Apparu il y a quelques années sur les voitures thermiques conventionnelles, le freinage régénératif est devenu essentiel avec la montée en puissance des voitures hybrides et électriques. Cette technique permet de récupérer de l’énergie lors du freinage et de la convertir en électricité. Découvrons ensemble les principes essentiels de cette technologie qui permet d’exploiter l’énergie cinétique et inertielle.
Principe de base
Le freinage régénératif est basé sur la réversibilité des moteurs électriques. Si l’on injecte du courant dans le moteur, celui-ci se met à fournir un travail, c’est-à-dire la rotation des roues. En revanche, si l’on applique une force physique au moteur, celui-ci va produire du courant. On peut donc obtenir de l’électricité à partir du mouvement des roues d’une voiture lancée. Pour faire une analogie avec une voiture thermique, cela reviendrait à produire du carburant avec le frein moteur.
Exploiter l’énergie cinétique pour générer du courant ?
Le principe est bien connu : quand on traverse une bobine avec un aimant, cela génère un courant électrique dans la bobine. Dans le cas du freinage régénératif, on exploite le mouvement des roues d’une voiture lancée pour animer l’aimant et générer de l’électricité. Cependant, il y a quelques subtilités à connaître.
Régénération au freinage / décélération des voitures hybrides et électriques
Les voitures hybrides et électriques sont équipées de moteurs électriques pour les propulser. Il est donc judicieux d’exploiter la réversibilité de ces moteurs. Lorsque la voiture est en mode générateur, c’est-à-dire lorsqu’elle décélère ou freine, toute l’électricité produite par le moteur est envoyée vers la batterie. Le mouvement des roues fait tourner l’aimant, ce qui génère de l’électricité dans la bobine. Ce freinage régénératif permet de ralentir la voiture tout en récupérant de l’électricité. Voyons maintenant plus concrètement comment cela se passe.
1) Mode moteur
Le moteur électrique fonctionne en mode moteur lorsque du courant circule dans une bobine située près d’un aimant. Le contrôleur de puissance se charge de router et gérer les flux d’énergie électrique. Il choisit d’envoyer le courant vers la batterie ou le moteur en fonction des besoins. Ainsi, le moteur électrique fait tourner un axe tant qu’il reçoit du courant.
2) Mode générateur / récupération d’énergie
En mode générateur, le courant provenant de la bobine est envoyé vers la batterie. Lorsque la voiture décélère, l’électronique de puissance change le routage des flux d’énergie. L’électricité produite par le mouvement des roues est dirigée vers la batterie. Le freinage régénératif ralentit la voiture tout en générant de l’électricité. Cependant, il existe quelques problématiques à prendre en compte.
Problématiques liées à la batterie et à la progressivité du freinage régénératif
La batterie a une limite de charge, ce qui signifie qu’elle ne peut pas absorber toute l’énergie produite par le freinage régénératif. Lorsque la batterie est pleine, elle ne peut plus rien stocker. De plus, plus la batterie absorbe de l’électricité, plus le freinage régénératif est fort. Cependant, le freinage régénératif ne peut pas immobiliser complètement la voiture. Il est donc nécessaire d’avoir des freins conventionnels en plus pour l’arrêter complètement.
3) Batterie saturée ou surchauffe du circuit
Lorsque la batterie est pleine ou qu’elle reçoit trop d’énergie en un temps trop court, il est nécessaire de couper le circuit. Cela empêche l’électricité de circuler dans les bobines et désactive ainsi le freinage régénératif. Une autre solution consiste à diriger le courant vers des résistances qui dissipent l’énergie sous forme de chaleur. Cela permet d’éviter d’endommager la batterie.
4) Modulation de la force du freinage régénératif
Les voitures électriques disposent souvent de palettes permettant de moduler la force du freinage régénératif. Cela peut être réalisé en ajustant la valeur de la résistance électrique dans le circuit. Plus la résistance est élevée, plus le freinage sera puissant. Des systèmes modernes utilisent des contrôleurs électroniques sophistiqués pour ajuster automatiquement la résistance en fonction des besoins de freinage.
En conclusion, le freinage régénératif est une technologie essentielle pour les voitures hybrides et électriques. Elle permet de récupérer de l’énergie lors du freinage, ce qui contribue à une meilleure autonomie et à une plus grande efficacité énergétique.
