jp
Inside an 自動車用リレー : スイッチング機構の仕組み
車両の電気システムがスイッチを介して重量負荷に直接電力を供給することはほとんどありません。代わりに、低電流制御回路が小さな電磁石を作動させ、別の高電流経路を閉じます。この装置はリレーであり、細い配線や小さなスイッチではスターターモーターを回転させたり、冷却ファンを駆動したり、ヘッドライトの電球を点灯したりするのに必要な電流を安全に流すことができないために存在します。
すべての標準リレーには、コイル、アーマチュア、接点セット、リターン スプリングという 4 つの機能部品が含まれています。コイル端子に電圧が印加されると、コイルは磁界を発生します。この磁界によりアーマチュアがコイル コアに向かって引っ張られ、接点が物理的に閉じられます。その後、電流が大電流回路を流れ、接続されたコンポーネントに電力を供給します。制御電圧が除去されると、スプリングがアーマチュアを引き戻し、接点が開き、電力が遮断されます。
この設計により、エンジニアは制御ロジックと電力供給を実質的に分離できます。ダッシュボード スイッチやエンジン制御モジュールは、コイルに数分の 1 アンペアを供給するだけで済みますが、リレー接点は、場合によっては 30 または 40 アンペアを超える全負荷電流を処理します。の リレー したがって、ある種の電流増幅器として機能し、小さな信号ではるかに大きな電気的タスクを安全に管理できるようになります。
キーポイント: 一般的な自動車の慣例に基づいて、リレー端子には通常、30、85、86、および 87 の番号が付けられます。端子 30 はバッテリー電源に接続し、85 と 86 はコイル制御ピンで、87 は負荷に電力を供給します。一部のリレーには、常閉スイッチング用の 87a 端子が含まれています。
リレーが故障する理由: 認識できる不良スターターリレーの症状
リレーの故障は通常、突然ではなく機械的または熱的なものです。接点でのアーク放電が繰り返されると、金属表面に徐々に穴が開いて粗くなり、抵抗が増加して熱が発生します。コイル巻線は、振動、湿気の侵入、またはエンジン ベイの温度に長時間さらされることによっても劣化し、最終的には開回路や断続的な接触を引き起こす可能性があります。
スターターリレーの故障は、車両が始動するか始動しないかという結果が即時かつ明白であるため、最も顕著な症状のいくつかを引き起こします。
- キーを回すと、ダッシュボードの下またはエンジン ベイ内からカチッという音が 1 回発生し、スターター モーターからのクランク音は発生しません。
- 断続的な始動。車両は一部の試行では正常にクランキングし、他の試行では失敗します。
- クリックやクランクのない完全な沈黙は、オープンコイルまたはアース接続の喪失を示唆します。
- 軽く使用しただけで、触ると著しく暖かく、または熱く感じるリレー
- 燃料ポンプのプライミングなど、同じリレーに接続されているアクセサリがスターターと同時に故障する
| 症状 | 考えられる原因 | 共通の修正 |
|---|---|---|
| シングルクリック、クランクなし | 磨耗または穴が開いた接点 | リレーを交換する |
| 間欠スタート | 端子の緩みやソケットの腐食 | 接点をきれいにし、リレーを取り付け直します |
| クリックもクランクもありません | オープンコイル巻線またはリレーヒューズが切れている | コイル抵抗をテストし、ヒューズをチェックします |
| リレーの過熱 | 過負荷または過小評価 | 正しいアンペア数定格にアップグレードする |
スターターモーター自体の故障やバッテリーの放電など、無関係ないくつかの問題がこれらの症状に似ている可能性があるため、部品を交換する前に直接テストで診断を確認する価値があります。
当てずっぽうで車のリレーをチェックする方法
リレーのテストは、ほとんどの所有者がマルチメーターを使用して完了できる短い手順で、約 10 分です。目的は、コイルに通電できるか、通電したときに接点が適切に閉じるかという 2 つのことを個別に確認することです。
- ヒューズおよびリレー ボックス内のリレーの位置を確認します。通常は、ボックスのカバーまたは取扱説明書に印刷されている図で識別されます。
