EN
Liens rapides
Les relais automobiles agissent essentiellement comme des interrupteurs électromagnétiques qui permettent à de petits signaux électriques de gérer en toute sécurité des tâches électriques importantes. Imaginez que quelqu'un allume ses phares ou démarre la pompe à carburant : un signal de 5 à 12 volts est généralement envoyé à l'enroulement en cuivre à l'intérieur du relais. Cela crée un champ magnétique qui fait bouger des pièces à l'intérieur du relais. La pièce mobile (appelée armature) connecte ou déconnecte alors des contacts internes, ce qui ferme ou ouvre le circuit concerné. Ce système est particulièrement ingénieux puisqu'il permet aux petits boutons présents sur les tableaux de bord de contrôler des composants puissants sans avoir à supporter directement l'énorme quantité d'électricité qui les traverse. La plupart des mécaniciens vous diront que cette configuration évite les incendies électriques dans les véhicules depuis plusieurs décennies.
Quatre composants clés travaillent ensemble pour permettre un commutage fiable :
| CompoNent | Fonction |
|---|---|
| Bobine | Génère un champ magnétique lorsqu'il est sous tension |
| Châssis | Mouvements pour fermer ou ouvrir les contacts |
| Contacts | Conduit le courant lorsqu'il est fermé (normalement ouvert) |
| Terminaux | Se connecte au circuit de commande et au circuit de charge |
La bobine (bornes 85/86) et le jeu de contacts (bornes 30/87) sont électriquement isolés, garantissant ainsi que les charges à fort courant n'interfèrent pas avec les systèmes de commande sensibles.
La fonction d'isolation protège en réalité les composants électroniques importants, notamment les unités de contrôle moteur (ECU) et les modules de contrôle de la transmission (PCM), contre les pics de tension dangereux ainsi que contre ces retours inductifs irritants que nous savons tous être susceptibles de causer des dommages importants. Lorsqu'il s'agit de gérer des charges d'environ 40 ampères tout en n'ayant besoin de moins de 1 ampère pour les fonctions de contrôle, ces relais accomplissent simultanément plusieurs tâches avec efficacité. Ils empêchent les contacts électriques de produire des arcs lorsqu'ils sont éteints brusquement, ce qui permet d'économiser de l'argent sur les remplacements à long terme. De plus, ils simplifient considérablement le câblage puisque moins de connexions sont nécessaires dans l'ensemble du système. Cela signifie également une fiabilité globale améliorée. Prenons par exemple les véhicules modernes équipés de systèmes contrôlés par ordinateur, comme les injecteurs de carburant ou les phares intelligents. Les relais jouent un rôle essentiel en agissant comme un pont entre les circuits basse tension délicats situés à l'intérieur des ordinateurs et les composants lourds nécessitant une puissance importante pour fonctionner correctement. Sans eux, nos véhicules ne pourraient pas fonctionner aussi efficacement et en toute sécurité qu'aujourd'hui.
Les relais permettent en gros à des circuits à faible intensité, comme ceux présents sur les tableaux de bord avec des interrupteurs, de contrôler des équipements puissants tels que les phares ou les démarreurs. Pour le voir autrement : un courant d'entrée de seulement 0,5 ampère peut effectivement commander un appareil consommant plus de 30 ampères. Qu'est-ce que cela signifie ? Eh bien, les fabricants n'ont pas besoin de faire passer des câbles épais depuis l'intérieur de la voiture jusqu'au compartiment moteur où ils sont nécessaires. Résultat ? Le poids des véhicules diminue également. Certaines estimations indiquent que la réduction peut atteindre environ 15 % dans certaines parties du véhicule où ces relais sont utilisés. Et devinez quoi ? Les performances n'en souffrent absolument pas malgré cette économie de poids.
En séparant physiquement les circuits de commande et les circuits de puissance, les relais protègent les électroniques sensibles contre les perturbations électriques et les surtensions. Selon une étude sectorielle de 2023, cette isolation réduit les pannes électriques des pompes à carburant de 62 % par rapport à la commutation directe. De plus, les boîtiers de relais centralisés simplifient la distribution électrique, remplaçant plusieurs chemins de câblage parallèles par un routage organisé et efficace.
