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May 05, 2023

Comment fonctionne le freinage régénératif dans les camions et remorques commerciaux

Alors que les taux d'adoption des camions hybrides et électriques continuent de croître, les concessionnaires et

Alors que les taux d'adoption des camions hybrides et électriques continuent de croître, les concessionnaires et les opérations du marché secondaire seront bientôt exposés à de nombreux systèmes et technologies inconnus qu'ils devront entretenir. L'une de ces innovations est le freinage régénératif.

Le freinage régénératif capture l'énergie cinétique créée lors d'un événement de freinage et convertit cette énergie en électricité, qui est ensuite acheminée via un moteur électrique vers les batteries d'un véhicule, prolongeant ainsi leur autonomie. Le freinage régénératif est standard dans les automobiles hybrides et électriques et, alors que les équipementiers nord-américains de poids moyen et lourd continuent de déployer leurs modèles électriques de première génération, la technologie commence à se répandre dans le camionnage.

Savoir comment fonctionnent les applications de freinage régénératif sera bientôt vital pour les opérateurs de pièces et de service.

Ameya S. Jathar, directeur principal de l'ingénierie chez Meritor, explique que la compréhension du freinage régénératif commence par les freins de base d'un camion. Dans les camions à moteur diesel à combustion interne (ICE) qui dominent le paysage de classe 8 d'aujourd'hui, le freinage est obtenu par l'application d'un couple aux extrémités des roues. Lorsqu'un conducteur appuie sur la pédale de frein d'un camion diesel, il engage des patins ou des plaquettes de frein doublés d'un matériau de friction qui rencontrent le frein de base, convertissant l'énergie cinétique de l'extrémité de la roue en chaleur qui est absorbée par le matériau de friction pour arrêter le camion .

Les camions hybrides et électriques ont également des freins de base, mais ils ne constituent pas la seule méthode pour arrêter un véhicule. "Avec les véhicules électriques, le couple de freinage est fourni avec des moteurs utilisant des onduleurs d'entraînement", explique Jathar.

Les applications de freinage régénératif peuvent être réglées à divers degrés d'agressivité, les réglages les plus agressifs fournissant le plus d'énergie dans les batteries d'un camion.Meritor

Jeremy Frenznick de Dana, directeur principal de l'ingénierie, élabore.

Contrairement aux véhicules alimentés par ICE, qui se déplacent en utilisant l'énergie générée dans un moteur et transférée via une transmission et des essieux aux extrémités des roues, Frenznick dit que les véhicules électriques sont propulsés vers l'avant par des moteurs électriques installés dans une transmission ou un essieu et alimentés par l'énergie stockée dans les batteries du véhicule. . Lorsqu'ils sont équipés pour le freinage régénératif, ces moteurs ont la capacité non seulement de pousser l'électricité vers l'extérieur, mais aussi de la ramener à l'intérieur.

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"Dans un véhicule électrique, la batterie alimente le moteur, mais la batterie peut également agir comme un absorbeur d'énergie", explique Frenznick. "Ainsi, plutôt qu'un ICE où vous utilisez un frein à friction pour réduire la vitesse et transformer l'énergie cinétique en chaleur, dans un véhicule électrique, vous capturez cette énergie et la réinjectez dans les batteries."

« Nous l'appelons parfois 'carburant gratuit' ou 'carburant trouvé' », explique Andy Brown, directeur du marketing produit, électromobilité, Volvo Trucks North America. "Parce que dans une régénération, c'est essentiellement ce qui se passe; vous inversez la polarité à l'intérieur du moteur électrique afin qu'il agisse comme un générateur et achemine cette énergie [sous forme d'électricité] vers la batterie."

Lorsqu'il est correctement mis en œuvre dans des cycles de fonctionnement optimaux, Brown affirme que Volvo estime que son VNR électrique peut récupérer jusqu'à 15 % de l'énergie grâce au freinage régénératif. Et bien que le freinage régénératif ne soit pas un système essentiel dans un VE — un camion électrique peut fonctionner uniquement avec des freins de base conventionnels — de nombreuses applications où les taux d'adoption des VE sont les plus élevés offrent également les possibilités de freinage les plus régénératives. Cela comprend les ordures, le ramassage et la livraison, les autobus urbains et plus encore.

"Si vous faites beaucoup d'arrêts et de démarrages, cela vous donnera plus d'occasions de procéder à une régénération", déclare Richard Beyer, vice-président, ingénierie et R&D de Bendix.

Dans un scénario de freinage régénératif, l'énergie cinétique du véhicule est traduite via les pneus dans l'essieu moteur, à travers l'arbre de transmission et dans le moteur, générant de l'électricité qui est acheminée via un câblage haute tension vers la boîte de jonction, vers l'onduleur, via le contrôleur de batterie, et finalement dans les batteries du véhicule.Dana

"Je suppose qu'à mesure que l'adoption des véhicules électriques augmente, chaque camion aura un freinage régénératif", déclare Frenznick. "Ils ne l'utiliseront pas tous de la même manière - la valeur n'est pas la même pour toutes les applications - mais la technologie sera là."

Et avec l'amélioration de l'infrastructure de recharge des véhicules électriques mais toujours malheureusement indisponible à l'échelle nationale, la capacité de trouver de l'énergie et d'atteindre ou de dépasser les capacités d'autonomie des véhicules est inestimable.

Faisant écho à Brown, Jathar dit que Meritor a parcouru 1,7 million de miles sur sa flotte d'essai de 200 véhicules électriques et rapporte des gains d'énergie de 12 à 15 % grâce au freinage régénératif. "Plus nous pouvons récupérer d'énergie, mieux c'est pour un conducteur", dit-il.