- リレーを取り外し、端子に腐食、変色、焦げた臭いがないかどうかを検査します。これらはすべて、既存の損傷を示しています。
- マルチメータを抵抗モードに設定し、コイル端子間 (通常は 85 と 86) を測定します。正常なコイルは通常 50 ～ 120 オームを読み取りますが、正確な数値はリレーの設計によって異なります。
- ジャンパー線を使用してバッテリー電圧をコイル端子に直接印加し、正しい極性を確認し、アーマチュアが動くときにカチッという音を聞いてください。
- コイルに通電した状態で、負荷端子 (通常は 30 と 87) 間の導通を測定します。導通により、接点が予想どおりに閉じていることが確認されます。
- リレーを再取り付けし、元の回路を再テストして、修復によって問題が解決されたことを確認します。
コイルの抵抗値が示されない場合、または予想される範囲を超えて過度に高い値が示された場合は、巻線が開いているため、リレーを交換する必要があります。コイルが正しく通電しているにもかかわらず接点が導通していない場合は、接点表面に欠陥があり、同じ結論が当てはまります。両方のテストに合格したリレーは問題の原因ではない可能性が高く、配線、アース、または接続されたコンポーネント自体に診断が向けられます。
要求の厳しい回路向けの 12 ボルト高耐久リレーの選択
すべてのリレーが同じデューティ サイクル向けに構築されているわけではありません。ドーム照明を切り替えるリレーはわずか数百ミリアンペアしか消費しませんが、ウインチモーター、補助照明バー、または高出力冷却ファンを制御するリレーは、30 アンペアをはるかに超える連続電流を処理する必要がある場合があります。これらのアプリケーション向けに 12 ボルトの高耐久リレーを選択するには、いくつかの仕様を実際の負荷に適合させる必要があります。
| 仕様 | なぜそれが重要なのか |
|---|---|
| 連続定格電流 | ピークだけでなく、接続された負荷の定常状態の消費量を超える必要があります |
| 突入電流耐性 | モーターとコンプレッサーは起動時に定格電流をはるかに超える短時間のサージを消費します。 |
| 接点材質 | 銀合金接点は、繰り返しの高電流サイクル下でも耐孔食性が優れています |
| コイル voltage tolerance | クランキング中に車両の電圧範囲全体で接点を確実に閉じる必要があります |
| エンクロージャの密閉 | エンジン ベイまたはアンダーボディの取り付け場所は、リレーが湿気や埃にさらされます。 |
要求の厳しい回路用にリレーのサイズを小さくすることは、早期故障の最も一般的な原因の 1 つです。定格 20 アンペアのリレーに 30 アンペアの負荷を接続すると、サイクルごとに高温になり、定格寿命よりもはるかに早く接点の摩耗が加速します。疑わしい場合は、計算された負荷を正確に上回るのではなく、それを大幅に上回る定格のリレーを選択すると、突入電流や長期劣化に対する有効なマージンが得られます。
リレーヒューズの調整と回路保護設計
リレーは電流の流れを制御しますが、制限するものではありません。その責任は、負荷回路と直列に配置されたリレー ヒューズにあります。 2 つのコンポーネントを適切に調整することで、単純なヒューズ切れではなく、配線障害が火災の危険に陥るのを防ぐことができます。
ヒューズの定格は、ワイヤの安全な通電容量を下回っていますが、短時間の突入スパイクを含む予想される通常の負荷を上回っている必要があります。ヒューズの定格が低すぎると、通常の動作中に迷惑なトリップが発生します。高すぎると、短絡時に配線を保護できず、回路が開く前に過剰な熱が蓄積する可能性があります。
実践的なガイドライン: アフターマーケットのリレー キットの多くは、12 ボルトの高耐久リレーと、リレーの最大連続定格の約 80% 定格のヒューズを組み合わせており、下流で使用される配線ゲージを保護しながら、スイッチング過渡現象に対する余裕を残しています。
ヒューズがリレーの正しい側に配置されていることを確認することも重要です。バッテリと端子 30 の間に配置すると、リレー自体を含む大電流経路全体が保護されますが、端子 87 を配置した後にのみ配置すると、バッテリとリレー間の配線が保護されなくなります。
最新の車両における冷却ファン リレーおよびヘッドライト リレーの用途
