Le freinage par récupération (freinage régénératif / regenerative braking), installé en série sur les multivans T5 BlueMotion, sur tous les nouveaux VW T6, sur les nouveaux Renault Master, etc. permet de baisser la consommation de carburant et, ainsi, de baisser les émissions de CO2.
Le principe de fonctionnement de ce système est simple – il transforme l’énergie cinétique produite pendant le freinage, habituellement dissipée sous forme de chaleur, en électricité.
Pour pouvoir stocker cette énergie, la batterie de démarrage doit rester déchargée d’environ 20%.
Pour que cela soit possible, les alternateurs intelligents intégrés dans les systèmes de freinage régénératifs se mettent à fonctionner seulement quand la batterie de démarrage est déchargée de plus de 20% (lors des conditions normales de circulation).
Ceci signifie que le temps de fonctionnement de l’alternateur est plus court que pour les véhicules sans freinage régénératif – on estime que les alternateurs produisent du courant seulement pendant 10% du temps lorsqu’il n’y a pas de freinage.
En conséquence, le système de récupération d’énergie au freinage, qui constitue en soi une solution environnementale intéressante, se répercute directement sur la possibilité de charge des batteries de cellule. Le temps de fonctionnement d’alternateur étant plus court, le temps de charge des batteries de cellule est réduit de même facteur. Dans ce contexte, les batteries de cellule ne se rechargent plus de façon satisfaisante.
Plus de détails sur le problème posé
Des niveaux de tensions trop bas empêchent une recharge optimale des batteries de service.
La recharge des batteries satisfaisante dépend des niveaux de tension. Par exemple, pendant une heure, à 13.2V de tension d’entrée, une batterie va absorber seulement 21A, contre 55A à une tension de 14.4V (voir le graphique), soit une recharge plus de 2.5 fois supérieure.
Crédit image : Sterling Power
Dans le contexte du freinage régénératif, lorsque le véhicule est en route – pas de freinage – la tension de l’alternateur ne dépasse pas 13V, et peut descendre jusqu’à 12.4V.
Cette très basse tension (13.2V) est appliquée pour ne pas recharger la batterie de démarrage à plus de 80%. Pour les batteries de cellule, ces niveaux de tension basses ne sont même pas suffisants pour déclencher les relais de détection de tension (coupleur/séparateur) habituellement utilisés. Par ailleurs, certains relais disposent d’une temporisation ce qui amplifie encore le phénomène.
Les tensions trop élevées durant le freinage peuvent mener à l’usure prématurée des batteries de service.
Dans les conditions de freinage d’urgence, le système de freinage régénératif peut donner des impulsions de charge de plus de 150A et des niveaux de tension allant jusqu’à 15V.
Ces niveaux de tension très élevés restent relativement inoffensifs pour la batterie de démarrage, qui reste relativement bien chargée (les hautes tensions à la fin de charge sont moins problématiques).
Mais pour les batteries de cellule, pas rechargées correctement, ces niveaux de tension peuvent mener à leur usure prématurée (risque d’échauffement)
La plupart de systèmes de répartition de charge ne sont pas conçus pour gérer de tels quantités de courant. Soit les fusibles sautent, soit, si les fusibles sont absents ou pas assez puissants pour des relais entre 80 et 120A, le relais est définitivement endommagé. Si à ce stade le système fonctionne toujours, les câbles peuvent surchauffer, ou, si les câbles sont assez grands, la surcharge fera dégazer la batterie.
Ainsi, dans certaines conditions, les surtensions générées pendant le freinage peuvent mener à l’émission de l’hydrogène et, de cette manière, à l’explosion des batteries de cellule.
Les variations des niveaux de tensions relevés sur un véhicule équipé de freins régénératifs, conduite en zone urbaine et périurbaine.
Crédit image : Sterling Power
Le chargeur batterie à batterie : solution pour recharge des batteries de cellule pour les véhicules avec freins régénératifs.
- Le chargeur batterie à batterie délivre une tension constante de 14.4V à 30A, ce qui veut dire que même avec le système de freinage par récupération, il recharge la batterie de service sans le risque, de 4 à 20 fois plus vite que l’aurait fait l’alternateur. Il assure aussi la longévité de la batterie grâce au système de charge en trois étapes (IUoU) : boost, stabilisation et floating.
- Son installation est très simple et ne nécessite pas de modifications sur l’installation existante. Il fonctionne comme un relais à seuil de tension, mais sans signal de commande pour le déclencher. En faisant descendre suffisamment la tension de la batterie de démarrage, il permet à l’alternateur de produire une puissance suffisante pour recharger la batterie de cellule.
- Le chargeur b-à-b est entièrement automatique et assure une recharge aussi performante que le chargeur 220V (cycle de charge IUoU). Il est proposé avec neuf réglages préprogrammés (en fonction du type de batterie), mais pour des besoins spécifiques il est aussi possible de personnaliser les cycles.
- Le chargeur batterie à batterie fonctionne avec des batteries de différentes capacités, donc le parc de service peut être dimensionné en fonction de vos besoins.
Toutes les valeurs mentionnées dans l’article se réfèrent aux batteries de 12V. Pour le batteries de 24 volts, multiplier toutes les tensions par 2.