Relé v aute fungujú v podstate ako elektromagnetické spínače, ktoré umožňujú, aby malé výkonové signály bezpečne zvládli veľké elektrické práce. Predstavte si, keď niekto zapne svetlá alebo spustí palivové čerpadlo – zvyčajne sa do cievky relé v aute pošle signál s napätím 5 až 12 voltov. Toto vytvorí magnetické pole, ktoré spôsobí pohyb častí uvnútri relé. Pohybujúca sa časť (nazývaná kotva) potom buď spája, alebo rozpojí kontakty vo vnútri, čím sa uzavrie alebo preruší príslušný elektrický obvod. Tento systém je taký šikovný, pretože umožňuje, aby malé tlačidlá na palubnej doske ovládali obrovské komponenty bez toho, aby museli priamo vedieť nebezpečný elektrický prúd. Väčšina mechanikov vám povie, že takéto usporiadanie už desiatky rokov zabraňuje vzniku elektrických požiarov v automobiloch.
Štyri kľúčové komponenty spolupracujú na dosiahnutí spoľahlivého prepínania:
| Komponent | Funkcia |
|---|---|
| Spirála | Vytvára magnetické pole po prihlásení |
| Rotová cievka | Pohyby na mostík alebo oddelenie kontaktov |
| Kontakty | Vedie prúd, keď je vypínač zapnutý (normálne otvorený) |
| Konektory | Pripojenie k ovládaciemu a výkonovému okruhu |
Cievka (svorky 85/86) a kontaktová sada (svorky 30/87) sú elektricky oddelené, čo zabezpečuje, že výkonové záťaže neovplyvňujú citlivé ovládacie systémy.
Izolačná vlastnosť v skutočnosti chráni dôležité elektronické komponenty, vrátane riadiacich jednotiek motora (ECU) a riadiacich modulov pohonu (PCM), pred nebezpečnými napäťovými skokmi a tými otravnými indukčnými nárazmi, ktoré všetci poznáme a ktoré môžu spôsobiť vážne poškodenie. Keď ide o správu záťaže okolo 40 ampérov, pričom na ovládanie stačí menej ako 1 ampér, tieto relé naraz dobre zvládajú viacero vecí. Zabraňujú iskreniu spínačov pri náhlom vypnutí, čo v dlhodobom horizonte ušetrí náklady na výmeny. Okrem toho zjednodušujú elektrické vedenie, keďže v systéme je potrebných menej pripojení. To znamená aj lepšiu celkovú spoľahlivosť. Vezmime si napríklad moderné vozidlá s počítačovo riadenými systémami, ako sú vstrekovacie systémy paliva alebo inteligentné svetlá. Relé tu zohrávajú kľúčovú úlohu mosta, ktorý spája jemné nízkonapäťové obvody vo vnútri počítačov s výkonnými komponentmi, ktoré na správne fungovanie potrebujú veľa energie. Bez nich by naše automobily neboli také hladko bežiace ani bezpečné, ako sú dnes.
Relé v podstate umožňujú obvodom s malým prúdom, ako sú tie na palubnej doske s vypínačmi, ovládať výkonovo náročné zariadenia, napríklad svetlá alebo štartovacie motory. Predstavte si to takto: na vstupe stačí len 0,5 A a predsa sa dá prepínať niečo, čo odoberá viac ako 30 A. Čo to znamená? Výrobcovia nemusia viesť hrubé káble z interiéru automobilu až pod kapot. Aký je výsledok? Automobil je tiež ľahší. Niektoré odhady uvádzajú, že hmotnosť klesá približne o 15 % v niektorých častiach vozidla, kde sa tieto relé používajú. A hádajte čo? Výkon vôbec neutrpieva napriek tejto úspore hmotnosti.
Relé chránia citlivé elektronické komponenty pred elektrickým rušením a prepätím tým, že fyzicky oddelia ovládacie a výkonové obvody. Podľa štúdie z roku 2023 vykonanej v rámci odvetvia, toto oddelenie znižuje výskyt elektrických porúch palivového čerpadla o 62 % v porovnaní s priamym spínaním. Okrem toho centrálnych bloky s relé zjednodušujú distribúciu elektrickej energie, pričom nahrádzajú viaceré paralelné vedenia káblov organizovanou a efektívnejšou trásou.
