Innovation créatrice de nouvelles compétences: Oui
Innovation génératrice de nouvelles activités: Non
Phase de développement de l'innovation: Commercialisé depuis plusieurs années

Date de création: 28 novembre 2013
Date de mise à jour: 27 septembre 2024

En bref

Les véhicules électriques et hybrides d'aujourd'hui disposent tous d'un freinage régénératif : cela consiste à récupérer de l'énergie au freinage pour la réintroduire dans la batterie de traction.

2 avantages principaux :

Augmentation de l'autonomie en électrique et/ou baisse des consommations en thermique.
Limitation de l'usure des systèmes de freins (plaquettes, disques).

Innovation créatrice de nouvelles compétences: Oui
Innovation génératrice de nouvelles activités: Non
Phase de développement de l'innovation: Commercialisé depuis plusieurs années

Date de création: 28 novembre 2013
Date de mise à jour: 27 septembre 2024

Description détaillée

Dans un véhicule conventionnel, quand vous freinez, la force de freinage est dissipée en chaleur au niveau des plaquettes de frein. Cette énergie est alors perdue et elle peut représenter une décélération jusqu'à 11m/s2.

Dans les véhicules électriques ou hybrides (VE-VH) une partie du freinage est toujours dissipée au niveau des freins, mais une autre partie est récupérée au niveau du moteur électrique

Cela permet d'augmenter l'autonomie de la batterie de traction et donc de continuer à diminuer les émissions polluantes. Ainsi, sur certains véhicules électriques, la récupération d'énergie permet d'augmenter l'autonomie de l'ordre de 30 km, et de diminuer la consommation de 7 à 12%.

Le freinage récupératif modifie donc considérablement le fonctionnement conventionnel d'un circuit de freinage tout en gardant opérationnels l'ABS, l'ESP et l'aide au freinage d'urgence, ce qui rend le fonctionnement d'autant plus complexe.

A ce jour les freinage régénératifs sont utilisés jusqu'à des décélérations de 0.35G soit environ 3.5m/s².

1G = 9.81m/s²

Avertissement au freinage

La loi impose l'allumage des feux stop pour une décélération supérieur ou égale à 1.5m/s².

Modification du système de freinage conventionnel

Afin que ce mode de freinage soit possible, il a fallu modifier le système de freinage conventionnel.

Modification sur un freinage à assistance pneumatique.

Le master vac se voit doté de nouveaux capteurs si il est conservé.

Sinon il disparait simplement.

La traditionnelle pédale de frein voit son support évoluer pour être équipée :

o de nouveaux capteurs,

o d'un simulateur d'effort.

La liaison entre le master vac et la pédale de frein se voit équipée d'un dispositif de désaccouplement.

Modification sur un freinage à assistance hydraulique

Un simulateur de course fait son apparition dans le circuit de freinage.

Le boîtier hydraulique est équipé d'un accumulateur supplémentaire.

Le maître-cylindre est doté de capteurs supplémentaires.

Attention

Malgré la disparition du servofrein et la création de course pédale "à vide", sans action mécanique sur les freins, la liaison mécanique est maintenue afin d'assurer le fonctionnement du système en cas de perte de l'alimentation électrique.

Les modes de freinage régénératif

Le plus courant est de disposer de 2 modes de freinage régénératif, régulièrement nommés B & D, mais certains constructeurs proposent jusqu'à 5 niveaux de régénérations.

B signifie Brake (freiner)

D signifie Drive (rouler)

Le choix du mode défini le couple résistant du moteur électrique et donc le couple de freinage.

Les batteries ont une limite d'absorption, et donc faire de gros et longs freinages pour recharger sa batterie n'est pas judicieux. Le surplus d'énergie devra être dissipé par le freinage hydraulique.

À gauche Renault Zoé BEV « Battery Electric Vehicle »

En haut à droite Mitsubihi Outlander PHEV « Plug-InHybrid Electric Vehicle »

En bas à gauche Peugeot 308 PHEV « Plug-In HybridElectric Vehicle »

Exemple de répartition de freinage

Le système de freinage d'un véhicule hybride et électrique se compose donc de deux forces :

· la force de freinage hydraulique,

· la force de freinage de régénération.

Comme nous pouvons le constater sur le graphique ci-dessus, la proportion de freinage récupératif évolue en fonction:

· de la vitesse du véhicule,

mais aussi :

· du régime du moteur,

· de l'état de charge de la batterie,

· des seuils de sécurité...

