EN
NOPEA LINKIT
Auton releet toimivat käytännössä kuin sähkömagneettiset kytkimet, jotka mahdollistavat pienten sähkösignaalien turvallisesti hallinnan suuria sähkökuormia varten. Kuvitellaanpa, että joku käynnistää ajaminen valot tai polttimon pumppua - yleensä vain 5-12 voltin signaali lähetetään releen sisällä olevaan kuparikelan. Tämä luo magneettikentän, joka liikuttaa relessä olevia osia. Liikkuva osa (kutsutaan armatuuriksi) joko yhdistää tai katkaisee relessä olevat kontaktit, mikä täydentää tai katkaisee tarvittavan sähköpiirin. Tämän koko järjestelmän älykkyyden taustalla on se, että se mahdollistaa pienien painikkeiden hallinnan suuria komponentteja ilman, että sähkövirtaa tarvitsee johtaa suoraan painikkeiden kautta. Useimmat mekaanikot kertovat, että tämä rakenne on estänyt sähköisiä tulipaloja autoissa jo useiden vuosikymmenten ajan.
Neljä keskeistä komponenttia toimivat yhdessä luomaan luotettavan kytkentäjärjestelmän:
| Komponentti | Toiminto |
|---|---|
| Kela | Luo magneettikentän, kun se on energoitu |
| Laitteisto | Liikuttaa koskettimia yhteen tai erilleen |
| Yhteystiedot | Virtaa johtava kun suljettu (normaalisti auki) |
| Terminaalit | Yhdistää ohjaus- ja kuormavirtapiiriin |
Kela (liitäntäpäät 85/86) ja koskettimet (liitäntäpäät 30/87) ovat sähköisesti eristettyjä, mikä varmistaa, etteivät suurivirtaiset kuormat häiritse herkkiä ohjausjärjestelmiä.
Eristysominaisuus suojaa itse asiassa tärkeitä elektronisiä komponentteja, kuten moottorinohjausyksiköitä (ECU) ja tehonhallintaohjausmoduuleja (PCM), vaarallisilta jännitteenpikeiltä ja häiritseviltä induktiivisilta takaiskuilta, jotka voivat aiheuttaa vakavaa vahinkoa. Kun on kyse 40 ampeerin suuruisten kuormien hallinnasta, joiden ohjaukseen tarvitaan alle yksi ampeeri, nämä releet hoitavat useita asioita yhtä aikaa erinomaisesti. Ne estävät kytkimien kaareutumisen äkillisessä sammuttamisessa, mikä säästää vaihtokustannuksia pitkäaikaisesti. Lisäksi ne tekevät sähköistyksestä huomattavasti yksinkertaisempaa, sillä koko järjestelmässä tarvitaan vähemmän liitännöitä. Tämä tarkoittaa myös parempaa kokonaisluotettavuutta. Otetaan esimerkiksi nykyaikaiset ajoneuvot, joissa on tietokoneen ohjaamia järjestelmiä, kuten polttomoottorien bensanruiskutus tai älykkäät ajovalot. Releet toimivat keskeisenä yhteytenä, joka yhdistää tietokoneiden herkät matalajännitepiirit ja suuritehoiset osat, joiden toimintaan vaaditaan paljon tehoa. Ilman niitä autoilu ei olisi lähes yhtä sulavaa tai turvallista kuin nykyisin.
Releet mahdollistavat pienten sähkövirtojen piirien, kuten kytkimillä varustettujen mittaristojen, hallita suuria tehoja, kuten ajovaloja tai käynnistysmoottoreita. Ajatellaanpa näin: jo 0,5 ampeerin virta pystyy kytkemään laitetta, joka käyttää yli 30 ampeeria. Mitä tämä tarkoittaa? Valmistajien ei tarvitse viedä raskaita kaapeleita auton sisältä tarpeen mukaan moottoritiloihin. Mikä on lopputulos? Autot ovat kevyempiä. Joissain arvioissa sanotaan, että tietyissä auton osissa painon vähennys voi olla jopa 15 prosenttia. Ja arvaa mitä? Suorituskyky ei lainkaan kärsi painon vähentymisestä huolimatta.
Erottamalla ohjaus- ja tehojohdot toisistaan fyysisesti, releet suojaavat herkkiä elektroniikkalaitteita sähköiseltä kohinalta ja jännitteenvaihteluilta. Vuoden 2023 alan tutkimuksen mukaan tämä eristys vähentää polttoainesäiliön sähkövikoja 62 %:lla verrattuna suoraan kytkemiseen. Lisäksi keskittämällä relaattorit laatikkoon virtaantuotantoa voidaan hallita tehokkaammin, jolloin useiden rinnakkaisten johdotusten tilalle saadaan järjestelmällinen ja tehokas johdotus.
