EVの大きな魅力「回生ブレーキ」の威力を検証〜富士山五合目から下った発電量は?

電気自動車の大きなメリットのひとつが、減速時や下り坂でモーターを発電機として活用する「回生ブレーキ」です。はたして、標高差約1500mの富士スバルラインでEVの電池残量はどのくらい回復するのか。日産リーフとテスラモデルXで検証してみました。

EVの大きな魅力「回生ブレーキ」の威力を検証〜富士山五合目から下った発電量は?

回生ブレーキって、何?

曇天の平日ながら、五合目は大盛況でした。

まず、EVビギナーの方向けに「回生ブレーキって何?」というところから、簡潔に解説しておきます。

回生ブレーキとは、EVが減速したり下り坂の走行時、駆動用のモーターを発電機としてバッテリーに充電することを意味しています。エンジン車でブレーキを踏んで減速すると、ブレーキが機能して運動エネルギーを熱に変換し、空気中に熱を放出しています。EVの場合、モーターを発電機として電気に変換(減速する抵抗が発生)し、走行用のエネルギーとして回収できるということです。

長い下り坂で、エンジン車ではエンジンブレーキを使用しますが、EVでは回生ブレーキがエンジンブレーキのような役目を果たします。エンジン車では「下り坂でガソリンが増える」なんてことはないですけど、回生ブレーキの機能を備えたEVなら「電池残量が下り坂を走るほどに増えていく!」という目からウロコな体験ができるのです。

回生ブレーキを使うには、モーターを制御するインバーターが対応している必要がありますが、市販EVのほとんどはちゃんと回生ブレーキ機能を備えており、さらに高度に制御することで日常的な電費向上にも貢献しています。

ただし、超小型EVなどの一部の車種では回生ブレーキに対応していないケースがあります。また、満充電でスタートするとそれ以上充電できない、つまり回生ブレーキが機能せず、エンジンブレーキなしで下り坂を走行するような状態になることがあるので注意してください。

マイカー規制中もEVは走行可能なスバルライン

富士山パーキングで確認証を発行もらいます。EV、FCV以外はここに駐車してバスで五合目へ。

さて、今回の実証の舞台は山梨県河口湖町を起点とする有料道路「富士スバルライン」です。例年の夏、スバルラインではマイカー規制が実施されます。今年(2022年)の規制期間は7月15日〜8月31日でした。

でも、電気自動車(EV)と燃料電池自動車(FCV)はマイカー規制の対象外。規制期間中でも、富士山パーキングの受付で「確認証」の交付を受けることで、五合目までのフルコースを走行することが可能です。

ちなみに、富士山五合目への自動車道路は静岡県側にも「富士山スカイライン」と「ふじあざみライン」があり、ふじあざみラインでは2020年までスバルライン同様にEVは規制対象外だったのですが、昨年から規制対象(つまり走れない)になってしまいました。

ともあれ、EVだからこそ走れるスバルライン。貴重な舞台で回生ブレーキを検証するため、規制期間終了間際の8月29日の月曜日、実際に走ってきたという次第です。

日産リーフとテスラモデルXで回生量を検証

標高を示すサイクリスト向けの看板。この日もいっぱい自転車が登ってました。

EVsmartブログ制作スタッフが連絡用に使っているSlackで「スバルラインで回生検証してきます」と予告したところ、アユダンテ社長の安川さんが「僕も行こうかな」と応えてくれて。回生検証は私のマイカーである日産リーフAZE0(30kWh)と、安川さんのテスラ モデルX P100D(100kWh)という、性能差満点の2台で実施しました。

モデルX P100Dが搭載するモーターのシステム最高出力は驚愕の500kW。一方、日産リーフAZE0は80kWです。回生ブレーキでは「モーターを発電機として使う」のですから、出力は回生での発電量にも関わります。はたして、どのくらい発電量に差が出るのでしょうか。

