Tout cela est vrai mais:
Le moteur crée une force contre électromotrice que tu ne prends pas en compte, on va voir plus bas.
D'un point de vu carte, vu le code source d'un VESC open source (qui souvent utilise, comme nos roues, les drivers du drivers de mosfet), les bobines du moteur sont mises en court circuit, et le radiateur (lire la jante) dissipe l'énergie, le freinage est alors non régénératif. Sinon, en phase régénératif, effectivement, si vbat>vmaxbat: coupure (chute). Je pourrai vous montrer des extraits de programmes si vous demandez. @jean111 tu n'auras pas de mal à comprendre la suite.
Allez, un peu d'électrotechnique:
Nos contrôleurs intègrent un pont en H et un générateur PWM. Du coup le freinage est régénératif, ça c'es certain. On va considérer un demi-pont (qui ne permet de faire tourner/freiner le moteur que dans un sens) et une seule phase (pour simplifier, en triphasé multiplié par 3 le demi-pont et le moteur).
Premièrement, considérons le freinage non-régénératif (si si, il existe !).
Si le pont est en sortie haute: (S1 fermé, S2 ouvert)
Le moteur accélère à pleine vitesse (on est en moteur à courant continu, simple bobinage). Si le pont est en sortie basse, le moteur ne va pas simplement ralentir en roue libre, mais il va violament freiner, comme si on bloquait un frein dessus. Pourquoi?
Un moteur peut être modélisé comme une série d'inductance et de source de tension. Le couple moteur est proportionnel au courant. La source de tension du modèle est appelée Force Contre Electro Motrice (plus loin FCEM) et est proportionnelle à la vitesse du moteur. C'est pourquoi un moteur consomme plus de courant lorsqu'il est en charge, ou rotor bloqué: avec la vitesse qui diminue, la FCEM diminue et s'oppose moins à la tension d'alimentation, ce qui entraîne une augmentation du courant.
On redessine le schéma avec le modèle proposé plus haut, avec des valeurs arbitraires mais cohérentes avec un moteur qui tourne vite:
Le moteur ci-dessus tourne à vitesse maxi. Nous avons un faible courant qui contre la friction du moteur, et la FCEM correspond à la tension d'alimentation moins la chute de tension à travers de R1 (la résistance interne du moteur). Il y a un faible courant qui circule car la FCEM annule quasiment la tension d'alimentation, ainsi L1 et R1 ne voient que 100mV. Maintenant, que se passe t'il si on commute le pont vers le bas?
Au début, rien. L1 empêche un changement soudain du courant. Ensuite (pas très longtemps après, défini par la constante de temps L1/R1, typiquement quelques ms) la FCEM (V1) a inversé le courant, qui va maintenant en direction opposé. Le courant est assez élevé, car maintenant L1 et R1 ne voient plus la légère différence de potentiel VB1−V1 (qui était dans le cas précédent de 100mV), mais qui voit maintenant les 9.9V de V1:
Maintenant nous avons un courant important qui circule dans la direction opposée. Le couple est proportionnel au courant, et au lieu d'appliquer une force dans le sens du mouvement, juste assez pour vaincre la friction, on applique une forte force dans le sens opposé à la rotation, et la charge mécanique est fortement décélérée. Alors que la vitesse du moteur décroît, V1 également et par conséquence le courant aussi, tout comme le couple, jusqu'à ce que le moteur s'arrête de tourner.
Mais où est passé l'énergie? L'énergie cinétique de la charge mécanique est de l'énergie, elle ne peut pas disparaître!
Effectivement @Techos78 nous a montré plus haut que si pilote+roue = 75 kg, la puissance à dissiper est 736*0,5 = 368 Watts. (pour maintenir une vitesse constante), alors pour freiner...
C'est tout à fais vrai! Regardons le circuit à nouveau, on a 9.9A qui traverse R1. Quelle puissance est dissipée par R1? (mon exemple est un petit moteur à courant continue alimenté sous 10V, pas un brushless triphasé de 800W portant un homme de 75kg). Quelle est donc cette puissance?PR1=(9.9A)21Ω=98.01W
PR1=(9.9A)21Ω=98.01W.
