L'entretien des freins ne disparaîtra pas, mais deviendra plus intelligent
Système de freinage: moins sollicité, mais plus sujet à la corrosion
Que peut-il bien y avoir de révolutionnaire concernant les freins? Bien que rien n’ait réellement changé pour le conducteur – il appuie toujours sur la pédale de frein –, il se passe bien plus de choses en coulisses maintenant que de plus en plus de conducteurs optent pour la motorisation électrique. Tout repose sur une utilisation aussi efficace que possible de l’énergie, et l’on souhaite également ne pas gaspiller l’énergie de freinage. C'est ce qu'on appelle le freinage régénératif. Cet article passe en revue les principales différences et examine leur impact sur l'entretien des freins.
Moins d’usure, mais d’autres problèmes
Contrairement à un véhicule équipé d’un moteur à combustion classique, ce ne sont pas uniquement les freins à friction qui permettent à un véhicule électrique de s’arrêter. En réalité, c’est le moteur électrique qui effectue l’essentiel du travail, ce qui réduit l’usure des freins proprement dit. Cela vaut d’autant plus pour les conducteurs qui pratiquent la 'conduite à une seule pédale'. Dans la plupart des cas, la pédale de frein n’est alors même plus actionnée.
Une bonne nouvelle pour le conducteur, mais une mauvaise nouvelle pour le garage? Non, car dans la pratique, la situation est un peu plus complexe. En utilisant moins les freins, les disques de frein peuvent rouiller, les étriers se gripper, les goupilles de guidage perdre de leur souplesse et la surface de freinage ne plus s’user de manière uniforme. L’entretien des systèmes de freinage ne disparaîtra donc pas, mais évoluera vers davantage de prévention, davantage de diagnostic et une attention accrue portée à la manière dont le véhicule est effectivement utilisé.
Comment fonctionne le freinage régénératif?
Le freinage régénératif est une technologie qui transforme l’énergie cinétique en énergie électrique, ce qui permet de recharger la batterie lors du freinage ou de l’arrêt. En conduite, le moteur électrique puise de l’énergie dans la batterie pour entraîner les roues. Lors du freinage, ce processus s’inverse.
L’énergie cinétique qui servait initialement à propulser le véhicule permet désormais aux roues de faire tourner le moteur électrique. Le moteur électrique fait ainsi office de générateur et stocke l’énergie produite dans la batterie haute tension. Parallèlement, la conversion de l’énergie cinétique en électricité freine le véhicule, ce qui réduit le recours aux freins à friction.
Une utilisation moindre des freins à friction ne signifie pas automatiquement moins d’entretien
Sur la plupart des voitures équipées de freins régénératifs, il est possible de régler l’intensité du freinage régénératif. Le nombre de réglages et la manière de les modifier varient d’un modèle à l’autre. Lorsque le couple de freinage régénératif est insuffisant, en fonction par exemple de la vitesse, de la température de la batterie ou de son état de charge, l'intervention du système de freinage hydraulique est nécessaire. On parle alors de 'brake blending': un système combinant freinage régénératif et freinage par friction classique. L’ECU du véhicule mélange alors les deux forces de freinage de manière fluide.
Jusqu’à 20% de l’énergie
La taille et la puissance du moteur électrique, ainsi que la capacité et l’état de charge de la batterie, influencent le degré de freinage régénératif possible. Règle générale: plus le moteur et la batterie sont puissants, plus la quantité d’énergie pouvant être récupérée grâce au freinage régénératif est importante. Cela signifie que les véhicules entièrement électriques peuvent généralement récupérer plus d’énergie via le freinage régénératif que les véhicules hybrides. Les systèmes hybrides se déclinent en de nombreuses configurations différentes, mais disposent tous d’une fonction de freinage régénératif.
Des tests montrent qu’environ 20% de l’énergie consommée par un véhicule électrique peut être récupérée grâce au freinage régénératif. Le freinage régénératif donne vraiment l’impression d’un freinage continu, sans que la force de freinage ne diminue ni ne varie. Il offre au conducteur un contrôle exceptionnel sur le véhicule dès qu’il s’est habitué à cet effet. Dans certains véhicules, il est possible de conduire avec une seule pédale: lorsque vous relâchez complètement la pédale d'accélérateur, un freinage régénératif puissant s'enclenche et, selon le système, le véhicule peut s'arrêter complètement; si vous appuyez partiellement sur la pédale, vous réglez l’intensité de l’accélération ou du ralentissement du véhicule.
Impact sur l'entretien des freins
En raison de cette importance accrue accordée à la récupération d’énergie, les freins à friction sont beaucoup moins sollicités. Ils restent toutefois indispensables dans toutes les situations où le freinage régénératif n’est pas possible ou s’avère insuffisant, par exemple lors d’un freinage d’urgence nécessitant une réaction rapide et puissante. En d’autres termes, les freins hydrauliques jouent de plus en plus, dans les véhicules électriques, le rôle de système de freinage complémentaire. Si cette évolution présente des avantages, elle comporte également certains inconvénients.