Kylmäkipinöitä ja muita tehonkulutukseltaan kovia komponentteja, kuten jäähdytyspuhallimia, käytettäessä suoraan kääntökytkimistä tulee käyttää isoja, raskaita komponentteja, jotka kestävät suuria virta-arvoja, mutta ne eivät kuitenkaan kestä kauan ennen kuin alkavat kulua. Tässä tilanteessa releet tulevat kuvioon. Ne ohjaavat kaiken virran omien kestävien kontaktien kautta, mikä laskee kytkinten lämpötilaa jopa 40 Celsius-astetta tutkimusten mukaan, kuten Ponemonin tekemän tutkimuksen vuonna 2023 perusteella voidaan todeta. Tässä on myös hyöty siitä, että ohjausjohdot voidaan valmistaa ohuemmista 18–22 AWG-johdinkoot. Tämä auttaa säilyttämään itse kytkimien kunnon ja tekee koko järjestelmästä kestävämmän, mukaan lukien johdot, jotka kulkevat järjestelmän läpi.
Relaot mahdollistavat valaistusjärjestelmien turvallisen hallinnan hyvin pienellä tehotasolla. Näillä pienillä komponenteilla käsitellään kaikki raskas työ, kuten esimerkiksi etuvalot, joiden virta voi olla jopa noin 15 ampeeria, sekä myös taustavalojen toiminta, jotta ohjaustangossa olevia ohuita johdinkuituja ei ylikuormiteta. Useimmissa nykyaikaisissa ajoneuvoissa yhdellä relalla voidaan ohjata useita ulkovaloja yhtä aikaa, mikä vähentää tarvittavan kaapeloinnin määrää ajoneuvon rungossa jopa 30–50 prosentilla normaaliin tilanteeseen verrattuna. Toisena hyötyjenä voidaan pitää myös turmiollisten kipinöiden välttämistä, jotka syntyvät vilkkuja käytettäessä toistuvasti päälle ja pois. Mekaanikot tulevat kertomaan mille tahansa, että tämä yksinkertainen suunnitteluratkaisu tekee valtavan eron komponenttien kestoajassa ennen kuin ne täytyy vaihtaa.
Suuren tehon tarpeisiin tarkoitetut järjestelmät käyttävät releitä suurten sähkövirtojen hallintaan, jotka vaihtelevat noin 20:stä 40:ään ampeeriin. Polttimon releet toimivat esimerkkinä, ne aktivoituvat vain, kun auto käynnistetään tai moottori pyöritetään. Tämä estää mekaanikkojen kutsumaa kuivakäyntiä, joka joillekin tutkimuksille mukaan aiheuttaa noin 74 prosenttia kaikista ennenaikaisista pumppujen vioista (Ponemon Institute raportoi tämän vuonna 2022). Kun on kyse jäähdytyspuhallinreleistä, nämä pienten vahvistimien nopea reaktio PCM:n lämpötilamuutostietoihin on erittäin tärkeää. Ne saavat puhaltimet pyörimään jo 2–3 sekunnissa, estäen moottorin ylikuumenemisen. Myöskään käynnistysreleet ei voida unohtaa. Näiden vahvistimien on kestettävä valtavia sähköpiikkejä käynnistyksen aikana, jotka voivat olla jopa 150–200 ampeeria. Ilman niitä sytytysswitchit olisivat vakavassa vaarassa vaurioitua ilmiön nimeltä kontaktihitsaus, jossa metalliosat sulautuvat yhteen liiallisen lämmön vaikutuksesta.
Nykyiset releet toimivat ahkerina työhevosena, jotka suorittavat ohjeet PCM- ja ECU-järjestelmistä, mahdollistaen lukuisia älykkäitä toimintoja, kuten automaattisen ajovalon sammumisen pysäköinnin jälkeen ja tilanteen mukaan mukautuvan lämpötilan säädön. Näitä laitteet hyödyntävät noihin pienten 5 voltin digitaalisten signaalien vahvistamiseen välille 12–48 volttia, jotta niillä voidaan käyttää erilaisia komponentteja ympäri ajoneuvon. Tästä teknologiasta on myös ollut hyötyä autoteollisuudelle. Valmistajat kertovat noin 12–18 prosentin vähennyksestä johdotusjoukkojen painossa varsinkin hybridiautoissa ja sähköautoissa. On myös toinen etu, josta ei juuri puhuta, mutta joka on erittäin tärkeä – nämä modernit releet auttavat jakamaan sähkökuormat ennustettavammin eri järjestelmien kesken autossa, estäen ylikuormitukset ja varmistaen kaiken moitteettoman toiminnan yhdessä.
