à 6 heures sur un chargeur AC de 7 kW), ainsi que des économies d’énergie de l’ordre de 10%.
La technologie devrait également faciliter l’entretien et augmenter les possibilités de réutilisation des batteries en seconde vie dans les applications automobiles et stationnaires, par exemple pour stocker l’électricité issue des énergies renouvelables. Les analyses de cycle de vie menées par le LEPMI ont d’ailleurs permis d’identifier les bénéfices environnementaux de cette architecture et les voies de valorisation et de recyclage des batteries en fin d’usage.
Fort de ces résultats, le consortium vient d’obtenir le feu vert pour une nouvelle phase, nommée IBIS 2, avec le soutien continu du gouvernement français par l’intermédiaire de France 2030. L’accent est désormais mis sur les essais en conditions réelles, qui pourraient ouvrir la voie à l’intégration de la technologie IBIS dans les véhicules de série Stellantis d’ici la fin de la décennie.
« Nous avons commencé par valider nos protocoles sur une cellule unique, nous allons maintenant les déployer à l’échelle d’un module entier. C’est une étape indispensable pour que cette technologie trouve sa place sur les véhicules de série », précise Yann Bultel, directeur adjoint du LEPMI.
Au-delà de l’automobile, l’architecture IBIS vise, à terme, une large gamme d’applications, notamment le ferroviaire, l’aérospatial, la marine et les centres de données.