あらゆる車両で最も一般的なリレー アプリケーションの 2 つは、冷却ファン リレーとヘッドライト リレーであり、どちらも異なる設計優先順位を示しています。
冷却ファンリレーは通常、冷却液の温度に関連付けられたデューティサイクルで動作し、エンジン制御モジュールまたはサーモスタットスイッチが空気の流れを必要とするときにオンとオフを繰り返します。ファン モーターは静止状態から始動するときにかなりの突入電流が発生するため、この回路に選択されるリレーには、ファンの定常状態の消費電力を十分に上回る定格の接点が必要です。また、車両の寿命にわたってオンオフを繰り返すため、接触耐久性が他のほぼすべての仕様よりも優先されます。
ヘッドライトリレーは別の目的を果たします。頻繁にサイクリングするのではなく、通常、1 回のドライブ中に長時間、場合によっては数時間も閉じたままになります。ここでは、サイクル数の耐久性よりも、コイルの信頼性と持続電流下での安定した接触抵抗が重要です。ヘッドライト スイッチを直接経由するのではなく、専用のリレー回路を介してヘッドライトを配線すると、スイッチ接点間の電圧降下も減少し、純正の中継されていない配線経路と比較してヘッドライトの明るさが大幅に向上します。
| アプリケーション | 勤務パターン | 設計の主な優先事項 |
|---|---|---|
| 冷却ファンリレー | 頻繁なオンオフサイクル | 繰り返し開閉時の接点耐久性 |
| ヘッドライトリレー | 長時間にわたる継続的な閉鎖 | 長期にわたって安定したコイルと低い接触抵抗 |
リレーの種類の概要: 比較表
複数の構成が重複する使用例を共有しているため、リレーの用語は混乱を招く可能性があります。以下の表は、自動車の配線で最も一般的なタイプをまとめたものです。
| タイプ | 構成 | 一般的な使用方法 |
|---|---|---|
| SPST | 単極単投 | ファンやホーンなどの単純なオンオフ回路 |
| SPDT | 単極双投 | ノーマルクローズのバックアップパスが必要な回路 |
| DPDT | 双極双投 | 極性反転（モーター方向制御など） |
| ラッチング | 連続コイル電力なしで状態を保持 | 低スタンバイ電流アプリケーション |
| ソリッドステート | 可動接点なし | 静かで摩耗のないスイッチングを必要とするハイサイクル回路 |
ほとんどの乗用車の配線では、標準の SPST または SPDT リレーが大部分のアプリケーションをカバーしますが、サイクル寿命と電流需要がより厳しいハイエンドのアクセサリ取り付けや産業車両の電気システムでは、特殊な構成が使用される傾向があります。
よくある質問
Q1: マルチメータなしでリレーが不良かどうかを確認するにはどうすればよいですか?
ホーンやエアコンリレーなど、それほど重要ではない回路からの同じアンペア数定格の同一のリレーと交換することは、信頼性の高いフィールドテストです。症状がリレーとともに動く場合は、故障が確認されます。
Q2: 不良リレーは他のコンポーネントに損傷を与える可能性がありますか?
はい。リレーが閉じたままになると、コンポーネントに電流が流れ続けて過熱や早期摩耗が発生する可能性があり、また、内部抵抗が高いリレーでは、正しく動作するために必要なモーターの電圧が不足する可能性があります。
Q3: リレーがカチッと鳴るのにコンポーネントが動作しないのはなぜですか?
カチッという音はコイルとアーマチュアが機能していることを確認しますが、接点が適切に導通していることを確認するものではありません。穴があいたり焼けた接点では、正常にカチッという音が鳴りますが、それでも十分な電流が流れません。
Q4: すべての自動車用リレーは互換性がありますか?
コイル電圧、ピン構成、電流定格が一致する場合のみ。同じソケットに物理的に取り付けても、特に耐久性の高いアプリケーションの場合、電気的互換性は保証されません。
Q5: 車載用リレーの寿命は通常どれくらいですか?
寿命はサイクル頻度と負荷に大きく依存します。使用頻度の低いリレーは車両の寿命まで続く可能性がありますが、冷却ファンなどの高サイクル回路にあるリレーは、他の電気コンポーネントよりもかなり前に交換が必要になる場合があります。
Previous
