Fabriquer des voitures électriques à moindre coût : des conseillers indiquent 10 leviers de conception pour réduire les coûts des matériaux

Image : Seat (illustration)

Les véhicules électriques représentent une part de plus en plus importante de la production de voitures neuves, tandis que les constructeurs sont soumis à une pression due aux coûts élevés de fabrication. De nombreux constructeurs traditionnels produisent encore moins d’automobiles électriques que de modèles hybrides ou à moteur thermique, alors que les subventions diminuent et que les acheteurs plus sensibles aux prix gagnent en importance. Cependant, la demande ne diminue pas : dans la plupart des grands marchés, les ventes continuent d’augmenter, et selon les experts de McKinsey, les batteries représentent toujours jusqu’à 35 % du coût total d’un véhicule.

L’analyse montre que les coûts de production varient entre 20 et 50 % d’un modèle de voiture électrique à un autre. Environ un tiers de ces différences est dû aux choix en matière de matériaux et de conception, un autre tiers à l’efficacité des processus, et le reste à des facteurs tels que les subventions ou des coûts de fourniture plus faibles. Grâce à des choix techniques ciblés en matière de conception, il est possible de réduire les coûts des matériaux de 10 à 25 %. Selon le cabinet de conseil, des décisions précoce concernant les technologies, les exigences, l’architecture, l’intégration des systèmes et la gestion du développement sont déterminantes à cet égard.

Un premier levier réside dans une moindre consommation d’énergie, ce qui permet aux batteries plus petites et moins chères de suffire. Des améliorations en matière d’aérodynamique, de poids, de résistance au roulement, d’architecture électrique, de propulsion et de gestion thermique peuvent augmenter l’efficacité. Dans le cas d’un pick-up, selon l’étude, un fabricant a réduit la taille de la batterie de 13 % tout en augmentant l’autonomie de quatre points par rapport à un modèle concurrent, ce qui a entraîné des coûts de batterie inférieurs d’environ 2000 dollars par véhicule. Une conception cohérente des composants en fonction des besoins réels des clients vise également à s’assurer que les composants ne proposent que les fonctions et propriétés dont les clients ont réellement besoin et qui leur sont précieuses, évitant ainsi des dépenses inutiles en matériaux et en conception.

Le choix des technologies et l’intégration des systèmes comme leviers clés de réduction des coûts

Le choix de la technologie influence également les coûts, la dépendance aux matières premières et la capacité de mise à l’échelle. Selon cette étude, le passage de chimies de cellules de batterie riches en nickel telles que NMC (nickel-mangan-cobalt) ou NCA (nickel-cobalt-oxyde d’aluminium) à LFP (phosphate de lithium et de fer) peut permettre des économies directes en matériaux allant de 750 à 1500 dollars pour un véhicule de 75 kWh. En ce qui concerne l’électronique de puissance et la topologie du moteur, il convient d’équilibrer coûts, efficacité et dépendances aux matériaux. Pour un SUV de milieu de gamme, l’analyse indique des économies de 400 à 1000 dollars par véhicule grâce à une combinaison optimale de module de puissance, chimie de batterie et topologie du moteur.

D’autres leviers résident dans l’intégration des systèmes, le regroupement des fonctions et une moindre variété de modèles. Les onduleurs, les moteurs électriques et les boîtes de vitesses peuvent être combinés en unités de propulsion intégrées. Une gestion thermique commune peut relier la batterie, l’habitacle, la propulsion et l’électronique de puissance, permettant ainsi une réduction de la capacité de la batterie de 1 à 1,5 kWh. Moins de variantes d’équipement peuvent économiser de 150 à 400 dollars par véhicule, tandis que du matériel commun et le déverrouillage des fonctions par logiciel réduisent encore davantage la complexité. En regroupant plusieurs fonctions en composants uniques, il est également possible d’éviter certains systèmes partiels. Les paquets de batteries structurés peuvent en outre assumer certaines fonctions de la structure du châssis.

Plateformes, standardisation et électronique au cœur de l’attention

Les plateformes flexibles doivent permettre de prendre en charge plusieurs types de propulsion et de véhicules, avec une proportion plus élevée de composants communs. Les outils, composants et processus logistiques partagés peuvent réduire les investissements ainsi que les coûts d’acquisition et de fonctionnement, tandis que de nouveaux dérivés peuvent être développés sur des plateformes existantes en quelques mois plutôt qu’en années. De plus, les fabricants peuvent vérifier les exigences techniques préétablies avant qu’elles ne se traduisent en contraintes matérielles. Selon les auteurs de l’étude, une gestion rigoureuse des exigences peut permettre d’économiser entre 120 et 240 dollars par véhicule, même avant toute refonte ou négociation avec les fournisseurs.

Une autre approche consiste à renforcer la standardisation en privilégiant des composants optimisés pour les fournisseurs plutôt que des solutions propres à chaque programme de véhicules. L’objectif est de réutiliser davantage de composants optimisés au sein de plusieurs plateformes et gammes de véhicules, afin de regrouper les volumes. L’architecture électrique et électronique présente également un potentiel : elle représente environ cinq à dix pour cent du coût total de la liste des pièces. Les architectures basées sur des zones peuvent réduire les besoins en câbles et en cuivre de jusqu’à 30 pour cent, tout en diminuant les efforts de montage.

L’intelligence artificielle générative peut soutenir les processus de développement, de l’identification des besoins des clients à la spécification et à la conception, en passant par la validation. Elle permet d’examiner davantage de variantes de conception, d’analyser les équilibres entre coûts et performances, et de mettre en évidence plus tôt les possibilités d’optimisation, sans pour autant remplacer le jugement technique des ingénieurs.

Les dix leviers décrits par McKinsey ne sont pas, selon les consultants, exhaustifs. D’autres facteurs mentionnés incluent le choix entre fabrication interne et achat externe, la stratégie de plateforme ainsi qu’une fonction d’approvisionnement efficace. L’optimisation ciblée des coûts de production grâce à la conception est présentée comme une approche fondamentale pour réduire les coûts, améliorer l’efficacité et proposer des voitures électriques abordables à plus grande échelle.

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Au sujet de l’auteur

Thomas Langenbucher est un expert en mobilité électrique ayant travaillé dans l’industrie automobile et le secteur financier. Depuis 2011, il écrit sur ecomento.de à propos des voitures électriques, des technologies durables et des solutions de mobilité. En savoir plus.

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