検証のスタートは五合目駐車場。麓の料金所を過ぎて、国道139号線と交差するあたりまでを計測区間として実走しました。

【富士スバルラインの諸条件】
距離/約30km
五合目標高/2305m
麓との標高差/約1500m

料金所は麓にあります。普通車は往復で2100円。EVももちろん有料です。

日産リーフは53%→68%へ15%の回生

五合目出発時

下り回生走行終了時

まず、私の30kWhリーフの結果です。五合目駐車場出発時のSOC(バッテリー残量表示)は53%。所定のポイントまで下りきった際のSOCは68%でした。回生量はSOCにして15%です。

バッテリーが新品であれば、30kWhの15%で約4.5kWhの回生電力量ということになるのですが……。残念ながら、以前の記事で報告したように、マイカーリーフは11セグ。いわゆる「セグ欠け」になっていて、満充電の電力量が減っています。

日産リーフ「セグ欠け」電池容量の目安

 劣化度SOH目安推定総電力量
(30kWhの場合)
推定総電力量
(24kWhの場合)
11セグ15%85%25.5kWh20.4kWh
10セグ21.25%78.75%23.6kWh18.9kWh
9セグ27.5%72.5%21.75kWh17.4kWh
8セグ33.75%66.25%19.9kWh15.9kWh
7セグ40%60%18.0kWh14.4kWh
6セグ46.25%53.75%16.1kWh12.9kWh

まだ10セグにはなっていませんが、おおむね25kWhのバッテリーになっていると考えて、「25×0.15=約3.8kWh」の電力を回生で再充電できたことになります。

ちなみに、スバルラインを上る前には「旅の駅 河口湖」で30分間急速充電。SOC100%からのスタートでした。従って、上りでのバッテリー使用量はSOCにして47%(約11.8kWh)だったことになります。ざっくり数字を丸めると、12kWh使って上り、下りの回生で4kWh取り戻した、くらいのイメージですね。

テスラ モデルXは34%→40%へ6%の回生

続いて、モデルXの結果です。五合目駐車場出発時のSOCは34%。麓まで下りきって、SOCは40%まで回復しました。回生量はSOCにして6%です。

五合目出発時

下り回生走行終了時

旅の駅河口湖駐車場で撮影したので、1%減って39%の表示になっています。

リーフが15%だったのに対して、モデルXは6%しか? ってのは大きな勘違い。モデルXのバッテリー容量はリーフの3倍以上の100kWhです。安川さんのモデルXは日本導入直後に購入した個体なので、さすがに10%程度は劣化していると仮定しても、総容量は90kWh。6%として、約5.4kWhの電力を回生できた計算になります。

リーフの約3.8kWhに対して約5.4kWhなので、圧倒的ってほどではないですが、やはり、高出力のモーターや大容量バッテリーを搭載したEVのほうが、より多くの電力を回生ブレーキで再充電できる、という結果になりました。

回生した電力で談合坂SA手前まで走れました

回生検証走行の後、私は旅の駅河口湖に新設された急速充電器について取材するため、安川さんとは別行動となったのですが。

東京への帰路、「五合目から下って充電できた電力でどこまで走れるか」も検証しました。結果、安川さんも私も旅の駅河口湖から中央自動車道を利用するルートで走り、安川さんからは「談合坂SA手前の75.1km走行地点で五合目SOCの34%になった」という報告が届きました。

走行ルート(Yahoo! 地図から引用)

安川さんは旅の駅から少し戻って河口湖ICから中央自動車道に入ったようですが、マイカーリーフのナビは近道して富士吉田西桂スマートICから中央に乗るルートを表示。モデルX同様に、五合目SOCの53%になったのは談合坂SAの数km手前でしたが、五合目からの走行距離は約65kmでした。

河口湖から東京へ向かう中央自動車道はおおむね下り坂傾向のルートとはいえ、スバルラインの回生で回復した電力で、旅の駅河口湖から高速道路走行で30km以上も走れるのが、EVならではの醍醐味といえます。

ちなみに、30kWhリーフの談合坂到着時のSOCは49%(談合坂手前の上りで一気に減りました)。このまま自宅まで帰着できるギリギリって感じだったのですが、急速充電器は2台とも空いていたので14分間充電。88%となり、のびのびと東京を目指しました。

