自動車が加速する時に使われたエネルギーは、物理的には位置エネルギーと運動エネルギーに転換されたと捉えることができます。
ガソリンによって走るガソリンエンジン車の場合は、そのエネルギーを回収する術を持ちませんが、ハイブリッドカーや電気自動車の場合は「回生ブレーキ」というシステムを使う事で、そのエネルギーの内の何割かを回収することができます。
目次
- 2つの仕事を担う電気モーター
- 回生ブレーキの働き
- 回生ブレーキの仕組み
- 回生ブレーキにはコンパクトに出来るというメリットもある
- 幅広い分野で使われる回生ブレーキ
- 電車や新幹線の回生ブレーキ
- モータージェネレーターは他の意味で使われることもある
2つの仕事を担う電気モーター
電気自動車やハイブリッドカーに搭載される電気モーターには、電気を流すことによって回転エネルギーを発生させる駆動源としての働きと、逆に回転軸に回転エネルギーを与えることで、電気モーター内部で電気を発生させる「発電機（ジェネレーター）」としての役割があります。
回生ブレーキの働き
回生ブレーキとは、この「発電機（ジェネレーター）」としての電気モーターの特性を上手に活用して制動力として使うシステムのことです。
電気自動車が走行中にブレーキを作動させると、回生ブレーキと物理ブレーキがその状況によって上手く協調しながら働き適切な制動力を生み出します。
回生ブレーキの仕組み
この時、電気モーターは「発電機（ジェネレーター）」として使われるため、駆動軸にはタイヤから入力された自動車の運動エネルギーが伝達されます。電気モーターはこの運動エネルギーを使って発電を開始しますが、電気モーターを回すためには発電のための大きな抵抗力が発生します。回生モーターは、その抵抗力を制動力として使いブレーキを作動させるシステムです。
簡単に言ってしまえば、制動力を得ながら同時に発電をしているという事になります。まさに魔法のような優れたシステムですね。
回生ブレーキにはコンパクトに出来るというメリットもある
また、回生ブレーキは省エネルギー以外にも、物理ブレーキをコンパクトに設計できるというメリットもあります。回生ブレーキと物理ブレーキが同時に設置されている場合、両者が協調して働くため相対的に物理ブレーキが担う仕事量が小さくなるためです。さらに回生ブレーキは電気モーターを転用しているだけですから、ブレーキのために改めて何かを設置する必要がありません。
幅広い分野で使われる回生ブレーキ
回生ブレーキは自動車の他にも、新幹線や電車などの旅客列車、エレベーターやクレーンなどの昇降機、ドラム式洗濯機などに幅広く活用されている技術です。
ただ、エレベーターやクレーンの回生ブレーキの場合は、運動エネルギーはの回収は行われず、位置エネルギーのみの回収となります。
電車や新幹線の回生ブレーキ
電車や新幹線に使われている「回生ブレーキ」は、運動エネルギーを電気エネルギーとして回収した後、車体の中にバッテリーとして蓄えるのではなく、車体上部に設置されているパンタグラフを通じて「架線」に電気を送り返します。
つまり回収したエネルギーは自分のために使うのではなく、その架線に繋がっているその他の列車によって再利用されるという事になります。
モータージェネレーターは他の意味で使われることもある
電気自動車やハイブリッドカーの場合、一つの電気モーターを使って「発電」と「駆動力の発生」を行うシステムのことを「モータージェネレーター」と呼びますが、電気モーターの軸とジェネレーターの軸を直結して周波数や電圧を変換するシステムのことを「モータージェネレーター」と呼ぶ場合もあります。