La corrosion, l’ennemi numéro un
La corrosion réduit considérablement les performances des freins à friction; dans le pire des cas, cela peut entraîner une efficacité de freinage insuffisante au moment où elle est nécessaire. Prenons l’exemple du support d’étrier de frein. La corrosion due à la faible utilisation des freins peut empêcher les plaquettes de frein de se rétracter complètement du disque de frein, ce qui entraîne une usure accélérée et irrégulière.
Il est également possible – selon l’emplacement de la corrosion – que les plaquettes de frein n’établissent plus un bon contact avec le disque de frein. De ce fait, la corrosion éventuelle sur la surface de friction du disque de frein n’est pas entièrement éliminée, ce qui peut également entraîner l’apparition de piqûres sur le disque de frein. Il faut effectuer 30 freinages puissants pour éliminer complètement la corrosion d’un disque de frein, ce qui est très difficile à réaliser dans des conditions de conduite normales.
Sur les véhicules électriques, la corrosion devient un ennemi plus redoutable que l’usure classique des freins
La corrosion peut déjà apparaître après quelques semaines lorsque les freins à friction ne sont pas sollicités. Les constructeurs de véhicules électriques investissent dès lors des moyens considérables dans la recherche de solutions à ce problème, notamment en recourant à des disques de frein revêtus, à des alliages spéciaux et à des matériaux de friction nouvellement développés.
Les véhicules fréquemment utilisés dans un environnement humide ou à proximité de l’eau présentent un risque accru de corrosion rapide et importante du système de freinage. Lorsqu’un client se présente dans votre atelier avec un véhicule électrique, il est donc essentiel de contrôler et de nettoyer soigneusement le système de freinage à chaque passage, afin d’éliminer toute trace de corrosion visible.
Évolution des exigences
La température des freins diffère également. Sur une voiture classique, les plaquettes de frein atteignent souvent une température comprise entre 100 et 300°C en conduite normale, et même bien plus lors de freinages répétés ou brusques. Sur les voitures électriques et les véhicules hybrides, les freins peuvent rester longtemps à une température proche de celle de l’environnement, car la régénération assure une grande partie du ralentissement. Cela signifie que le matériau de friction doit offrir une réponse stable même à froid.
Le poids du véhicule renforce ces exigences. Une voiture compacte classique pèse environ 1.500 kg, tandis qu’une voiture électrique comparable peut facilement dépasser les 2.000 kg en raison de son pack batterie. À une vitesse de 100 km/h, un véhicule de 1.500 kg possède environ 580 kJ d'énergie cinétique, tandis qu'un véhicule de 2.100 kg en possède environ 810 kJ. Si une force de freinage soudaine par friction est nécessaire, le système de freinage peut devoir gérer environ 40% d’énergie en plus.
Matériaux adaptés
La plupart des constructeurs ont adapté leurs plaquettes et disques de frein à ces nouvelles exigences. Les matériaux traditionnels ont été principalement développés dans une optique de freinages fréquents, de résistance à l’usure, de résistance à l’évanouissement des freins et de confort de conduite. Les matériaux plus récents doivent toujours présenter ces caractéristiques, mais doivent également offrir de bonnes performances à basse température et en cas de freinages sporadiques.
Une plaquette de frein classique pour voiture particulière présente généralement un coefficient de friction compris entre 0,30 et 0,40 environ. Pour les véhicules électriques et hybrides, ce n’est pas seulement un coefficient de friction élevé qui importe, mais aussi une friction stable dans différentes conditions: freinage à basse température, freinage léger, routes mouillées, dépôts de corrosion sur le disque de frein et freinage d’urgence. Le matériau doit en outre être silencieux, présenter une usure contrôlée, produire peu de poussière et résister à la vitrification ou à un contact irrégulier. Ceci est particulièrement important car les voitures électriques sont beaucoup plus silencieuses, ce qui rend le bruit de freinage plus perceptible pour le conducteur.
La taille des disques et des plaquettes de frein évolue également. Les anciennes voitures compactes étaient souvent équipées de disques de frein avant d’environ 280 à 300 mm. Les SUV plus lourds, les hybrides rechargeables et les véhicules électriques utilisent généralement des disques plus grands, souvent d’environ 320 à 360 mm, voire plus, afin d’offrir une capacité thermique supérieure. Cependant, des disques plus grands n’éliminent pas le risque de corrosion si les freins sont rarement utilisés.
