La technologie de freinage n’a pas beaucoup changé au cours des cent dernières années, mais le freinage régénératif représente un changement radical dans la façon dont nous envisageons le freinage. Les progrès ont été largement itératifs plutôt qu'innovants, comme la transition des freins à tambour aux freins à disque. Des progrès significatifs ont également été réalisés dans les matériaux physiques des plaquettes de frein, ce qui a permis de créer des matériaux de friction qui durent plus longtemps, produisent moins de poussière et sont moins susceptibles de faire du bruit. Des technologies telles que les freins antiblocage ont également rendu la technologie de freinage plus sûre, mais le principe sous-jacent de conversion de l'énergie cinétique en chaleur est resté inchangé.
Les freins traditionnels fonctionnent très bien, mais ils représentent un énorme gaspillage. Chaque fois que vous appuyez sur la pédale de frein, vous bloquez efficacement vos roues avec la force de milliers de kilos de pression hydraulique. Le mécanisme précis implique des rotors métalliques en forme de disque, qui sont pris en sandwich entre chaque pneu et chaque moyeu de roue, étant pressés entre des plaquettes de frein organiques, métalliques ou en céramique. Dans les véhicules plus anciens, on utilise plutôt des tambours et des sabots de frein moins efficaces. Dans les deux cas, le véhicule ralentit en raison des énormes frictions générées entre les patins et les disques ou entre les chaussures et les tambours. Ce frottement transforme essentiellement l’énergie cinétique en énergie thermique (et parfois beaucoup de bruit), ce qui ralentit votre voiture.
Le problème des freins traditionnels est que votre moteur a dû dépenser beaucoup d’énergie pour accumuler cette énergie cinétique. Il est essentiellement gaspillé lorsque vos freins le convertissent en chaleur. L'idée de base du freinage régénératif est qu'une variété de technologies permet de récupérer une partie de cette énergie cinétique, de la convertir en électricité, puis de la réutiliser.
Comment fonctionnent les freins régénératifs?
La technologie de freinage par récupération la plus répandue consiste à utiliser un moteur électrique en tant que génératrice. C'est pourquoi les freins à récupération sont souvent utilisés dans les véhicules hybrides et électriques. En fonctionnement normal, le moteur électrique tire son énergie de la batterie et l'utilise pour déplacer le véhicule. Lorsque la pédale de frein est enfoncée, le moteur électrique peut inverser ce processus et réinjecter de l'électricité dans la batterie. Cela peut aider à garder une batterie chargée sans connecter un véhicule électrique ou utiliser l’alternateur dans un véhicule hybride, ce qui accroît l’efficacité.
Étant donné que les freins à récupération transforment efficacement l’énergie cinétique en électricité, ils sont en mesure de ralentir un véhicule. Cependant, l'efficacité d'un système de freinage à récupération est limitée. L’un des principaux problèmes est que les freins régénératifs ne fonctionnent pas aussi bien à basse vitesse qu’à haute vitesse. En raison de la limitation inhérente au freinage par récupération, la plupart des véhicules sont également équipés d'un système de freinage traditionnel supplémentaire.
Limites des freins régénératifs
Outre le ralentissement naturel de l'efficacité du freinage par récupération à basse vitesse, la technologie souffre également d'un certain nombre d'autres limitations. Certains des plus notables incluent:
- Le freinage par récupération ne fonctionne que sur les «roues motrices».
- Les freins régénératifs ne fournissent généralement pas une force de freinage suffisante dans des conditions d'arrêt d'urgence.
- L'efficacité d'un système de récupération est limitée par des facteurs tels que la capacité du système de stockage d'énergie et la puissance du moteur électrique.
- Les systèmes de régénération traditionnels sont incompatibles avec les véhicules non électriques et non hybrides.
- Certains systèmes régénératifs sont obligés d’utiliser un «freinage dynamique» supplémentaire qui ne stocke pas l’énergie cinétique récupérée.
Freins capacitifs et moteurs à combustion traditionnels
Étant donné que les systèmes de freinage à récupération reposent généralement sur leurs moteurs électriques pour produire de l'électricité, ils sont par conséquent incompatibles avec les véhicules utilisant des moteurs à combustion interne. Cependant, certaines technologies de régénération alternatives peuvent être appliquées aux moteurs à combustion interne traditionnels. L'un de ces systèmes utilise de gros condensateurs pour stocker et libérer rapidement de l'électricité, qui est ensuite passée dans un transformateur abaisseur. La sortie 12 volts est ensuite transmise au système électrique du véhicule, ce qui soulage le moteur. Cette technologie est actuellement en mesure d'augmenter le rendement énergétique de 10%, bien qu'elle n'en soit encore qu'à ses balbutiements.
Quelles voitures utilisent les freins régénératifs?
La plupart des véhicules hybrides et électriques utilisent un type de système de freinage par récupération. Les constructeurs tels que Chevrolet, Honda, Nissa, Toyota et Tesla étaient déjà à bord avec la technologie de freinage régénératif de leurs véhicules hybrides et électriques. Les véhicules non hybrides utilisant un certain type de freinage par récupération sont nettement moins courants, mais BMW et Mazda ont été les premiers à adopter la technologie dans certains modèles.