Force de freinage de régénération

Dans les phases de décélération ou de freinage:

le moteur électrique est entraîné par le véhicule et son énergie cinétique 1 .
Le moteur électrique devient donc un générateur et produit du courant alternatif triphasé qui est récupéré par le boitier de gestion électronique 2 .
Le boitier convertit le courant alternatif en courant continu afin de le stocker dans la batterie 3.

Cette énergie peut être modulée en fonction de la demande de ralentissement/freinage ainsi que de la capacité de la batterie. En effet une batterie pleine ne permettra pas un freinage régénératif.

Répartition de freinage

Sur les VE et VH il y a une répartition de freinage entre la force hydraulique et la force de freinage régénératif. Pour que cette répartition soit optimum et efficace, il est nécessaire d'assurer un découplage entre la pédale de frein et la commande des étriers.

Par conséquent le conducteur ne freine pas directement. La sensation de freinage qu'il ressent à la pédale n'est qu'un retour de force simulé.

Le système est tout de même doté de sécurités pour les cas d'urgence ou d'avarie du système, auxquels cas le conducteur « reprend la main » et freine comme sur un véhicule conventionnel.

SOC = State of Capacity = état de charge

Prenons la représentation ci-dessus pour illustrer notre exemple.

1. Le conducteur freine, son appui sur la pédale est transcrit par des capteurs afin de déterminer la puissance de freinage que souhaite le conducteur (Ec).

2. Le calculateur freinage reçoit cette information et analyse ce que la batterie peut récupérer en énergie électrique, que l'on appelle l'énergie absorbable par la batterie (Er).

3. En fonction de ces deux paramètres, le calculateur freinage détermine la proportion de freinage hydraulique (Ef) qu'il lui reste à appliquer.

Exemples de modes de freinage régénératif

En cas de réception d'un couple de freinage récupératif, le calculateur système de freinage récupératif actionne la vanne simulateur d'effort à la pédale (y113). La force de freinage est simulée par le simulateur de pression de freinage. L'électrovanne RBS n'est pas actionnée et la course à vide 3 n'est pas fermée. Le couple de freinage sollicité est généré par l'alterno-démarreur intégré. Le frein hydraulique n'intervient pas.

MODE DE FREINAGE RÉCUPÉRATIF ET HYDRAULIQUE

Le calculateur système de freinage récupératif actionne la vanne simulateur d'effort à la pédale (Y113). La force de freinage est simulée par le simulateur de pression de freinage. L'électrovanne RBS (a7/7y1) est actionnée par le calculateur système de freinage récupératif et augmente ainsi, indépendamment de la position de la pédale, la pression de freinage des freins hydrauliques. La course à vide 3 n'est pas fermée. La part récupérative du couple de freinage est générée par l'alterno-démarreur intégré.

MODE DE FREINAGE HYDRAULIQUE

Si la réception d'un couple de freinage en mode récupératif est impossible, le calculateur système de freinage récupératif actionne la vanne simulateur d'effort à la pédale (y113). La force de freinage est simulée par le simulateur d'effort à la pédale. L'électrovanne RBS (a7/7y1) est commandée par le calculateur système de freinage récupératif. Pour cela, une fonction augmentant la force de freinage du frein hydraulique indépendamment de la position de la pédale est activée dans la vanne simulation d'effort à la pédale. La course à vide 3 n'est pas fermée.

BACK-UP HYDRAULIQUE

En cas de freinage d'urgence ou de message de défaut, le calculateur système de freinage récupératif n'actionne pas la vanne simulateur d'effort à la pédale (y113). Le servofrein (a7/7) est directement commandé par la pédale de frein. La course à vide 3 est fermée. La pression de freinage est générée et amplifiée avec le servofrein et l'unité hydraulique système de traction (a7/3).

Les modes « One Pedal Drive » ou « ePedal » ou i-Pedal »

Les mode « One Pedal Drive » ou « ePedal » ou i-Pedal »

Ces dénominations commerciales sont des technologies qui permettent de ralentir la voiture avec la seule pédale d’accélérateur(sans utiliser la pédale de frein).Elles offrent trois avantages :

recharger la batterie et donc augmenter l’autonomie à chaque fois que vous relâchez l’accélérateur, grâce au freinage régénératif

améliorer le confort car il n’est plus nécessaire d’utiliser systématiquement la pédale de frein

réduire l’utilisation des freins, ce qui permet de prolonger leur durée de vie.

En revanche, l'utilisation de ce mode peut être déstabilisant pour le conducteur à cause de la sensation de frein moteur très puissante.