Les matériaux de friction à faibles émissions et les composants de freinage résistants à la corrosion gagneront en importance à mesure que la réglementation se concentrera de plus en plus sur la maîtrise des émissions non liées à l’échappement, telles que les particules de freinage. La norme Euro 7 impose également des limites pour les émissions de particules de freinage, ce qui signifie que les matériaux de freinage ne sont plus seulement évalués en fonction de leurs performances de freinage, mais aussi, de plus en plus, en fonction de leur usure, de la formation de poussière et de leur impact environnemental. La plupart des fabricants ont déjà doté leurs plaquettes et disques de frein de revêtements ou d’autres traitements de surface afin de prévenir au mieux la corrosion. Il est important que vous compreniez bien le niveau et la qualité de ces revêtements, car, comme pour tout, il existe différents niveaux de qualité en fonction du coût. Les données d’essais vous donneront une image fidèle de leurs produits.
Un service adapté
L’entretien traditionnel des freins reste essentiel, mais va évoluer. L'accent ne sera plus mis sur le remplacement en fonction de l'usure, mais sur l'inspection et l'entretien en fonction de l'état des pièces. Les ateliers devront accorder davantage d'attention à des aspects tels que la corrosion, la réactivité du système et l'intégrité des composants, plutôt que de se contenter de mesurer l'usure. Il est généralement recommandé de faire contrôler régulièrement les freins des voitures électriques et hybrides, même si les plaquettes de frein semblent durer plus longtemps. Une recommandation pratique est de les faire contrôler au moins une fois par an ou tous les 15.000 à 20.000 km, en fonction de l’utilisation du véhicule et de l’environnement.
L'entretien des freins évolue: il ne s'agit plus d'un simple remplacement en fonction de l'usure, mais d'une inspection et d'un entretien basés sur l'état du système
Le contrôle doit porter sur la surface des disques de frein, en particulier la face intérieure, le profil de contact des plaquettes de frein, le mouvement de l'étrier, les goupilles de guidage, les surfaces de glissement des plaquettes de frein, le fonctionnement du frein de stationnement électrique, les flexibles de frein et l’état du liquide de frein. Lorsqu’un véhicule électrique quitte votre atelier, aucune corrosion problématique ne doit plus être présente sur les surfaces de freinage. Les nettoyants pour freins et les outils adaptés à l’élimination de la corrosion doivent donc faire partie de l’équipement standard.
Liquide de frein adapté
Les intervalles de remplacement du liquide de frein doivent toujours respecter les recommandations du constructeur automobile, souvent environ tous les deux ans. Le freinage régénératif n’élimine en effet ni le risque d’absorption d’humidité ni celui de corrosion interne du système hydraulique. Il convient également d’accorder une attention particulière au choix du liquide de frein approprié. Comme les systèmes de régulation électroniques interagissent avec le système de freinage pour gérer le freinage et la stabilité du véhicule, il est essentiel d’utiliser un liquide de frein présentant la viscosité prescrite.
En outre, les véhicules électriques sont généralement plus lourds en raison de leur batterie, de sorte qu’en cas de sollicitation importante des freins à friction, une masse plus élevée doit être ralentie et des températures élevées peuvent être atteintes. Il convient donc de toujours choisir un liquide de frein conforme aux spécifications du constructeur automobile, présentant le point d’ébullition requis et la viscosité appropriée..
Perspectives
À l’avenir, nous évoluerons peut-être vers des systèmes de freinage entièrement hermétiques, éventuellement associés à des moteurs électriques intégrés dans les moyeux de roue. Cela présenterait deux avantages: cela protégerait les disques de frein contre les facteurs environnementaux qui accélèrent la corrosion, tels que l’humidité, et cela permettrait peut-être également de capter les poussières de freinage – un aspect important dans le cadre de la norme Euro 7 et d’autres législations limitant les émissions non liées aux gaz d’échappement.
Le freinage régénératif ne rend pas l’entretien des freins superflu, mais il en augmente la complexité
Une exposition moindre aux facteurs environnementaux, combinée à une part plus importante de freinage régénératif, pourrait prolonger la durée de vie et entraîner des intervalles d’entretien plus longs. Mais rassurez-vous: l’entretien des freins restera toujours nécessaire. En effet, les matériaux de friction et les autres composants du système de freinage sont eux aussi soumis au vieillissement et aux influences environnementales.
En résumé: le freinage régénératif ne rend pas l'entretien des freins superflu, mais il en accroît la complexité. Parallèlement, l’électrification accélère également l’intégration des technologies numériques dans les systèmes de freinage, ouvrant la voie à des diagnostics plus prédictifs et à des approches d’entretien basées sur les données. Cela nécessite donc une nouvelle expertise, des routines d’inspection adaptées et des pièces spécialement conçues pour ce nouvel environnement d’utilisation. Cela offre aux garages l’occasion de développer davantage leur rôle et de renforcer encore leur expertise technique dans un paysage de la mobilité de plus en plus électrifié.
