回生ブレーキの仕組みをわかりやすく解説。EV運用におけるメリットとは

減速時にエネルギーを生き返らせる「回生ブレーキ」

以下ではまず、「回生ブレーキ」の概要や仕組みについて解説します。

回生ブレーキとは

回生ブレーキとは、EV（電気自動車）やPHV（プラグインハイブリッド車）、HV（ハイブリッド車）に搭載されたブレーキのことです。「回生」とはもともと「生き返る」、「蘇る」という意味ですが、余分なエネルギーを回収し、電力に変換したうえで再び活用することを指します。

ガソリン車で利用されているブレーキは、ブレーキパッドを踏むことで摩擦を生み出し、その抵抗により速度を落とします。このとき、走行中の運動エネルギーは熱エネルギーに変換され、大気中に放出されます。つまり、エンジンを動かすことで生まれたエネルギーが熱として失われているということです。

一方で、回生ブレーキは車両が減速する際に運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、駆動用バッテリーに回収することで再利用します。

EVにおける回生ブレーキの仕組み

EVの回生ブレーキにおいては、モーターの役割が非常に重要となります。通常、車両のモーターは駆動力を生み出すためのものですが、回生ブレーキではブレーキをかけたときにモーターを発電機として機能させるメカニズムを持ちます。

言い換えれば、「電気を流すことでモーターが回転する」という駆動時の作用とは逆に「モーターの軸を回転させることで電気を生み出す」という作用を利用しているということです。この作用は、物理学の基本原理である「エネルギー保存の法則」（エネルギーの形態は変わるが、その総量は変わらないという法則）に基づいています。

なお、この仕組みを利用した身近なものとしては、自転車のダイナモ式ライトがあります。ダイナモ式ライトでは、自転車の車輪にモーターのローラー部分を当て、車輪が回る力（運動エネルギー）をライトの点灯（電気エネルギー）に変換しています。

回生ブレーキのメリット

回生ブレーキには以下のようなメリットがあります。

電費が良くなり、走行距離が延びる

前述のように、回生ブレーキをかけるとモーターが発電機として働いて電気を生成し、バッテリーに蓄えられます。これにより、車両のバッテリー残量の減りが少なくなり、結果として一回の充電で走行できる距離が延びます。

例えば、長い下り坂を走行するときにアクセルを外すことで回生ブレーキが作動し、走行しながらバッテリー量を回復できます。坂の上にいるとき、車両は高い「位置エネルギー」を持っており、坂道を下ることで位置エネルギーが運動エネルギーに変わる原理を利用しているということです。
なお、回復したバッテリーは、モーターの駆動だけでなくライトやエアコン、オーディオなどを使用する際にも活用されます。

ブレーキパッドの減りが少ない

回生ブレーキはモーターの抵抗を用いて減速するため、タイヤと一緒に回転する部品（ディスクローター）とブレーキパッドの接触頻度が減少し、部品の消耗を抑えることができます。

上手に回生ブレーキを使えば、燃費だけでなく、ブレーキパッドやディスクの寿命も伸ばすことが可能です。これにより交換頻度が減り、メンテナンス費用を抑えることもできます。

エネルギーへの意識向上につながる

回生ブレーキは、環境性能の高いEVやPHEVなどに特有の制動システムであり、運転者の省エネ意識を高める効果があります。これはガソリン車に比べ、EVを運転する際には車を走らせるために必要なエネルギーを実感できる機会が多くあるためです。

例えば、上り坂ではバッテリーの減少が早い一方で、下り坂で回生ブレーキによる充電を実際に体感することで、エネルギーがどのように使用されているのか興味が湧き、省エネ意識が向上する効果が期待できます。

EVの燃費を向上させるエコドライブについては、以下の記事で解説しています。

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回生ブレーキのデメリット

回生ブレーキといっても、特殊な乗り方をしなければいけないわけではなく、使用方法は摩擦ブレーキと基本的には同じであり、回生ブレーキ特有のデメリットが存在するわけではありません。

ただし、回生ブレーキの操作感・利き方に慣れるまで多少違和感を持つ人はいます。
また、バッテリーが満充電の状態では、回生ブレーキによるエネルギーの回収が制限されることがあります。そのために、効率が最大限に発揮されない場合もあるので注意が必要です。

回生ブレーキの利き方は車種によって異なる

回生ブレーキは、メーカーや車種によって回生量が異なります。例えば、モーターの種類やインバーターの効率により、回生エネルギーの変換効率には違いが生じます。

また、車両の重量も回生量に影響します。重量が重くなるほど、減速時により多くの運動エネルギーを生成できるため、回生量が多くなることが一般的です。
なお、一部の車両にはエコモードやドライブモードがあり、これらのモードにより回生ブレーキの動作が調整されます。

回生ブレーキを上手く使うにはどうしたらいい？

回生ブレーキは、早めにアクセルを離し、自然な減速を始めることで最大限に働きます。急ブレーキをかけると通常のブレーキに切り替わってしまうため、急ブレーキをなるべく避け、滑らかに減速することが重要です。

例えば、信号や交差点の位置、渋滞などを予測して早くから減速を開始することで、エネルギーの回収量を増やせます。特に、長い下り坂では回生ブレーキを利用しやすいです。滑らかな走行を意識してエンジンブレーキとうまく併用することで、制動力を高めつつ効率的なエネルギーの回収が可能となります。
また、急発進や急加速を避け、滑らかで一定の速度を保つ運転を心がけると、エネルギー消費が抑えられ、さらに回生ブレーキの効果が高まります。

回生ブレーキの活用でエネルギーを節約しよう

回生ブレーキは減速時のエネルギーを電力に変えて発電する仕組みであり、生み出された電気を回収し再利用することで電費向上をもたらします。
一般的なエコドライブと同様に、急ブレーキや急加速、急発進をなるべく使用せず、滑らかな走行を心がけることで回生ブレーキを最大限に活用でき、さらなる省エネ効果が期待できます。

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