Analyse SMM] Évolution de la technologie d'intégration des packs de batteries pour véhicules à énergie nouvelle : du CTM au CTP, puis au CTB/CTC

Ces dernières années, les chiffres annoncés pour l’autonomie et la densité énergétique des batteries des véhicules à énergie nouvelle (NEV) n’ont cessé d’être revus à la hausse. Cependant, nombreux sont ceux qui n’ont peut-être pas remarqué que ces améliorations ne proviennent pas entièrement de percées dans les systèmes électrochimiques — les itérations des matériaux de cathode, d’anode et des électrolytes prennent souvent des années, voire plus. Les changements les plus directs se sont produits au niveau structurel, à l’intérieur du pack de batteries.

CTM, CTP, CTB et CTC représentent plusieurs voies technologiques avec des niveaux d’intégration de la batterie de plus en plus poussés. Leur logique commune est simple : réduire les couches intermédiaires et intégrer plus étroitement la batterie dans la carrosserie du véhicule. Cependant, chaque génération de solutions présente des compromis différents en termes d’utilisation de l’espace, de coût de fabrication et de facilité de réparation.

I. CTM (Cell to Module) : l’approche traditionnelle en « poupées russes »

Aux premiers stades du développement des NEV, les méthodes d’assemblage des packs de batteries suivaient une approche relativement conservatrice. Les cellules étaient d’abord assemblées en modules, les modules étaient ensuite disposés pour former un pack de batteries, et enfin le pack était fixé sous le plancher du véhicule. La chaîne Cellule → Module → Pack → Carrosserie formait ainsi quatre couches indépendantes.

Les avantages et les inconvénients de cette solution sont tous deux évidents. L’avantage réside dans la facilité de réparation : en cas de défaillance d’un module, il peut être remplacé individuellement sans toucher à l’ensemble du pack. En même temps, le boîtier du module offre une protection supplémentaire aux cellules, ce qui se traduit par une sécurité structurelle relativement éprouvée. Mais le prix à payer est tout aussi direct : les boîtiers de modules, les connecteurs et les tuyaux de refroidissement occupent un espace considérable, ce qui laisse généralement le taux d’utilisation de l’espace interne du pack de batteries à seulement environ 40 %. Cela signifie que pour un même volume, la solution CTM pouvait accueillir le moins de cellules, limitant ainsi le potentiel d’autonomie.

Pendant longtemps, la CTM a été le choix par défaut de l’industrie car elle correspondait à la logique de division du travail des chaînes d’approvisionnement automobiles traditionnelles : les fabricants de batteries fournissent des modules, tandis que les constructeurs automobiles sont responsables de l’intégration. Cependant, cette division du travail a également créé un plafond structurel : le taux d’utilisation volumétrique du pack de batteries était difficile à dépasser.

II. CTP (Cell to Pack) : Supprimer l’« intermédiaire »

Le changement fondamental du CTP consiste à supprimer la couche intermédiaire des modules, permettant aux cellules de former directement le pack batterie ; le taux d’utilisation de l’espace est passé d’environ 40 % à plus de 70 %. Parallèlement, la suppression des boîtiers de modules, des connecteurs et des fixations a réduit le nombre de composants du pack batterie, et les coûts de fabrication ont diminué en conséquence.

Dans l’industrie, deux choix techniques différents ont émergé pour la mise en œuvre du CTP.

L’une est la solution entièrement sans module, représentée par la batterie blade de BYD. En fabriquant des cellules sous forme de bandes allongées et en les disposant directement dans le pack batterie, soutenues par une structure en nid d’abeille, elle améliore non seulement l’utilisation de l’espace, mais assume également certaines fonctions structurelles. L’autre est la solution hautement intégrée, représentée par le CTP 3.0 de CATL (batterie Qilin). Elle combine des cellules avec des couches intermédiaires élastiques multifonctionnelles en une unité énergétique intégrée, et intègre des composants tels que des traverses, des longerons, des plaques de refroidissement et des coussinets d’isolation thermique, optimisant encore davantage l’agencement interne et la gestion thermique. La batterie Qilin a atteint un taux d’utilisation volumétrique de 72 % et une densité énergétique système de 255 Wh/kg.

En termes de pénétration du marché, le CTP a déjà conquis une position dominante grand public. Actuellement, les principaux constructeurs chinois de véhicules à énergie nouvelle ont lancé des modèles produits en série équipés de solutions CTP, couvrant à la fois les marques indépendantes et les coentreprises, et allant d’une large gamme de prix, des modèles d’entrée de gamme aux produits haut de gamme. Dans le même temps, la part de marché de la solution CTM traditionnelle a continué de se réduire, principalement réservée à certains micro-véhicules ou à des modèles d’exportation spécifiques. Dans l’ensemble, le CTP est devenu la voie technologique d’intégration de batterie la plus répandue à ce stade.

III. CTB et CTC : La batterie devient une partie de la carrosserie

L’idée du CTB (Cell to Body) est d’intégrer le couvercle supérieur du pack batterie avec le plancher du véhicule en une seule pièce. Les cellules de batterie sont installées directement sur le plancher du véhicule, éliminant ainsi le couvercle supérieur séparé du pack batterie. L’un des principaux avantages de cette solution est de libérer de l’espace vertical, rendant l’habitacle plus spacieux ou créant les conditions pour abaisser la posture du véhicule. Pendant ce temps, une fois que la batterie participe à la fonction portante de la carrosserie, la rigidité torsionnelle du véhicule complet peut augmenter de plus de 70 %.