Essayer d'alimenter des appareils gourmands en énergie, comme des ventilateurs de refroidissement, directement à partir d'interrupteurs à bascule implique d'utiliser des composants volumineux et lourds conçus pour supporter de forts courants, mais ceux-ci s'usent rapidement. C'est là qu'interviennent les relais. Ils permettent à tout ce courant de passer à travers leurs propres contacts résistants, ce qui réduit la température des interrupteurs d'environ 40 degrés Celsius, selon certaines recherches du Ponemon Institute datant de 2023. Un avantage supplémentaire est que l'on peut utiliser des câbles plus fins, de calibre 18 à 22, pour les signaux de commande. Cela permet de préserver les interrupteurs eux-mêmes et d'augmenter la durée de vie globale du système, y compris celle des câbles qui traversent l'ensemble de l'installation.
Les relais permettent de gérer en toute sécurité les systèmes d'éclairage avec une faible quantité de puissance électrique. Ces petits dispositifs prennent en charge la majeure partie de l'effort électrique pour des éléments comme les phares, qui peuvent consommer jusqu'à environ 15 ampères, ainsi que les feux de freinage, empêchant ainsi les fils fins du volant de surcharger. La plupart des véhicules modernes utilisent un seul relais pour contrôler simultanément plusieurs feux extérieurs, ce qui réduit considérablement la quantité de câblage nécessaire dans le châssis du véhicule, entre 30 % et même la moitié des connexions requises autrement. Un autre avantage réside dans l'évitement des étincelles désagréables qui se produisent lorsque les clignotants s'allument et s'éteignent répétitivement au fil du temps. Les mécaniciens affirment que ce simple choix de conception fait une grande différence quant à la durée de vie de ces composants avant qu'ils ne nécessitent un remplacement.
Les systèmes nécessitant une forte puissance dépendent des relais pour contrôler ces importants courants, généralement compris entre environ 20 et 40 ampères. Prenons l'exemple des relais de pompe à carburant : ils ne s'activent que lorsque le véhicule démarre ou est en phase de démarrage. Cela empêche ce que les mécaniciens appellent le « fonctionnement à sec », responsable, selon certaines études, d'environ 74 % de toutes les pannes prématurées des pompes (comme l'avait rapporté l'institut Ponemon en 2022). En ce qui concerne les relais de ventilateur de refroidissement, ces petits travailleurs réagissent extrêmement rapidement aux signaux envoyés par le calculateur (PCM) en fonction des variations de température. Ils sont capables de mettre les ventilateurs en marche en seulement 2 à 3 secondes, évitant ainsi que le moteur ne surchauffe. Sans oublier non plus les relais de démarreur. Ces composants solides doivent supporter d'importants pics de courant pendant la phase de démarrage, pouvant atteindre entre 150 et 200 ampères. Sans eux, les interrupteurs de démarrage risqueraient sérieusement d'être endommagés à cause d'un phénomène appelé soudure des contacts, où les pièces métalliques se soudent ensemble sous l'effet de la chaleur excessive.
Les relais d'aujourd'hui agissent comme des éléments moteurs qui exécutent les instructions provenant des systèmes PCM et ECU, rendant ainsi possibles toutes sortes de fonctions intelligentes telles que l'extinction automatique des phares après le stationnement et la régulation de température s'adaptant aux conditions. Ces dispositifs transforment ces minusculs signaux numériques de 5 volts et les amplifient entre 12 et 48 volts afin de pouvoir alimenter divers composants à travers le véhicule. L'industrie automobile a également constaté des avantages réels grâce à cette technologie. Les fabricants indiquent une réduction d'environ 12 à 18 pour cent du poids des faisceaux électriques, particulièrement dans les véhicules hybrides et électriques. En outre, il y a un autre avantage peu évoqué mais pourtant très important : ces relais modernes aident à répartir les charges électriques de manière plus prévisible entre les différents systèmes du véhicule, évitant ainsi les surcharges et assurant un fonctionnement harmonieux de l'ensemble.
