回生ブレーキとは?減速の仕組みや発電のメカニズムを徹底解説

回生ブレーキとは

ハイブリッドカーや電気自動車が一般的になってきた昨今、回生ブレーキという言葉を耳にする機会も増えたのではないでしょうか。回生ブレーキはその名の通り一種のブレーキなのですが、そのメカニズムや通常のブレーキとの違いはわからないという方も多いと思います。そこで今回は、この回生ブレーキについて詳しくお伝えします。

減速時のエネルギーを電力に変え、減速しつつ発電する仕組み

回生ブレーキの仕組みを理解するには、中学校で習ったエネルギー保存の法則を思い出す必要があります。回生ブレーキは、ダイナモの要領で回転エネルギーを電力エネルギーに変換して減速を実現します。さらに原則と同時に発電を行い、この電気を車両の走行に活用する仕組みなのです。

ダイナモ式の自転車のライト等をイメージすると分かり易いかもしれません。自転車のダイナモ式ライトの場合、スイッチをONにするとペダルが重くなって、下り坂もスピードが落ち易くなります。これと同じことが回生ブレーキを使用中の自転車にも起きており、この発電による抵抗で速度を減速させます。

自動車の回生ブレーキは、アクセルペダルを離した時やフットブレーキ軽く踏んだ時に作動するようになっているので、普通に運転しているだけでは気付かない方もいるかもしれません。しかし、裏では回生ブレーキとフットブレーキが巧みに切り替わっているのです。分かり易い動画がありますので、こちらも参考にしてみてください。

【動画】回生ブレーキ作動のメカニズム

対するフットブレーキは、回転エネルギーを熱エネルギーに変えて減速している

対する通常のフットブレーキは、、タイヤと共に回転するディスクやドラムにパッドを押し当てることで摩擦を発生させ、熱を発生させます。これによって回転エネルギーを熱エネルギーに変換させた後、その熱を大気に熱を放出することで減速を実現しています。

回生ブレーキがあるのはHV(ハイブリッド)、PHV(プラグインハイブリッド)、EV(電気自動車)

回生ブレーキのメカニズムは既に電車やエレベータなどで広く採用されています。

自動車で搭載されているのはハイブリッドカー、プラグインハイブリッドカー、電気自動車です。これらの自動車はモーターを積み、駆動に電気を使っている為、回生ブレーキを利用してバッテリーへ充電しているのです。

マツダのi-ELOOPのように、一部のメーカーや車種ではオルタネーターのエンジン負荷を減らすためだけに回生ブレーキを採用している例もありますが、まだ稀です。

回生ブレーキのメリット:燃費が良くなる理由とは

エンジンでの発電が少なく済むので、燃料消費量を抑えることができる

先ほど記載したように、通常の自動車のブレーキは、減速エネルギーを熱エネルギーに変換し大気に放出しています。言わばこの捨てているエネルギー分を、電気エネルギーとして使用できるため燃費が良くなるのです。回生とは生き返ることを意味しますので、正にエネルギーの再利用と言って良いでしょう。

回生ブレーキによって生み出された電力は、一度バッテリーに蓄積されてモーターを駆動するのに使えるほか、エアコンやオーディオ、ライトなどの電装関係のエネルギーにも使えます。

自動車の発電は本来、エンジンの駆動を利用して発電するオルタネーターで行われています。原理としては先ほど例に挙げた自転車のダイナモ式ライトと変わりません。

ダイナモ式ライトのペダルが発電によって重くなるのと同様、オルタネーターで発電をしようとするとエンジンの負担が大きくなり、その分多くの燃料を必要とします。

回生エネルギーを使用すると、その分エンジンで担う発電量が減るので、結果としてエンジンの負担も減り、燃費消費量抑制につながるのです。

回生ブレーキを積極的に使うと燃費を伸ばせる

回生ブレーキは搭載されているモーターを発電機として利用するので、そのモーター大きさによって回生で得られる電気量の上限が決まっています。あまり強いブレーキを掛けると、回生ブレーキではなく通常のブレーキでの減速に切り替わってしまいます。

ハイブリッドカーなどはほとんどの車種にエネルギーフローのインジケーターが付いているので、それを見て、回生できる範囲内でブレーキの強さを調整すると燃費を伸ばすことができます。

回生ブレーキを上手に使うとブレーキパッドの寿命も伸びる

回生ブレーキはモーターの抵抗を用いて減速しているので、ブレーキパッドやブレーキディスクといった部品を消耗させることがありません。上手に回生ブレーキを使えば、燃費だけでなく、これらの部品の寿命も伸ばすことが可能です。

回生ブレーキのデメリット

強すぎると運転感覚に違和感が生じるので、強さの加減が重要

基本的にアクセルペダルOFFで回生ブレーキが始まる為、あまり回生ブレーキが強いと普通の自動車と挙動が異なり過ぎて違和感を覚えるかもしれません。最近はドライブモードに応じて回生ブレーキの効きを調整できる車種も多いので、自分が一番運転しやすいドライブモードを試してみましょう。

車種によっては、フットブレーキから回生ブレーキへの切り替わり時に違和感がある

またブレーキペダルの踏力によって回生ブレーキと通常のブレーキを切り替えるので、この部分の協調制御がどうしても気持ち悪いと感じる方もいるようです。特に停止寸前にブレーキ圧を上手く抜けにくくなるので、カックンブレーキ(減速が急に強く効き、前のめりになりそうになる状況)になりやすいといったデメリットもあります。

日産がe-POWERで推す“ワンペダルドライブ”も回生ブレーキの恩恵

フットブレーキを最小限しか使わない未来の運転感覚

トヨタ プリウスやホンダ フィットなどのライバルとして、現在大ヒットしているのが日産 ノートe-POWERです。

トヨタやホンダのハイブリッドは、今までの自動車と同じ感覚で運転できることを重要視していました。これと対照的に日産 ノートe-powerは。あえて回生ブレーキの効きを強くし、アクセルペダルをOFFにするだけで普通車のフットブレーキに近い強さの減速ができるようにしたのです。

これにより、市街地走行であればフットブレーキを利用する頻度を最小限に抑えることができるようになり、“電気自動車のまったく新しいカタチ”として大ヒットに繋がりました。

他社もこの強い回生ブレーキに追従するのか、暫くは目を離せません。

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