Exemple :

Si le conducteur sélectionne le mode B, pour une décélération de 1,2 m/s², il n’y a pas de freinage hydraulique.

Freinage jusqu'à l'arrêt complet

En dessous de 7 km/h, c'est le freinage hydraulique qui permet d'arrêter le véhicule.

La raison technique est que le couple résistant du moteur électrique en dessous ce cette vitesse ne permet plus d'obtenir un couple résistif suffisant pour s'arrêter sur une courte distance.

Systèmes déjà présents sur le marché

Le système Bosch iBooster

Le iBooster est un amplificateur de freinage électromécanique se substituant à un servo-frein conventionnel. Il répond aux exigences d'un système de freinage moderne.

De par sa conception, ce système permet d’ajuster précisément le niveau d’assistance au freinage.

Cela permet à l’utilisateur d’avoir un ressenti à la pédale de frein toujours en phase avec le niveau de freinage, qu’il soit :

classique
régénératif
régénératif/classique.

Le système de freinage découplé Bosch 9.3 ACM-H

Le système de freinage découplé dissocie l'action du conducteur sur la pédale de frein de l'action de freinage du véhicule.

Le freinage s'effectue soit grâce au couple résistif du moteur (régénératif), soit au freinage hydraulique uniquement, ou les deux.

La sensation de pédale est semblable à celle d'un freinage classique.

Diffusion sur le marché	Ce système de freinage est intégré sur l'ensemble des véhicules électriques et hybrides présents sur le marché.
Constructeurs concernés	L'ensemble des constructeurs ayant dans leur gamme soit un véhicule électrique, soit un véhicule hybride, soit les deux.
Innovation engendrant des entretiens	Non
Innovation engendrant des réparations	Oui
Dispositif législatif en rapport avec l'innovation	Nécessite d'être au minimum averti pour intervenir sur le véhicule ou habilité pour réparer ou diagnostiquer la partie électrique de puissance.
Contrôle technique	Le freinage des véhicules hybrides et électriques est contrôlé selon les mêmes méthodologies que les véhicules à moteur thermique traditionnel. Notons toutefois que pour un véhicule VP dont la date de 1ère immatriculation serait postérieure au 01/01/2012, le seuil minimum d'efficacité globlale du frein de service est de 58% (rapport entre la somme des forces de freinage des 4 roues exprimé en fonction du poids du véhicule mesuré par le banc). Avant cette date, le seuil était de 50%. On peut faire le parallèle entre cette évolution et l'apparition sur le marché des véhicules électriques et hybrides dont la majorité d'entre eux seront concernés par ce seuil de 58% d'efficacité de freinage. Mais nous parlons ici du freinage au sens traditionnel du terme et pas du freinage régénératif qui lui, ne peut pas être mis en oeuvre dans un centre de contrôle technique en raison de la nature même du banc de freinage et de sa conception. Pour tester l'efficacité du freinage régénératif, il faudrait réaliser un essai dynamique du véhicule, en relachant l'accélérateur et en ne sollicitant pas le frein principal.
Mots-clés	Freinage régénératif, récupération d'énergie.

Méthodes et pratiques

Ce type de système peut amener les techniciens à réaliser:

Remplacement :

· du simulateur de freinage

· de sphère hydraulique

· de la pompe à vide électrique

· du bloc ABS/ESP/Freinage régénératif

· du groupe d’assistance hydraulique.

Contrôle électriques :

· Électrovannes

· Boîtier de gestion

Contrôle pneumatique :

· Pompe à vide

· Master vac

Recherche de panne:

· Lecture code défaut

· Lecture paramètre

· Test actionneur

Entreprises concernées aujourd'hui	Véhicules industriels, MRA, RA2, RA1
Métiers concernés	Mécanicien technicien VI-VU, Mécanicien-Technicien Auto

Impact sur les compétences en atelier

Connaître le fonctionnement d'un freinage régénératif.
Savoir appliquer une méthode de diag.
Savoir utiliser un outil de diag.
Connaître les procédures de sécurité liées à l'intervention sur un VE ou un VH.
Savoir réaliser un contrôle pneumatique.
Savoir réaliser un contrôle électrique.
Savoir lire un schéma électrique.
Savoir lire un schéma hydraulique.
Savoir utiliser une gamme de dépose/repose de pièces.
Connaitre le fonctionnement de l’assistance hydraulique de freinage.
Savoir réaliser une purge sur un système d’assistance hydraulique.

Exemple d’outillage approprié

Outil de diagnostic approprié.

Purgeur de frein automatique ou semi automatique.

Le freinage régénératif