Une analyse de flotte de 2023 a révélé que 61 % des incidents de surchauffe des berlines résultaient de relais de ventilateur défectueux. Les contacts bloqués en position ouverte empêchaient l'activation du ventilateur au seuil de 90 °C, entraînant une augmentation de 8 à 12 °C de la température du liquide de refroidissement en quatre minutes. Cette contrainte thermique prolongée a accru les taux de défaillance des joints de culasse de 300 % par rapport aux moteurs correctement refroidis.
Les relais automobiles existent en différents modèles selon leurs fonctions. Le type SPST (Simple Pôle Simple Jetée) offre un simple contrôle marche/arrêt, ces modèles sont donc couramment utilisés pour commander des éléments comme les phares et les pompes à carburant dans la plupart des véhicules. Ensuite, il y a le modèle SPDT (Simple Pôle Double Jetée) qui possède une borne supplémentaire étiquetée 87a. Cela lui permet de basculer entre deux circuits différents simultanément, ce qui le rend idéal pour commuter entre les feux de route et les feux de croisement lors de la conduite de nuit. Pour les systèmes nécessitant plusieurs actions simultanées, les relais à double fermeture sont très efficaces puisqu'ils activent deux circuits en même temps. Enfin, les relais temporisés ajoutent des pauses programmables dans les opérations. Ils permettent des fonctionnalités pratiques comme l'extinction progressive des lumières après être sorti de la voiture ou le balayage intermittent des essuie-glaces lors de faibles pluies plutôt qu'en continu.
Les relais électromécaniques fonctionnent avec des pièces mobiles réelles et des contacts métalliques. Ils sont également assez abordables, leur prix variant généralement entre cinq et quinze dollars, mais ils ne durent pas éternellement puisque la plupart ne supportent que cinquante mille à cent mille opérations avant de s'user. Les relais statiques adoptent une approche différente en utilisant des semi-conducteurs au lieu de composants mécaniques. Ils offrent des temps de réponse bien plus rapides, inférieurs à une milliseconde, une durée de vie bien plus longue que leurs homologues électromécaniques (généralement plus de cinq cent mille cycles), et fonctionnent en silence, sans aucun bruit de cliquetis. Leur inconvénient ? Leur prix initial est trois à cinq fois plus élevé, et ils nécessitent souvent des solutions supplémentaires de refroidissement lorsqu'ils gèrent de fortes charges électriques. Bien que les modèles traditionnels électromécaniques dominent encore de nombreuses conceptions des constructeurs automobiles, les alternatives statiques gagnent rapidement du terrain, en particulier dans les applications avancées telles que la gestion des batteries des véhicules électriques, où la fiabilité et le fonctionnement silencieux sont primordiaux.
La numérotation standardisée des bornes garantit une installation cohérente :
Un câblage correct est essentiel pour la sécurité et le bon fonctionnement. Par exemple, relier la borne 30 directement à une ligne de batterie protégée par fusible assure une alimentation stable, tandis que la borne 85 est généralement connectée à un interrupteur mis à la masse via le tableau de bord. Des connexions incorrectes peuvent entraîner des courts-circuits, des composants fondus ou un dysfonctionnement du relais.
Comment les relais automobiles utilisent-ils des électro-aimants ?
Les relais automobiles utilisent des électro-aimants pour contrôler des circuits électriques en permettant à de petits signaux électriques de commander en toute sécurité des composants électriques plus puissants grâce à un champ magnétique généré par la bobine en cuivre du relais.
Quels sont les principaux composants d'un relais automobile ?
Les composants principaux incluent la bobine, l'armature, les contacts et les bornes, chacun jouant un rôle essentiel dans la commutation électrique fiable au sein des systèmes du véhicule.
Pourquoi les relais automobiles sont-ils essentiels dans les véhicules modernes ?
Les relais automobiles permettent de contrôler avec une faible puissance des systèmes à fort courant du véhicule, assurant l'isolation des circuits, protégeant les interrupteurs et le câblage, et s'intégrant à la distribution d'énergie et à l'automatisation contrôlée par ordinateur pour une opération de véhicule efficace et sécurisée.