Používanie veľmi energeticky náročných zariadení, ako sú chladiace ventilátory, priamo cez prepínače znamená pracovať s veľkými a ťažkými komponentmi určenými na vysoké ampérže, ktoré nevydržia dlho, než začnú opadávať. Tu prichádzajú vhod relé. Relé nechávajú všetok prúd pretekať vlastnými odolnými kontaktmi, čo podľa výskumu Ponemon z roku 2023 skutočne zníži teplotu prepínačov približne o 40 stupňov Celzia. Výhodou je, že môžeme použiť tenšie vedenia o hrúbke 18 až 22 AWG pre naše ovládacie signály. To pomáha udržať samotné prepínače a zároveň predĺži životnosť všetkých komponentov vrátane vedení prechádzajúcich celým systémom.
Relé umožňujú bezpečne ovládať osvetlenie pomocou malého výkonu. Tieto malé zariadenia zabezpečujú všetku náročnú prácu pre veci ako sú svetlá, ktoré môžu odoberať až približne 15 ampérov, vrátane tiež brzdových svetiel, aby sa nepreťažili tenké vodiče v riadiacom stĺpe. Väčšina moderných vozidiel využíva jedno relé na ovládanie niekoľkých vonkajších svetiel naraz, čo výrazne znižuje množstvo vedenia, ktoré musí byť preložené cez karosériu vozidla, a to medzi 30 % až polovicou všetkých potrebných pripojení. Ďalšou výhodou je zníženie vzniku iskier, ktoré vznikajú pri zapínaní a vypínaní smerových svetiel opakovane v priebehu času. Každý mechanik vám povie, že táto jednoduchá konštrukčná úprava veľmi výrazne predlžuje životnosť týchto komponentov pred nutnosťou výmeny.
Systémy, ktoré potrebujú veľa energie, sa spoliehajú na relé, ktoré kontrolujú veľké prúdy v rozsahu približne 20 až 40 ampérov. Ako príklad možno uviesť relé palivového čerpadla, ktoré sa aktivujú iba pri štarte alebo pri naštartovaní vozidla. Tým sa predchádza tomu, čo mechanici nazývajú suchý beh, ktorý podľa niektorých štúdií predstavuje približne 74 percent všetkých predčasných porúch čerpadiel (túto štatistiku uviedol v roku 2022 inštitút Ponemon Institute). Čo sa týka relé chladiaceho ventilátora, tieto malé výkonné súčiastky reagujú mimoriadne rýchlo na signály z PCM (počítač vozidla) o zmenách teploty. Relé dokážu roztočiť ventilátor už za 2 až 3 sekundy a zabránia tak prehriatiu motora. Nesmieme však zabudnúť ani na relé štartéra. Tieto súčiastky musia zvládať obrovské prúdové špičky počas naštartovania, ktoré môžu dosiahnuť hodnoty medzi 150 až 200 ampérmi. Bez nich by bolo riziko poškodenia spínača zapalovania v dôsledku javu zvaného zváranie kontaktov, kedy sa kovové časti zlepujú spolu v dôsledku nadmernej teploty.
Súčasné relé pôsobia ako pracovné kone, ktoré vykonávajú inštrukcie od PCM a ECU systémov, čím umožňujú rôzne inteligentné funkcie, ako napríklad automatické vypnutie svetlometov po zaparkovaní alebo reguláciu teploty prispôsobenú aktuálnym podmienkam. Tieto zariadenia berú tie malé 5-voltové digitálne signály a zosilňujú ich na napätie medzi 12 a 48 voltmi, aby mohli napájať rôzne komponenty po celom vozidle. Automobilový priemysel zaznamenal vďaka tejto technológii skutočné výhody. Výrobcovia uvádzajú zníženie hmotnosti káblových žgútov o 12 až 18 percent, najmä v prípade hybridných a elektrických áut. Okrem toho existuje ešte jedna výhoda, o ktorej sa veľa nehovorí, no je veľmi dôležitá – tieto moderné relé pomáhajú rovnomernejšie a predvídateľnejšie rozdeľovať elektrické zaťaženie medzi rôzne systémy v aute, čím sa predchádza preťaženiam a zabezpečuje hladký chod všetkého súčasne.