La série Seal de BYD et la série Pengcheng de Xiaomi sont des modèles représentatifs utilisant la solution CTB. La rigidité torsionnelle de la carrosserie de la Seal annoncée officiellement par BYD atteint 40 500 N·m/° ; l’efficacité volumétrique de la batterie CTB annoncée par Xiaomi est de 77,8 %.

Le CTC (Cell to Chassis) va un cran plus loin, en intégrant le système de batterie plus profondément avec le châssis ou la partie inférieure de la carrosserie et en atténuant davantage la frontière structurelle du pack batterie en tant qu’ensemble indépendant. Dans certaines solutions, le système de batterie est également intégré de manière collaborative avec la gestion thermique, la motorisation électrique et les modules de commande haute/basse tension. Des exemples représentatifs de cette approche sont la Tesla Model Y (produite à l’usine du Texas) et la solution CTC2.0 Plus équipant la Leap Motor C10.

Les objectifs techniques du CTB et du CTC sont cohérents – échanger l’intégration structurelle contre une meilleure utilisation de l’espace et une rigidité de carrosserie accrue. La différence entre les deux voies se reflète principalement dans la mise en œuvre technique : le CTB soustrait des éléments de l’architecture de carrosserie existante tout en conservant un cadre de châssis relativement indépendant ; le CTC, quant à lui, traite le châssis et la batterie comme un ensemble intégré dès le début de la conception, exigeant un niveau plus élevé de définition de la plateforme du véhicule en amont.

D’après les données du marché, bien que le CTB et le CTC en soient encore à un stade relativement précoce de pénétration du haut de gamme vers le marché de masse, cette voie technologique a déjà commencé à s’étendre vers des segments de prix inférieurs. La MG4 2026 applique la technologie CTB à la gamme de prix de 60 000 à 100 000 yuans, ce qui indique que les solutions d’intégration structurelle ne sont plus des configurations exclusives aux modèles haut de gamme.

Préoccupations concernant les solutions d’intégration structurelle

Le défi le plus direct auquel sont confrontées les solutions d’intégration structurelle CTB et CTC est l’économie de réparation.

Avec l’approche traditionnelle CTM, certaines pannes pouvaient être réparées en remplaçant le module. Une fois que le CTP a éliminé les modules, la batterie peut généralement être retirée en tant qu’ensemble indépendant, mais la plus petite unité de réparation sur site et la difficulté de réparation dépendent de la structure spécifique. Les solutions CTB et CTC augmentent encore le degré d’intégration entre la batterie et la carrosserie, ce qui peut accroître la difficulté de démontage, de détection et d’évaluation des dommages.

Selon les estimations des institutions du secteur, le coût de réparation unique des solutions CTB/CTC est de 3 à 5 fois supérieur à celui des solutions CTP pour des dommages équivalents. Cela pose de nouveaux défis pour les compagnies d’assurance, les systèmes de réparation et la gestion de la valeur résiduelle des véhicules d’occasion. Actuellement, certains constructeurs automobiles, lors de la promotion des solutions CTB, déploient simultanément des services d’accompagnement tels que la « garantie intégrée batterie‑carrosserie » ou le « blindage de châssis » pour apaiser les inquiétudes des consommateurs, mais une solution standardisée au niveau de l’industrie n’a pas encore été élaborée.

De plus, les solutions CTB et CTC imposent des exigences nettement plus élevées en matière de précision de fabrication des véhicules et d’équipement de détection après‑vente. Une fois la batterie intégrée à la carrosserie, le démontage implique la dépose et la repose de composants structurels de la carrosserie. L’équipement de réparation et les capacités techniques des concessions 4S traditionnelles pourraient nécessiter des mises à niveau correspondantes, ce qui sous‑tend le coût de la restructuration de tout le système après‑vente.

Direction de l’évolution

De CTM à CTP, puis à CTB et CTC, la direction de l’évolution des technologies d’intégration des packs de batteries est claire : moins il y a de couches, plus l’efficacité spatiale est élevée et plus la rigidité de la carrosserie est renforcée. Il s’agit d’une voie de progrès motivée par l’efficacité spatiale et les coûts de fabrication.

Pourtant, cette tendance n’est pas une accélération linéaire. Pour que les solutions CTB et CTC se généralisent à grande échelle, en plus des percées technologiques en ingénierie, il faut développer en parallèle des systèmes de soutien tels que les normes de réparation, la tarification de l’assurance et l’évaluation des véhicules d’occasion. D’après les données actuelles du secteur, la CTP conservera sa position dominante, tandis que le taux de pénétration des CTB/CTC dépendra de deux variables : le degré de standardisation des solutions d’intégration structurelle, et la vitesse d’adaptation des coûts de réparation et du système d’assurance.

SMM Recherche sur l’industrie des énergies nouvelles – Analyste utilisateur final des batteries au lithium – Fu Linqi

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