Vuoden 2023 laivueanalyysi paljasti, että 61 % sedan-mallisten autojen ylikuumenemisista johtui epäonnistuneista jäähdytyspuhaltimien releistä. Kiinni jääneet kontaktit estivät puhaltimen käynnistymisen 90 °C kynnyksellä, mikä aiheutti jäähdytteen lämpötilan ylittymisen 8–12 °C neljässä minuutissa. Tämä jatkuva lämpöstressi kasvatti sylinteripäädyn tiivisteiden vikaantumisnopeutta 300 % verrattuna moottoreihin, joiden jäähdytys toimi oikein.
Autojen releet ovat erilaisia riippuen siitä, mitä niiden täytyy tehdä. SPST-tyyppi (Single-Pole Single-Throw) tarjoaa yksinkertaista päälle- ja poiskytkentää, joten niitä käytetään yleisesti esimerkiksi valojen ja polttoainesuuttimien ohjaukseen useimmilla ajoneuvoilla. SPDT-mallissa (Single-Pole Double-Throw) on lisäterminaali, johon liittyy merkintä 87a. Tämä mahdollistaa kahden eri piirin välillä vaihtamisen samanaikaisesti, mikä tekee siitä erinomaisen valojen vaihtamiseen vaikkapa ajon aikana. Monimutkaisemmissa järjestelmissä, joissa tarvitaan useita toimintoja yhtä aikaa, kaksinkertaiset releet toimivat erinomaisesti aktivoimalla kaksi piiriä yhtä aikaa. Viimeisenä aikaviive-releet lisäävät ohjelmoitavissa taukoja toimintojen välille. Näillä voidaan toteuttaa esimerkiksi valojen himmenevää sammutusta auton jälkeen tai tuulilasin pyyhkimien väliintervallitoimintoa kevyessä sadassa sen sijaan, että ne pyyhkisivät koko ajan.
Elektromekaaniset releet toimivat todellisten liikkuvien osien ja metallikontaktien avulla. Ne ovat myös melko edullisia, ja niiden hinta vaihtelee yleensä viiden ja viidenten dollarin välillä, mutta ne eivät kestä ikuisesti, koska suurin osa kestää vain noin 50 000–100 000 käyttökertaa ennen kuin kulumisen vuoksi rikkoutuvat. Solid state -releet käyttävät mekaanisten komponenttien sijaan puolijohteita. Ne tarjoavat paljon nopeamman reaktion, alle yhden millisekunnin aikana, ja niiden käyttöikä on huomattavasti pidempi kuin elektromekaanisilla releteillä (yleensä yli puoli miljoonaa käyttökertaa), ja ne toimivat täysin hiljaisesti ilman klikkaavia ääniä. Haittapuoli? Ne maksavat alun perin kolmesta viiteen kertaa enemmän ja vaativat usein lisäksi jäähdytysratkaisuja, kun niillä käsitellään raskaita sähkökuormia. Vaikka perinteiset elektromekaaniset mallit hallitsevat edelleen monia alkuperäisten valmistajien suunnitteluja, olemme havaitsevat että solid state -vaihtoehdot ovat nopeasti saamassa jalansijaa, erityisesti uusimmissa sovelluksissa, kuten sähköautojen akkujen hallinnassa, joissa luotettavuus ja hiljainen toiminta ovat tärkeintä.
Standardoitu kotelon numerointi takaa yhdenmukaisen asennuksen:
Oikea sähköasennus on välttämätöntä turvallisuuden ja toiminnan kannalta. Esimerkiksi kotelon 30 liitäntä suoraan sulakkeelliseen akkulinjaan varmistaa vakaimman sähkönsyötön, kun taas koteloon 85 liitetään yleensä kytkin, joka on maadoitettu instrumenttipaneelin kautta. Väärä liitäntä voi johtaa oikosulkuun, sulanutettuihin komponentteihin tai relän toiminnan häiriintymiseen.
Miten auton relät käyttävät sähkömagneetteja?
Auton relät käyttävät sähkömagneetteja hallitakseen sähköpiirejä mahdollistaen sen, että pieni sähkösignaali voi turvallisesti ohjata suurempia sähköisiä komponentteja sähkömagneettikentän avulla, joka muodostuu relän kuparikäämien läpi kulkevan virran vaikutuksesta.
Mitkä ovat auton relän pääkomponentit?
Pääkomponentteihin kuuluvat kela, armatuuri, kosketukset ja liitännät, joista jokainen on tärkeässä roolissa luotettavassa sähköisessä kytkennässä ajoneuvon järjestelmissä.
Miksi automaattireleet ovat tärkeitä modernissa ajoneuvossa?
Automaattireleet mahdollistavat korkeavirtaisten ajoneuvojärjestelmien matalatehoisen ohjauksen, tarjoavat piirieristystä, suojaavat katkaisimia ja sähköjohtoja sekä integroituvat tehojakautus- ja tietokoneohjattuun automaatioon tehokkaan ja turvallisen ajoneuvon toiminnan varmistamiseksi.