一方、安川さんのモデルXは34%のまま談合坂にピットイン。そのまま余裕で東京まで無充電で戻った、ということでした。EVのバッテリー容量による底力の違いを痛感します。

ある程度スピード乗せて走るのが上手な回生のコツ

ほぼ全線にわたって濃いガスが立ちこめる中、自転車の人もいっぱい登ってました。

スバルライン、五合目の標高は2305mです。2000m以上の高地にマイカーで登れる場所は日本では希少。麓までの標高差も約1500mと圧倒的ではあるのですが。実は、スバルラインはとても走りやすく整備された道で、急勾配が少ないという特徴があります。つまり、回生ブレーキの威力を満喫するには、少々不向きなルートでもあるのです。

私の経験上も、同じ富士山五合目からの下りであれば、静岡県側の富士山スカイラインや、ふじあざみラインで下った時の方が、20〜30%ほどと、より多くの電力を回生することができました。また、先日電気バイク「XEAM」の試乗取材で箱根ターンパイクへ行った際も、頂上付近で電欠寸前だったのが、下りきったら30%近くまで回復。そのまま小田原厚木道路の大磯PAまで余裕で走りきって充電したことがあります。

あくまでも、個人的な経験に基づく感覚ですが、EVで上手に回生ブレーキを活用するには、アクセルを緩めすぎたりブレーキを踏みすぎるのは両方とも禁物です。もちろん制限速度に気をつけながらですけど、50〜60km程度まで下り坂の惰性で勢いを付けて走りつつ、減速すべきポイントでしっかりと回生ブレーキを効かせてあげるのが、メーターのSOCがピョンっと増えていきやすい走り方です。

ただし、スピードに乗せるとはいえ、モーターの出力を示すインジケーター表示が「Power」側に振れる(リーフの場合)ようなアクセルワークはもっと禁物。電池を消費しないようにしながら、勾配なりにスピードを乗せていけるかという微妙なアクセルワークが大切で、そんなこんなを操りながら走るのがまた、EVの面白さであったりもするのです。

この「上手な回生のコツ」は、あくまでも私個人の経験則的なテクニックです。EV歴を重ねてきた読者諸兄には、また違ったコツを会得している方もいらっしゃるはず。ぜひ、コメント欄でご教示ください。

(取材・文/寄本 好則)

この記事のコメント(新着順)8件

  1. Nonnoさん、皆様、位置エネルギーの計算式ならびに、走行エネルギーについての考察をありがとうございました。
    そこで、山間部での上り下りについては、以下のように考えてみました。

    #山麓から峠への上り:
    上りの消費エネルギー(A)=位置エネルギーの獲得分(B)+上り走行消費分(C)
          4.4kWh          3.2kWh         1.2kWh
    #峠から山麓への下り:
    下りでの獲得エネルギー(D)=位置エネルギーの回収分(E)+下り走行消費分(F)
          2.1kWh         2.1kWh(65%)     0kWh

    ここで、
    上りの「走行消費分」は、標高差のない状態で一定速度を維持するための電力消費に距離をかけた、いわゆる電費に相当すると考えられます。
    下りの「走行消費分」は、上りと同様のようにも思えますが、実際には滑走を多用することにより消費分はかなり減らせられるようにも思います。
    このような考え方や計算でよろしいでしょうか?

    まずは良しとして、この計算式に近場の山間部の峠越えの道(標高差約600m上りも下りそれぞれ約10km)をテスラM3で走行した後のエネルギー表示と位置エネルギーを当てはめてみると、計算式の下の数値のようになりました。

    下りの「位置エネルギーの回収分」については、Nonnoさんが示されている回生効率65%を、仮にあてはめてみました。

    その結果、
    見かけのエネルギー回収率=下りでの獲得エネルギー量/上りでの消費エネルギー = D/A = 44% となります。

    上りの走行消費分から計算される走行電費は、7.9km/kWhとなりました。
    (いわゆる「カタログ電費」とは条件が異なりますが。)

