En cada proceso de frenado y desaceleración, la energía cinética se convierte en calor directamente a través de los frenos o mediante el efecto de frenado del motor. Los vehículos híbridos y eléctricos ofrecen la posibilidad de transformar esta energía cinética en energía eléctrica. Esto es logrado con el funcionamiento de un generador y el objetivo es almacenar la energía en la batería para su posterior uso. La conducción del vehículo no requiere ninguna acción especial por parte del conductor, sino que un sistema electrónico determina cuándo debe recibir regeneración la batería de alta tensión y cuánta cantidad. La electrónica de control, además, se encarga de gestionar cada sistema con tal de que trabajen siempre en el margen de máxima eficiencia y recuperación de energía en fases de desaceleración y frenado, permitiendo un mejor rendimiento que el de los automóviles convencionales.
Como fase principal de recuperación, al pisar el pedal de freno debe procurarse aprovechar el 100 % de la energía cinética sin activar el sistema hidráulico de frenos. El generador, actuando como freno eléctrico, se encargará de producir la energía para la batería de alto voltaje, activándose el freno mecánico únicamente en los casos de frenadas bruscas o de emergencia en las que el freno eléctrico no pueda cubrir las necesidades de detención del vehículo en el tiempo necesario. Con la utilización de este sistema, se alarga la vida útil de los componentes, al haber menor desgaste de las piezas de fricción.
Dentro del frenado regenerativo pueden darse dos tipos de recuperación:
- Frenado normal. El conductor pisa el pedal de freno y se produce una cierta deceleración. Aquí, se aplica un par de frenado al motor eléctrico y la energía generada puede almacenarse en la batería. El nivel de recuperación está supeditado a la potencia máxima que se puede suministrar a la batería; por lo tanto, en caso de exigirse mayor potencia de frenado, la diferencia se aplica mediante el sistema de frenado mecánico.
- Simulación del comportamiento del par de arrastre. Al soltar el pedal del acelerador, el sistema simula un comportamiento de deceleración del vehículo como consecuencia del par de arrastre. En esta situación, la máquina eléctrica genera un par de arrastre del motor de combustión, desacoplándose el motor de combustión si se trata de un vehículo híbrido.
Por otra parte, se distinguen dos estrategias en cuanto a la distribución de la demanda de frenado:
- Recuperación de energía en paralelo. Actúan simultáneamente los frenos de fricción y del generador eléctrico; la demanda de frenado por parte del conductor se divide, por tanto, entre los dos sistemas en una determinada proporción. Esta estrategia posee la desventaja de que se obtiene una menor potencia de recuperación.
- Recuperación en serie. Se aplican en primer lugar los frenos regenerativos, mientras que el freno de fricción solo interviene si la demanda de frenado supera el par de frenado proporcionado por el generador o si así lo solicitan los sistemas electrónicos de estabilidad como el ESP.
Según el tipo de conjunto de un vehículo híbrido y del dimensionamiento de los componentes del tren motriz, el potencial de ahorro de combustible se sitúa en torno al 2 y el 10 %; un concepto microhíbrido con control inteligente del alternador logra un nivel de recuperación mínimo, mientras que un vehículo totalmente híbrido puede evitar las pérdidas de arrastre, al desacoplar el motor de combustión interna de la transmisión durante las fases de frenado, recuperando así una gran cantidad de energía. No obstante, existe un factor limitante relacionado con la carga máxima o la capacidad de carga máxima de la batería que, por razones de durabilidad, no debe ser superior a un determinado índice; en función de la tecnología de la batería y de su uso previsto, el rango SOC de la misma debe encontrarse en un valor aproximado entre el 65 y el 80 %. Otros límites se establecen en la recuperación energética, como por ejemplo la estrategia de frenado seleccionada por el conductor (frenado de confort o frenado de recuperación máxima), la seguridad en situaciones críticas de la marcha y el ciclo de conducción, influyentes también a la hora de determinar el potencial total de recuperación.
Nota: SOC son las siglas inglesas de «State of Charge» y se refieren al nivel de carga de la batería. Durante los ciclos de carga y descarga de la batería se producen reacciones internas que afectan a sus prestaciones, por lo que los fabricantes limitan el estado de carga o SOC y la profundidad de descarga DOD (Depth of Discharge) para alargar la vida útil de los acumuladores.
Otras pérdidas de energía cinética surgen de la fricción del aire y de la rodadura, además de la potencia necesaria para el accionamiento de elementos auxiliares como por ejemplo el compresor del aire acondicionado, la bomba de aceite o la bomba de agua. Un sistema inteligente de gestión de la energía tiene en cuenta todas estas pérdidas, así como el mapa de eficiencia del motor eléctrico, analizando y procesando las informaciones con el objetivo de distribuir la potencia de frenado a las ruedas y la potencia de entrada al motor eléctrico. En un modelo de vehículo híbrido, la energía contenida en el combustible se convierte en energía mecánica por el motor térmico y llega a las ruedas una vez se han deducido las distintas pérdidas en el tren motriz. Para tal caso, la gestión del conjunto híbrido aplica la cantidad de energía de tal forma que se superen varias resistencias de la conducción.