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Beyer affirme que les applications régionales et longue distance, en particulier sur des terrains accidentés, seront probablement le dernier segment du secteur du camionnage à passer aux véhicules électriques et verront les plus petits avantages de l'optimisation de la plage de freinage régénératif.

Il attribue les itinéraires comme une raison. Un camion qui s'arrête rarement a des possibilités de régénération limitées. Mais Beyer note également que la plupart des moteurs électriques distribuent la puissance à un rythme plus élevé qu'ils ne le reçoivent, ce qui signifie que dans les zones montagneuses de haute qualité, le freinage régénératif seul peut ne pas suffire à ralentir un véhicule à un rythme sûr. Dans ces cas, les freins de base seront toujours appelés à fonctionner avec le freinage régénératif pour décélérer un véhicule en toute sécurité.

Beyer ajoute que Bendix a développé une technologie de mélange de freinage pour ces applications, qui associe les solutions d'arrêt de manière transparente afin que les conducteurs reçoivent un événement de freinage stable et cohérent, peu importe quand et où ils doivent ralentir.

Bendix affirme que sa technologie de mélange des freins permettra aux véhicules dotés de capacités de freinage régénératif de combiner de manière transparente les actions de régénération et de freinage de base pour arrêter un véhicule.Bendix Commercial Vehicle Systems

"Si vous êtes conducteur, vous ne devriez pas avoir à vous soucier d'où vient la décélération", dit-il.

Frenznick note également que le freinage régénératif ne doit pas nécessairement être effectué de la même manière dans toutes les applications. Les moteurs électriques peuvent être réglés pour offrir différents niveaux de capacité de freinage régénératif en fonction de l'optimisation du cycle de service ou de la demande du client.

"Il y a une grande différence entre 30 % de freinage régénératif et 100 %", dit-il, ajoutant que Dana recommande aux clients qui découvrent la technologie de tester ses véhicules d'entraînement pour comprendre les différences de performances de freinage et d'expérience du conducteur selon les paramètres de régénération.

Jathar note que les tests de Meritor indiquent que de nombreux conducteurs préfèrent son réglage de régénération le plus agressif car il réduit la fatigue du conducteur au fil du temps, mais admet également qu'il faut un certain temps pour s'y habituer.

"C'est une expérience de freinage différente de celle d'un ICE", dit-il.

Le freinage régénératif offre également des avantages en matière d'entretien, principalement en allongeant les intervalles d'entretien. Jathar dit que la technologie ne réduit pas le nombre de composants dans une extrémité de roue, mais elle réduit les cas où ils sont engagés et la sévérité de leur application. Le freinage régénératif fait de la « conduite à une seule pédale » une réalité.

"Nous pouvons permettre à un véhicule de passer d'une vitesse d'autoroute à presque arrêté juste sur un freinage régénératif", explique Jathar. "Les freins de base ne sont nécessaires que pour les derniers kilomètres à l'heure pour s'arrêter complètement."

"Ce qui différenciera les bons des grands pilotes, c'est la façon dont ils traitent le freinage régénératif", déclare Brown. "Les conducteurs qui le comprennent vraiment peuvent rarement, voire jamais, utiliser leurs freins de service."

Le freinage régénératif peut également aider à alimenter les applications de remorque. Carrier et ConMet ont annoncé un partenariat stratégique en janvier pour utiliser le freinage régénératif avec l'extrémité de roue électrique eHub de ConMet pour prendre en charge les unités de réfrigération des remorques.

ConMet et Carrier se sont associés pour développer une solution de freinage régénératif pour aider à alimenter les unités réfrigérées des remorques.ConMet

Marc Trahand, vice-président et directeur général de ConMet, unité commerciale eMobility, explique que le système eHub de ConMet fonctionne comme des applications de freinage régénératif de tracteur, avec un moteur électrique intégré à l'extrémité de la roue pour convertir l'énergie captée des événements de roue libre et de freinage en électricité qui peut être acheminée directement dans une unité frigorifique. Pour les camions frigorifiques également équipés de capacités de charge à quai (se brancher sur une installation pendant un événement de chargement), Trahand affirme que l'électrification des roues est une autre étape vers la réduction de la dépendance d'une remorque à l'alimentation du tracteur pour fonctionner.

"Nous essayons de produire une remorque à zéro émission grâce à l'électrification", dit-il.

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Le potentiel de production d'énergie des roues de remorque électrifiées dépend également du cycle de service, bien que les remorques nécessitent beaucoup moins d'événements de freinage pour acquérir suffisamment d'énergie pour alimenter une unité frigorifique. Dans les cas où l'électricité créée dans une extrémité de roue dépasse les besoins d'un réfrigérant, de l'électricité supplémentaire peut être utilisée pour aider à propulser la remorque vers l'avant. Trahand affirme qu'une telle innovation pourrait devenir essentielle alors que les municipalités proposent à l'échelle mondiale des exigences de zéro émission pour les véhicules.

"Les futures applications pourraient devenir plus intelligentes et capables de changer leurs modes en fonction de la télématique et des localisations GPS... Ainsi, lorsque vous entreriez dans une ville, l'unité passerait à un mode purement zéro émission", dit-il.

Brown ajoute que la capacité du freinage régénératif à réduire les émissions ne doit pas être négligée. Alors que de plus en plus de FEO et de leurs clients s'engagent à atteindre les objectifs d'entreprise zéro carbone dans les décennies à venir, le freinage régénératif et les technologies similaires deviendront des solutions essentielles pour tous les véhicules utilitaires.

"Pour que nous puissions atteindre nos objectifs, nous devons nous engager dans une évolution de notre gamme de produits", déclare-t-il.