    また、下りで走行分に対応するエネルギー消費は0kWhとなりました。これは、位置エネルギーのバッテリーへの回収効率を65%に固定した場合です。実際には回収効率にも多少変動があるでしょうし、時々少しはアクセルを踏んでいるので、真の値は小さいながらも正の数値になると思います。

    繰り返し試してみましたが。毎回同様な値が得られています。

    さて、ここで気づいた驚くべきことは、EV(テスラM3)の場合、このような坂道の上り走行では消費エネルギーの73%程度が位置エネルギーの獲得に費やされており、下り走行ではそのうちの65%程度(トータルでは、73%×65%=47%)が回収できているという事実です。位置エネルギーの占める割合は、個々の道路の勾配やカーブの状況などによってある程度変わるとは思いますが、それでもEVの回生ブレーキによるエネルギー回収量が極めて大きいものであることに違いはないでしょう。

    実は先のコメント欄での質問で最初に知りたかったことは、「回生効率(バッテリーへの充電効率)を上げるためにはどのような運転を心がければ良いか、あるいは回生効率はどのような条件により変化するのか」ということだったのですが(これはまた別の機会に譲るとして)、位置エネルギーと走行エネルギーを区別して考えることにより、寄本編集長が書かれている、

    (走行エネルギーの消費を抑えるために)
    >電池を消費しないようにしながら、勾配なりにスピードを乗せていけるかという微妙なアクセルワークが大切で、
    (すなわち、滑走を多用する)

    という言葉が実感を持って捉えられるようになりました。
    というわけで、皆様、ありがとうございました。

    ところで、コメントへの返信するのが遅くなり、すみませんでした。実はこの数日間、レンタカーで小旅行をしていました。借りたのはYarisです。ウインカーとワイパーの位置を間違えやすいことを除けば、大変運転しやすい車でした。テスラのAuto Pilotに似た運転支援機能が付いていることにも大変驚きました。車線の認識・カーブへの追従性能はテスラの方がやはり安心できましたが。その他の自動化機能を含めて、そのうち国内メーカーも順次追いついてくるでしょう。しかし、アクセルを踏んだときの加速ラグやエンジン音の唸り声は、今回のテーマであるエネルギー回生に加えて、ICE車に別れを告げる時が来たことを強く感じさせました。

    長文失礼しました。

  2. リーフZE1(40kWh)で同様に五合目からの下りで回生量を計りました。
    条件的には50km/hをキープ。行程の1/3位は電力を使う状態のアクセルONでした。
    SOC測定ではなく、メーター読みで13%。5kW弱といったところでしょうか。

  3. 下り坂の回生電力量は位置エネルギーに依存しているので、リーフより圧倒的に重いモデルXは回生もはるかに大きいということですね。
    Nonnoさんの計算式のおかげで両者(車)の回生効率がかなり良いのに驚きました。二台ともEV黎明期の車輌と言っても過言ではありませんから。
    最新モデルではどうなるか?ぜひ追試をお願いします。

  4. >実は登坂のエネルギーを100%回収する方法があって、それはニュートラ(惰性)で下るです。

    私も後続車がないのを確認して、山を下るときはシフトを右に短時間保持してニュートラル、カーブで減速時はDやBにして回生します。この方法だと位置エネルギーが相殺できるので山の上り下り通算の電費は、平地の電費と同等になります。

