自動車用リレー完全解説:目的・種類・愛車を守る仕組み
自動車におけるリレーの役割を理解することは重要です。この小型携帯部品が、車両の大型電装品の寿命を守っています。汎用リレーの詳細記事公開後、自動車専用タイプについても解説が必要と判断しました。
本記事では、自動車用リレーの定義、用途、構成部品、図解、種類、作動原理、メリット・デメリットを解説します。
自動車用リレーの定義
自動車用リレーは、乗員快適・保持システム向けDC電圧で動作し、過酷環境下で電力レベルを制御する電子制御または電磁機械式の制御スイッチです。
他のスイッチ同様、電気動力、コンピューター、制御モジュールで動作します。目的は、特定タイミングで電気回路のオン・オフを自動化することです。しかし機能は自動化だけでなく、同一リレー内で異なる電圧タイプを含む複数回路を同時切替可能です。
一般的にリレーは電磁誘導で微小電気入力を大電流に変換する電気スイッチです。電気入力で電磁石を励磁し、既存回路を形成または遮断します。
微弱入力で大電流を制御するため、リレーは用途に応じてスイッチまたは増幅器として機能します。
用途
自動車用リレーは車両各所の特定部品駆動に使用されます。1つ以上の機器が1つのリレーシステムに依存し、連動動作・故障時連動停止を実現します。採用箇所:ダッシュボードインジケーター、ヘッドライト、ブレーキ/ウィンカーランプ、エンジンファン、ワイパー等。ヒューズと共に、ほぼすべての車両電装系にリレーが配置され安全を確保しています。
自動車用リレーは、現代車の電気的利便性と安全機能を支えるスイッチング機能を提供します。乗用車、トラック、バン、トレーラー、ボート等すべての車両タイプに対応。
12V DCリレースイッチはフル電圧用途に適し、微小電流回路で大電流回路(ホーン、ヘッドライト、補助ランプ、ファンモーター、ブロアモーター等)を制御します。
自動車用リレーの構成部品
すべてのリレーに共通する主要部品と、タイプ別追加部品があります。共通主要部品:
- フレーム:各部品を収容・支持する耐久性のある容器/フレーム
- コイル:金属芯に巻かれたワイヤー。電磁界を発生させる部品
- アーマチュア:接点を開閉する可動部品。復帰用スプリング付き
- 接点:回路をメイク(閉路)/ブレーク(開路)させる導電部品
リレーには2つの回路があります:励磁回路(コイル側)と接点回路(スイッチ側)。コイルに電流が流れると磁界が発生しコイルが励磁されます。ACでは極性が秒間120回変化、DCでは固定です。
自動車用リレーの回路図
(図解は別途参照)
自動車用リレーの種類
多様な用途要件に対応するため多数のタイプが存在します。主な種類と機能:
ノーマルオープンリレー(a接点)
4ピンのみで、ノーマルオープン配線専用。切替タイプのようにN.O./N.C.両用配線は不可。
切替リレー(チェンジオーバーリレー)
車両で最も一般的。5ピン標準。ピン30&87でN.O.、ピン30&87aでN.C.、ピン30&87&87aで切替(両用)配線が可能。
切替使用時、コイル状態(オン/オフ)に応じて電流を2回路間で切り替えます。
デュアルオープン接点リレー
切替リレー同様5ピンだが、接点がシングルではなくデュアルセット。ピン87&87aが内部で両方N.O.となる(切替リレーでは87aがN.C.)。
ポッテッドリレー(樹脂封入リレー)
特殊リレーで機能は他タイプと同等。底部がエポキシ樹脂で封入され防水性確保。修理不可という制約あり。
LEDフラッシャー
小型固体集積回路(IC)ボードで電気制御。LED照明の微小電流ドローで問題なく動作するよう設計。複数灯接続でも出力への影響なし。
タイムディレイリレー
電流流通時間を調整可能な人気タイマータイプ。コイル通電オフ後、最短2秒〜最長3分まで電流継続時間を調整可。可変抵抗付き固体タイミング回路内蔵。駐車後一定時間ポジションランプ点灯維持等に使用。
フラッシャーリレー
標準リレー(4〜5ピン)と異なり2〜3ピン。2ピン:1つ電源、1つ灯火回路。3ピン:インジケーター用ピン追加。
全フラッシャーがリレー動作するわけではなく、一部はサーキットブレーカー的に動作するが、リレーとして分類される。
サーマル(標準)フラッシャー
多くはサーキットブレーカー同様に熱制御。コイル電流で発熱し、接点が熱変形して開路・電流遮断。熱放散で接点復帰・再通電。この「メイク・ブレーク」繰り返しでウインカー点滅パターン生成。接続灯数で出力性能変化。
電磁機械式フラッシャー
コンデンサ、ダイオード、コイル搭載基板で標準フラッシャー同等パターン生成。熱式より高負荷対応・性能向上。接続灯数の出力影響が少ない。
ウィグワグフラッシャー(交互点滅)
交互フラッシャーとも呼ばれ、固体フラッシュ回路で2つの独立ランプ回路を交互点滅。
スカート付きリレー
底部に延長スカートを備え、ソケット周りをシール。水・異物の接点侵入防止。車両露出部で採用。
作動原理
リレーの作動はシンプルです。開放状態では電磁コイル、スイッチ、スプリングが見えます。スプリングがスイッチを保持し、コイルに電流が流れると磁界発生でスイッチが動作しオン・オフします。
典型的12Vリレーのピン配置:85/86がコイルピン、30/87/87aがスイッチピン。87と87aが30の接点先。コイル非励磁時は30-87a接続(スイッチオフ)。コイル励磁で30-87接続。用途に応じて87/87aをオープン/クローズ設定可能。機器がクローズドリレー要求なら87a配線、ノーマルオープンなら逆。底面ラベルで電源識別容易。
自動車用リレー作動の解説動画
(動画は別途参照)
自動車用リレーのメリット・デメリット
メリット
- 微小電流回路で大電流回路をスイッチング可能
- 単一スイッチで複数回路を同時駆動可能
- 論理機能の実行可能
- 低コストでコスト削減に貢献
- AC/DC両方スイッチング可能(トランジスタはDCのみ)
デメリット
- 微小電流スイッチングには大型すぎる
- リードリレー除き、トランジスタほど高速切替不可
- コイル通電分の消費電力が必要
- リレーコイル駆動用にトランジスタが必要な場合がある
結論
本記事では自動車用リレーの定義、用途、構成部品、種類、作動原理、メリット・デメリットを深く解説しました。
お読みいただきありがとうございました。お気に入りセクションがあればコメントで教えてください。他の技術系学生とも共有をお願いします!
製造プロセス
- プレス自動化完全ガイド:技術・安全性・効率向上のポイント
- 鍛鉄(rought iron)のすべて:特性、用途、歴史
- 遠心鋳造とは:プロセス、用途、メリット・デメリットを徹底解説
- ダイカスト完全マスター:プロセス、メリット、用途を徹底解説
- インベストメント鋳造(ロストワックス)完全ガイド:プロセス、メリット、用途、選定基準
- スタッド溶接の総合ガイド:定義、種類、メリット・デメリット
- ノギス(バーニアキャリパー)完全ガイド:構造・読み取り・デジタルノギス
- 旋盤の基礎知識:歴史・原理・種類・部品・安全対策・仕様完全ガイド
- 遠心ポンプの基礎と実務:構造・原理・選定ポイント・メリットデメリット完全解説
- 流体力学の基礎:原理、応用分野、歴史と連続体力学との関係
- 電圧リレーの仕組み:微小制御信号で大電流をスイッチング