Analýza flotily z roku 2023 odhalila, že 61 % prípadov prehriatia sedanov vzniklo v dôsledku poruchy relé chladiaceho ventilátora. Kontakty uväznené vo vypnutom stave zabránili aktivácii ventilátora pri prahu 90 °C, čo spôsobilo, že teplota chladiva presiahla normu o 8–12 °C do štyroch minút. Toto trvalé tepelné zaťaženie zvýšilo mieru porúch hlavových tesnení o 300 % v porovnaní s riadne chladenými motormi.
Relé v automobiloch existujú v rôznych konfiguráciách v závislosti od ich určenia. Typ SPST (jednopólové jednosmerové) poskytuje jednoduché zapnutie a vypnutie, preto sa bežne používa na ovládanie vecí ako sú svetlá alebo palivové čerpadlá vo väčšine vozidiel. Potom existuje model SPDT (jednopólové dvojsmerové), ktorý má navyše svorku označenú ako 87a. Tá umožňuje prepínanie medzi dvoma rôznymi obvodmi naraz, čo z neho robí výbornú voľbu na prepínanie medzi diaľkovým a tlmeným svetlom počas jazdy v noci. Pre systémy, ktoré vyžadujú súčasné vykonávanie viacerých činností, sú dvojité relé skvelé, pretože aktivujú dva obvody súčasne. A nakoniec, relé so spomaleným časovaním pridávajú programovateľné prestávky do operácií. Tieto relé podporujú praktické funkcie, ako je postupné zhasínanie svetiel po opustení vozidla alebo prerušovaný pohyb stieračiek počas slabého dažďa namiesto neustáleho pohybu.
Elektromechanické relé fungujú s reálnymi pohybujúcimi sa časťami a kovovými kontaktmi. Sú tiež celkom dostupné, zvyčajne stojí medzi piatimi a pätnástimi dolármi, ale nevydržia naveky, keďže väčšina zvládne iba približne päťdesiattisíc až sto tisíc operácií, než sa opotrebujú. Relé s pevnou elektronikou (solid state) zaujímajú iný prístup, pričom využívajú polovodiče namiesto mechanických komponentov. Tieto relé ponúkajú oveľa rýchlejšiu odozvu do jedného milisekundy, vydržia oveľa dlhšie ako ich elektromechanické náprotivky (väčšinou viac ako pol milióna cyklov) a pracujú úplne ticho bez akéhokoľvek klikania. Nevýhoda? Stoja tri až päťkrát viac už na začiatku a často vyžadujú dodatočné riešenia na chladenie pri vysokých elektrických záťažiach. Hoci tradičné elektromechanické modely stále dominujú v mnohých konštrukciách výrobcov originálnych zariadení (OEM), pozorujeme, že alternatívy s pevnou elektronikou získavajú rýchlo na popularite, najmä v pokročilých aplikáciách, ako je správa batérií v elektromobiloch, kde sú najdôležitejšie spoľahlivosť a tichý chod.
Štandardizované číslovanie svoriek zabezpečuje jednotnú inštaláciu:
Správne zapojenie je nevyhnutné pre bezpečnosť a funkčnosť. Napríklad pripojenie svorky 30 priamo na poistenú batériovú linku zabezpečuje stabilný tok energie, zatiaľ čo svorka 85 je typicky pripojená k spínaču uzemnenému cez prístrojovú dosku. Nesprávne pripojenia môžu viesť ku skratom, roztaveným súčiastkam alebo chybe relé.
Ako automobilové relé využívajú elektromagnety?
Automobilové relé využívajú elektromagnety na ovládanie elektrických obvodov, čím umožňujú, aby malé výkonové signály bezpečne riadili väčšie elektrické komponenty prostredníctvom magnetického poľa vytvoreného medenou cievkou relé.
Aké sú hlavné komponenty automobilového relé?
Hlavné súčiastky zahŕňajú cievku, kotvu, kontakty a svorky, pričom každá zohráva dôležitú úlohu pri spoľahlivom elektrickom prepínaní v systémoch vozidla.
Prečo sú auto relé dôležité v moderných vozidlách?
Auto relé umožňujú ovládanie vysokého prúdu vozidlových systémov pomocou nízkeho výkonu, zabezpečujú izoláciu obvodu, chránia spínače a vedenie a integrujú sa s distribúciou energie a počítačom riadenou automatizáciou pre efektívnu a bezpečnú prevádzku vozidla.
EN