Comment démystifier le système "brake-by-wire" des F1 modernes

Le système de brake-by-wire (ou freinage électronique) est un dispositif complexe dont le nom semble anodin, mais qui suscite beaucoup de questions. Voici en quoi il consiste et pourquoi il est important dans une Formule 1.

Il convient tout d'abord de se rendre compte de la capacité phénoménale du système de freinage d'une F1. Les voitures actuelles peuvent encaisser jusqu'à 5 g lors du freinage, soit environ cinq fois plus qu'une voiture de série dans les conditions de freinage les plus extrêmes. Cela signifie que les freins déploient une énergie considérable.

En F1, nous considérons qu'un freinage intense est un freinage qui peut dissiper plus de 2000 kW de puissance sur une période d'au moins une seconde et demie. Si l'on considère que la puissance maximale combinée du moteur et du système hybride équivaut à environ 680 kW, et que cette puissance peut déjà offrir une accélération phénoménale, on commence à comprendre à quel point les freins d'une F1 sont spéciaux.

Il faut également comprendre que le système hybride récupère de l'énergie tout en contribuant à alimenter la voiture, et que cette récupération se produit lors du freinage. En 2025, le système hybride pouvait récupérer de l'énergie à hauteur de 120 kW. En 2026, cela passera à 350 kW, ce qui représente 17,5% de la puissance de freinage de la voiture.

Mais il ne faut pas confondre puissance et énergie. Si l'on multiplie la puissance absorbée par le temps pendant lequel elle est absorbée, on obtient l'énergie récupérée. Dans le cas d'un système de 350 kW, un freinage d'une seconde et demie permet de récupérer un peu plus d'un demi-mégajoule. Elle est utilisée pour charger la batterie où l'énergie est stockée, prête à être déployée pour aider à accélérer la voiture.

Jusqu'ici, tout va bien. Le système de récupération d'énergie électrique récolte l'énergie du freinage (qui aurait sinon été transformée en chaleur et perdue), ce qui augmente l'efficacité globale du véhicule et facilite le travail des freins. Mais que se passe-t-il si la batterie est complètement chargée et ne peut plus absorber d'énergie ?

Dans ce cas, le système de contrôle stoppe la recharge, car il est dangereux de surcharger la batterie. Or, étant donné que le système de récupération d'énergie ne fonctionne que sur le train arrière, cela affecterait non seulement considérablement la puissance de freinage, mais aussi la répartition du freinage entre l'avant et l'arrière. Dans une voiture de course fonctionnant à la limite, cela pourrait être catastrophique.

Un gros freinage dans une F1 peut dissiper plus de 2000 kW de puissance pendant au moins une seconde et demie.

Photo de: Andrea Diodato - NurPhoto - Getty Images

C'est là qu'intervient le système de freinage électronique, ou "brake-by-wire". Le système hydraulique continue d'actionner les étriers avant et arrière. Les étriers avant sont actionnés directement par la pression exercée par le maître-cylindre, mais les étriers arrière passent par un système de valves hydrauliques qui contrôle la pression dans la conduite de frein arrière de manière quelque peu indépendante de la pression exercée par le pilote via le maître-cylindre arrière.

La pression dans la conduite de frein arrière est contrôlée en même temps que l'état de charge de la batterie, et le système de freinage électronique détermine ensuite la part de la puissance de freinage de l'essieu arrière qui peut être prise en charge par le système de récupération d'énergie et celle qui doit l'être par les étriers. Si la batterie est capable de prendre en charge la puissance, le système de contrôle autorise une capacité de freinage électrique donnée, puis "complète" le freinage total requis en faisant appliquer une pression spécifique aux étriers arrière.

Cela peut très bien évoluer pendant la manœuvre de freinage et le système doit donc en tenir compte, en échantillonnant en permanence la demande du pilote via la mesure de la pression dans la conduite de frein en amont du répartiteur du brake-by-wire ainsi que via l'état de charge de la batterie. Il utilise ensuite le système hydraulique normal de la voiture pour appliquer une pression, par le biais d'une servovalve qui proportionne la pression, à une valve mécanique qui fournit la pression à la conduite de frein arrière.

Les freins étant un système de sécurité essentiel, ils doivent être "fail-safe", c'est-à-dire avec sécurité intégrée. Pour ce faire, une connexion directe est établie entre le maître-cylindre et la conduite de frein arrière via la valve mécanique.

Deux autres aspects supplémentaires méritent d'être mentionnés. Premièrement, les freins étant un système de sécurité essentiel, ils doivent être "fail-safe", c'est-à-dire avec une sécurité intégrée. Pour ce faire, une connexion directe est établie entre le maître-cylindre et la conduite de frein arrière via la valve mécanique. En cas de défaillance du système hydraulique, cela permet d'appliquer directement la pression aux freins arrière. Le freinage n'est alors peut-être plus optimal, mais il permet au moins à la voiture de ralentir de manière contrôlée.

La deuxième caractéristique offerte par le système de freinage électronique est le contrôle de la "mise en forme" de la pression du frein arrière. Les pilotes utilisent une répartition différente de la pression entre les freins avant et arrière en fonction des conditions, voire des virages. Le système permet de modifier facilement cette répartition et peut même moduler la répartition de la pression pendant le freinage lui-même, ce qui optimise les performances au freinage et permet également au système de contribuer à l'équilibre de la voiture.

Le système est complexe, mais les hybrides ne pourraient pas fonctionner en toute sécurité sans lui, et l'avantage de pouvoir régler facilement l'équilibre des freins constitue un atout certain.

Les pilotes peuvent modifier la répartition de la pression de freinage entre l'avant et l'arrière en fonction des conditions et même des virages.

Photo de: Zak Mauger / Motorsport Images