  5. 自分はLEAF(24kWh)ですが、標高1mあたり4Whを目安にしています。
    1500mの登坂には走行分の他に6kWh必要で、降坂には経験的に1/2が回生可能です。
    Nonnoさんが詳細に記述されていますので書くことが減ってしまいました(汗)
    ので、ちょっと別の観点で。
    LEAFのメーター表記SOCは、下に10%、上に5%程度の余裕がありますので、11seg.(になったばかり≒ SOC85%)の場合、走行に使用できる電力量は30 x 0.85 / 1.15 = 22.17kWhとなります。8km/kWhで走って、満充電時の航続可能距離は177kmくらいではないでしょうか。
    従いまして15%分回生は、3.3kWhとなります。だいたい合っているかなぁ、という印象ですが如何でしょうか。(10seg.なら3.08kWhですので、上記との間)
    登坂の半分しか回生できないのは、Nonnoさんの仰る効率の他、走行エネルギー分が必要だからです。富士スバルラインは25kmくらいですので、平坦なら3kWh程度必要になりますが、それだと効率がおかしなことになってしまいます。
    発電効率、充電効率、インバーター効率が実際にはもっと良いのかもしれない事と、駆動力に依らない走行(コースティング)は、駆動損失がない分、走行エネルギーが低いことが考えられます。
    最後に回生テクニックですが、弱めの回生をだらだら継続するよりも強い回生を短時間の方がインバーター効率的に良い気がします。そして回生していないときはコースティング(モードが無い車はNレンジ、自己責任で)を活用することで、Nonnoさんも仰るように位置エネルギーを運動エネルギーに高効率で変換できます。
    来年は富士山登頂を計画して、五合目までLEAFで行ってみようかな!

  6. 2017年7月12日と2018年7月16日に同じ富士スバルラインをアイミーブMグレード(10.5kWh)で走って回生させています。
    2017年は、富士山5合目→富士吉田市内間:約30km(標高差約1500m)で
    充電率:40.5%→60.5%でした。(1人乗車)
    2018年は、富士山5合目→河口湖町間で
    充電率:27.5%→50%でした。(上りのみ2人乗車でスタートの量が少ない)

    https://evnews.blog.jp/archives/23613681.html
    https://evnews.blog.jp/archives/32792131.html

  7. 大変興味深い記事をありがとうございました。日常テスラモデル3を山間部で使用している私自身も、長い坂道の下りでどの様な運転条件(バッテリーの満充電状態は除くとしても、その他のバッテリー条件や、速度、アクセルの踏み方等)が回生ブレーキによる回生量を最大化できるのかが気になっていました。テスラモデル3にはありませんが、他社のEVでは、回生ブレーキのきき方を段階的に変えられるような設定もあると聞きます。これはどの様な電気物理理論に基づいて、どの様なパラメータを変化させているのでしょうか?また、いわゆる電費(Wh/kmまたはkm/kWh)も回生ブレーキのエネルギーの回収効率に相関するような気もします。どなたか、物理理論に基づいた簡単な解説をしていただければありがたく思います。

    1. 計算式です~  単純に車重と標高差でエネルギーが計算できます。 
      リーフの場合、一人乗車で車重1510kg、標高差1500m、重力加速度9.81m/s2とすると登坂のエネルギーは・・
      1510x1500x9.81/3600/1000=6.17kWh、
      これで3.8kwh回収したとすると3.8/6.17=>61.6%
      テスラの場合も同様に車重(一人乗車で)2166kgとして
      2166x1500x9.81/3600/1000=8.83kWh
      回生効率は 5.4/8.83=>61.2%
      車両重量、標高差を正確に合わせればより正確です。なんで60%なのかというと 発電効率85%、電池への充電効率85%、インバーター効率90%とすると 0.85×0.85×0.9=>65%とこんな感じになります。
      実は登坂のエネルギーを100%回収する方法があって、それはニュートラ(惰性)で下るです。位置エネルギーが全て走行エネルギーに換算されます~

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この記事の著者


					寄本 好則

寄本 好則

兵庫県但馬地方出身。旅雑誌などを経て『週刊SPA!』や『日経エンタテインメント!』の連載などライターとして活動しつつ編集プロダクションを主宰。近年はウェブメディアを中心に電気自動車と環境&社会課題を中心とした取材と情報発信を展開している。剣道四段。著書に『電気自動車で幸せになる』『EV時代の夜明け』(Kindle)『旬紀行―「とびきり」を味わうためだけの旅』(扶桑社)などがある。日本EVクラブのメンバーとして、2013年にはEVスーパーセブンで日本一周急速充電の旅を達成した。

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