L'énergie cinétique a donc été convertie en chaleur (retour à notre roue: dissipée par son flasque) au travers du bobinage du moteur (qui constitue une résistance...bobinée). Certains moteur peuvent être détruits par cette forte puissance, d'autre non, mais vous aurez constaté que la température de votre roue est surveillée, et si le moteur est conçu pour freiner une charge de 120kg max dans une pente de 15%, il ne surchauffera pas et pourra freiner comme cela toute la journée, sans recharger la batterie
Maintenant, comment stocker l'énergie, au lieu de la convertir en chaleur?
Donc on vient de commencer à freiner, et ne sommes pas encore à l'arrêt:
Le moteur a déjà ralenti significativement (FCEM=1V) et le courant (I=1A) a également diminué.
Maintenant, que se passe t'il si on commute le pont vers le haut?
Haha! On est en train de recharger la batterie! Comme quand on avait commuté précédement (pas très longtemps après, défini par la constante de temps L1/R1, typiquement quelques ms) si l'on reste longtemps comme cela le courant va à nouveau changer de sens, va décharger la batterie, et accélérer le moteur, au lieu de le freiner.
Donc on ne fait pas cela, et commutons à nouveau dans l'autre état, avec le pont en sortie basse, la FCEM remonte, le courant aussi, absorbé par la résistance interne, et quand le moteur est chaud ou si on veut recharger, on recommute en sortie haute, et on recharge la batterie. Puis on recommute, etc, etc, etc.. Qui a dit PWM?? Bravo!
Donc, et c'est ce que j'ai lu dans le code source, on fait un contrôle moteur PWM, avec 3 ponts en H. Mainenant qu'on a compris le principe de l'opération, simplifions! (seul le moteur était simplifié, le principe, pour une phase, était complètement réel).
Et si je ne veux plus recharger?
Lorsqu'un moteur est piloté en PWM, l'inductance L1 du moteur agit comme un volant d'inertie, et lisse la tension appliquée au moteur. Comme si vous aviez une roue de vélo lancée à une certaine vitesse, et entreteniez la vitesse en relancant à la main. Dans cet exemple la tension est de 10V, si le rapport cyclique du PWM est de 80%, on alimente le moteur en 8V (80%*10V=8V).
Dès que la FCEM est plus importante que cette tension, alors on fait du freinage régénératif (et rechargeons la batterie).
Cela se produit dès que le rapport cyclique du PWM diminue plus vite que les force extérieures, et ralenti le moteur. N'importe quelle résistance dans le circuit (y compris celle des MOSFET sur leur petit radiateur, celle des bobinages du moteur) réduit l'énergie restituée vers la batterie. Dans les cas les plus extrêmes, le rapport cyclique du PWM est réduit à 0%, et les bornes du moteur sont cour-circuité, et tout le courant est dissipé par ces résistances dans le circuit, transformée en chaleur, et ne recharge pas la batterie. Le courant est tellement important que les pertes sont presques de 100% (P=I²*R).
On vient de comprendre ce que le contrôleur pouvait faire pour freiner tout en régulant la tension de la batterie et la température du moteur: agir sur le rapport cyclique.
Un autre plan est de "débrayer" le moteur en ouvrant tous les transistors du pont, et le courant dans l'inductance va mourrir en roue libre à travers les diodes du pont. Ensuite, la FCEM ou la batterie aura un chemin pour son courant, et le moteur sera complètement en roue libre (et couple non nul car entrainé par la pente, donc pas de stabilisation gyroscopique).
Conclusion:
Je viens de passer de longue minutes à transcrire se qui se passe dans le moteur et sa gestion en quelques millisecondes, pour montrer que: je peux dissiper l'énergie au travers du circuit de puissance et des bobines du moteur, je peux recharger la batterie. Quand le contrôleur de votre roue ne saura plus quoi faire, il va biper. Si vous insistez, il va débrayer.
Toute ressemblance avec des affirmations passées est pas forcément fortuite:
Merci de m'avoir lu, et merci @Techos78 d'avoir montré qu'il y avait 378W à dissiper, ou a renvoyer à la batterie (par gestion du PWM). Le condensateur quant à lui, aura emmagasiné l'énergie restitué lors de ma démonstration du passage de la sortie haute à la sortie basse (pas très longtemps après, défini par la constante de temps L1/R1, typiquement quelques ms, disons
pas si ridicule que ça.