Comment fonctionne le système de freinage régénératif sur un véhicule hybride ?

Le véhicule hybride ne cesse de séduire de plus en plus d’automobilistes en quête d’une solution de mobilité écologique, efficiente et accessible. Parmi les atouts qui ont fait le succès de ce type de véhicules, figure en bonne place le système de freinage régénératif. Appelé également « freinage par récupération d’énergie », il s’agit d’un système novateur qui contribue non seulement à réduire la consommation de carburant et à booster l’autonomie du véhicule, mais aussi à prolonger la durée de vie des freins. Alors, comment fonctionne le freinage régénératif et quels sont ses avantages et ses limites ? On fait le point dans cet article !

Qu’est-ce que le système de freinage régénératif ?

Introduit pour la première fois sur la Toyota Prius en 1997, le freinage régénératif est l’un des principaux systèmes de récupération d’énergie utilisés dans les véhicules électriques et les véhicules hybrides Toyota. Comme son nom l’indique, il consiste à régénérer une partie de l’énergie cinétique, produite lors du freinage ou de la décélération du véhicule, pour la transformer en énergie électrique. Celle-ci est ensuite stockée dans la batterie et contribue à augmenter le niveau de charge et l’autonomie du véhicule.

Pour fonctionner, le système de freinage régénératif repose sur la réversibilité de la chaîne d’énergie électrique des véhicules hybrides, en faisant fonctionner le moteur électrique en générateur d’électricité.

De la même manière qu’un frein moteur dans un véhicule 100 % thermique, le système de freinage régénératif permet de faire ralentir le véhicule tout en transformant une partie de l’énergie qui aurait pu être dissipée sous forme de chaleur en énergie électrique.

Frein régénérateur : avantages et limites

Le système de freinage régénératif présente plusieurs atouts. Tout d’abord, il contribue de manière significative à améliorer l’efficience et l’autonomie de la voiture en convertissant une partie de l’énergie perdue lors du freinage en courant électrique stockable dans la batterie. Ensuite, l’énergie stockée permet de prolonger la durée de fonctionnement du moteur électrique et de réduire par la suite la consommation de carburant et les émissions polluantes. En plus d’offrir une expérience de conduite agréable, le système réduit le temps d’utilisation du frein hydraulique et contribue donc à prolonger la durée de vie des disques et des plaquettes. Il en résulte des intervalles de changement allongés et des frais d’entretien réduits.

Autre avantage incontournable, le système réduit les cycles de charge et de décharge profonde, ce qui contribue à augmenter la fiabilité et la durée de vie de la batterie haute tension.

En revanche, le freinage par récupération d’énergie présente quelques limites :

• • La quantité d’énergie récupérée dépend principalement du dimensionnement et de la puissance du moteur électrique.
  • Le système ne peut pas fonctionner lorsque la batterie est entièrement chargée afin d’éviter la surcharge.
  • L’efficacité du système varie selon les conditions de conduite. Par exemple, lorsque le véhicule roule à grande vitesse, sur autoroute par exemple, actionner le frein régénératif peut être contre-productif. À chaque fois que vous relâchez la pédale d’accélérateur, le véhicule va décélérer plus rapidement et vous devriez accélérer plus vivement pour relancer le moteur et revenir à la bonne vitesse.
  • La conversion de l’énergie et la gestion de la transition entre le freinage régénératif et le frein hydraulique nécessitent des composants mécaniques et électroniques sophistiqués, ce qui fait augmenter le prix global du véhicule.

Comment fonctionne le freinage régénératif ?

Le principe du freinage régénératif est identique chez tous les constructeurs automobiles. Cependant, le processus et la technologie de récupération d’énergie peuvent différer d’un véhicule à un autre.

Généralement, lorsque le conducteur enfonce la pédale de frein dans un véhicule thermique, le maître-cylindre produit une pression hydraulique qui va pousser les plaquettes de frein sur le disque (ou les mâchoires de frein sur le tambour). Ainsi, l’énergie cinétique du mouvement des roues est transformée en une friction mécanique, puis dissipée sous forme de chaleur.

En revanche, sur un véhicule hybride ou 100 % électrique, lorsque la pédale de freinage est enfoncée, le calculateur électronique de commande des freins détecte automatiquement la puissance de freinage requise. En fonction de cette puissance, il actionne le moteur électrique dans le sens inverse, ce qui permet, d’une part, de ralentir le véhicule, et d’autre part, de générer de l’électricité.

Notons que le système de freinage hydraulique intervient aussi dans les phases de décélération. C’est pourquoi un véhicule hybride décélère plus rapidement qu’un véhicule 100 % thermique. Sur certains véhicules électriques et hybrides, le conducteur peut choisir le niveau de régénération de freinage selon les besoins de conduite grâce à des palettes placées sur le volant.

Conclusion

Le système de frein régénératif repose sur le principe de la réversibilité du moteur électrique. Durant les phases de décélération et de freinage, il tourne dans le sens inverse et fonctionne donc comme un frein moteur dans une voiture thermique.

Grâce à ses propriétés électromagnétiques, le moteur électrique produit également de l’énergie électrique qui est ensuite stockée dans la batterie haute tension. Comme il est relié aux roues, une partie de l’énergie cinétique qui serait dissipée sous forme de chaleur est alors récupérée et transformée en courant électrique. Le frein régénératif est particulièrement avantageux en milieu urbain ou dans des situations de conduite où le conducteur doit ralentir ou freiner fréquemment.