Freinage régénératif : comment ça marche et quels sont ses avantages ?

Ce système a-t-il un réel impact sur l'autonomie d'une voiture électrique ?

 

Véritable gardien de l'autonomie, le freinage régénératif est aujourd'hui indispensable pour n'importe quel véhicule électrifié.

Si vous avez déjà pris le volant d’une voiture hybride ou électrique, vous avez sans doute remarqué un étrange phénomène au moment où vous lâchez l’accélérateur. Cet étrange phénomène n’est en réalité pas si étrange que cela puisqu’il s’agit du freinage régénératif, une fonction que vous n’avez pas sur votre voiture thermique, mais qui existe aujourd’hui sur les voitures électriques et hybrides. Alors quel est ce système ? Comment fonctionne-t-il ? Quels sont ses avantages ? Toutes les réponses sont à retrouver dans cet article.

Qu’est-ce que le freinage régénératif ?

Vous avez peut-être de petits souvenirs de vos cours de physique au lycée ? Si ceux-ci sont trop vagues, une toute petite piqûre de rappel s’impose. L’énergie ne peut être ni créée ni détruite, elle peut simplement passer d’une forme à une autre. Un principe qui s’applique évidemment au sujet du freinage régénératif. Lorsque votre voiture roule, de l’énergie s’accumule. Pour stopper la voiture, l’énergie cinétique qui s’est accumulée doit évidemment aller quelque part.

Pour une voiture traditionnelle thermique, le principe de fonctionnement du freinage est simple : une friction se crée entre la plaquette et le disque de frein, convertissant ainsi l’énergie cinétique accumulée en chaleur. Une chaleur qui est ensuite dissipée dans l’atmosphère au moment où la voiture ralentit.

Du côté des voitures électriques et hybrides, le système est plus ingénieux puisque l’énergie cinétique n’est pas totalement rejetée dans l’atmosphère sous la forme de chaleur. L’énergie cinétique qui fait tourner les roues est transformée en énergie électrique qui est ensuite stockée au sein de la batterie du véhicule. Énergie qui est par la suite redistribuée pour alimenter le moteur électrique et faire fonctionner la voiture. En d’autres termes, c’est un principe un peu antinomique : celui de freiner pour générer l’énergie qui servira à avancer.

Comment fonctionne le freinage régénératif ?

Avant de comprendre le fonctionnement du freinage régénératif, il faut d’abord comprendre d’où vient l’énergie cinétique. Au cours de la conduite d’une voiture électrifiée, le moteur électrique puise de l’énergie dans la batterie afin de fonctionner et de mouvoir le véhicule, créant ainsi l’énergie cinétique nécessaire à son déplacement.

Lorsque le véhicule ralentit ou que le conducteur freine, le processus va s’inverser. L’énergie cinétique va maintenant faire tourner le moteur électrique par les roues, le transformant ainsi en une sorte de générateur. Celui-ci va s’opposer à la rotation des roues et aura pour effet de les ralentir en transformant leur énergie cinétique en énergie électrique. L’énergie électrique sera ensuite stockée au sein d’une batterie où elle sera par la suite réutilisée pour propulser la voiture.

Le système régénératif schématisé sur une Volkswagen Passat GTE

Le système régénératif schématisé sur une Volkswagen Passat GTE

Quels avantages du freinage régénératif ?

Le premier avantage, en tout cas le plus perceptible, c’est que, sans toucher au frein, seulement en levant le pied de l’accélérateur, votre voiture va décélérer seule et bien plus fort qu’une voiture thermique classique. Au sein de certaines voitures, voire de la majorité des voitures électrifiées, nous pouvons gérer le niveau d’intensité du freinage. Plus on augmente la puissance du freinage régénératif (souvent à l’aide de palettes au volant) plus le véhicule ralentit brusquement et plus l’électricité créée est importante. C’est d’ailleurs là-dessus que compte Nissan pour le fonctionnement de sa e-pedal sur la Leaf.

Deuxième avantage, le conducteur n’a presque plus à appuyer sur la pédale de frein pour ralentir ou arrêter le véhicule. Ainsi, en n’utilisant pas ou peu les freins traditionnels, leur état d’usure est bien moins important par rapport à une voiture thermique classique. Attention toutefois, il s’agit de la théorie. Car dans la pratique, ça peut aussi être bien différent. Avec une utilisation moindre, la rouille et les contaminants peuvent rapidement s’accumuler et affecter l’étrier de frein ou encore la surface de friction du disque. Les composants de freinage s’usent donc en réalité, mais différemment.

Troisième avantage, et c’est certainement le plus important, comme énoncé plus haut, le freinage régénératif permet de recharger la batterie tout en roulant et donc d’augmenter l’autonomie. L’autonomie annoncée par les fabricants prend d’ailleurs en compte l’électricité créée via le système de freinage régénératif. Nous pouvons prendre l’exemple de l’Audi e-tron 55 qui revendique 435 kilomètres d’autonomie avec une seule charge, mais 120 kilomètres sont issus directement de la récupération d’énergie au freinage.

Enfin, précisons que le freinage régénératif pousse à une conduite plus responsable pour éviter d’utiliser les freins à disque brusquement. De quoi peut-être pousser certains conducteurs à revoir leur façon de conduire.

Toutes les voitures électrifiées sont-elles équipées d’un système de freinage régénératif ?

Aujourd’hui, rares sont les voitures électrifiées qui ne sont pas équipées de ce système. Même les voitures équipées d’une micro-hybridation, c’est-à-dire composées d’une batterie de 48 volts et d’un alterno-démarreur venant aider le moteur thermique, possèdent un système de freinage régénératif. Ce dernier est évidemment moins prononcé, voire quasi imperceptible pour le conducteur, mais il permet de recharger en permanence la petite batterie de 48 volts puisqu’elle ne peut pas être rechargée autrement. Aujourd’hui, de nombreuses voitures haut de gamme comme les Audi A6 et A7 ou encore les Mercedes Classe E sont équipées de ce système.

Sur les hybrides simples, celles qui ne se branchent pas, comme la Toyota Yaris ou encore le Kia Niro Hybride, l’autonomie en tout électrique est très faible par rapport à une hybride rechargeable, tout simplement parce que la batterie est bien plus petite. Elle se recharge uniquement via la récupération d’énergie à la décélération ou au freinage.

Le freinage régénératif peut aussi être utilisé en sport automobile, comme en Formule 1 par exemple, mais pas seulement. Certains EDPM comme les vélos électriques ou les trottinettes électriques sont aussi équipés de ce système afin de recharger leur batterie. Plus étonnant encore, sur les ascenseurs, certains systèmes de freinage sont secondés par un système de récupération d’énergie qui entre en action lors des descentes en pleine charge par exemple.

Reste qu’il est aujourd’hui encore impossible de se passer totalement d’un frein traditionnel, pour de nombreuses raisons, qu’il s’agisse de la sécurité (freinage d’urgence) ou encore de la gestion du freinage lorsque la batterie est pleine.

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