Релетата са малки електрически компоненти (електромагнитни превключватели), използвани във всеки съвременен автомобил. Автомобилните релета имат ключово влияние върху функционирането на електрическата инсталация на превозното средство и всички тококонсуматори в автомобила. Тяхната повреда може ефективно да обездвижи автомобила.

В нашата статия ще разгледаме следните въпроси:

Какво е автомобилно реле?

С каква цел се използват релета в електрическата инсталация на автомобила?

Конструкция на автомобилното реле

Защо се използват релета в електрическата инсталация на автомобилите?

Електрическите инсталации на съвременните автомобили са силно разширени. Броят на тококонсуматорите е голям. Тук могат да бъдат включени:

• Контролери, включително главен управляващ компютър, компютър на двигателя, контролер на системите за безопасност SRS, контролер на системите за комфорт;
• Електрически стартери на двигателя;
• Система за запалване в бензиновите двигатели и система за подпомагане на стартирането в дизеловите двигатели;
• Електрически горивни помпи;
• Външно осветление, мигачи, вътрешно осветление;
• Табла с уреди, монитори, дисплеи, подсветка;
• Чистачки;
• Отопление (вентилатори и управление);
• Сензори от различни видове;
• Изпълнителни елементи, напр. актуатори на прозорците.

В случая на леките автомобили почти всеки елемент (с изключение на малцина, като например свещите за подгряване 5V, някои мултимедия) се захранва с ток с напрежение 12 V. Обаче всеки подсистем се нуждае от ток с различна сила.

• Консумацията на ток при паркиране обикновено е в диапазона от 0,03 до 0,05 A, по това време работи паметта на контролерите, централното заключване, а също и автомобилната аларма;
• Активирана автомобилна аларма, с включена сирена, се нуждае от ток със сила от 1 до 3 A.
• Двигател с вътрешно горене, работещ на празен ход, се нуждае от ток със сила от 20 до 40 A, който захранва контролера, сензорите, горивната помпа, системата за запалване или системата за подпомагане на стартирането със свещи за подгряване.
• Актуаторът на електрически управляваните прозорци и електрически подгряваните седалки изискват ток със сила 3 A.
• Автомобилните чистачки се нуждаят от ток със сила от 2 до 10 A, в зависимост от скоростта на тяхната работа.
• Климатикът, пуснат на пълна мощност, се нуждае от ток със сила от 20 до 30 A.
• Предните фарове на автомобила, с халогенни крушки, обикновено изискват ток със сила от 10 до 12 A.

Автомобилните релета значително опростяват конструкцията на електрическата инсталация на автомобила и я правят по-безопасна. Електрическа инсталация без релета би изглеждала по следния начин:

Източник на електрическа енергия (акумулатор/алтернатор/ или акумулатор/тракционна батерия/нисковолтова батерия) – превключвател – предпазител – тококонсуматор. Допълнително би трябвало да се приложи по цялата дължина дебел проводник, осигуряващ протичането на ток с голяма сила, напр. 20 A. Превключвателите биха били изложени на протичане на ток с голяма сила, което би причинило тяхното ускорено износване.

Електрическа инсталация с реле изглежда по следния начин:

Източник на електрическа енергия (акумулатор/алтернатор/ или акумулатор/тракционна батерия/нисковолтова батерия) – тънък проводник – превключвател – тънък проводник – реле.

Втора верига: източник на електрическа енергия (акумулатор/алтернатор/ або акумулатор/тракционна батерия/нисковолтова батерия) – дебел проводник – реле – дебел проводник – тококонсуматор.

Използването на релета прави така, че в инсталацията има по-малко дебели проводници, превключвателите са по-издръжливи, контактите не се изгарят, съществува по-малка вероятност за повреда на инсталацията, могат да се приложат по-прости, а оттам и по-евтини превключватели. Освен това се намалява консумацията на ток, което намалява натоварването на алтернатора в автомобила с вътрешно горене / тракционната батерия в електромобила.

Какво е автомобилно реле?

Релетата се използват масово в електрически инсталации по целия свят, в редица устройства. Автомобилното реле е електромагнитен превключвател, който може да бъде управляван чрез слаб сигнал, захранван с ток с ниска сила. Благодарение на това автомобилното реле може да отвори и затвори електрическа верига, през която тече ток с висока сила към консуматора.

Къде се монтират релетата в автомобила?

• В кутията с предпазители под капака на автомобила;
• В кутията с предпазители под волана (или от страната на пътника);
• В кутията с предпазители в багажника (допълнителна, трета кутия, използвана в електромобили и хибриди).

Каква конструкция има автомобилното реле?

Автомобилното реле изглежда като малък куб от пластмаса. В долната част се намират металните контакти, които се вкарват в мястото за монтаж на релето. Електромагнитното реле се състои от две основни части:

• Електромагнитен превключвател;
• Електрически превключвател.

Електромагнитният превключвател се състои от бобина (намотка от меден проводник върху шпула от изолационен материал), феромагнитно ядро, феромагнитно ярмо и подвижна феромагнитна котва.

Електрическият превключвател е изграден от метални пружини, контакти, бутало, контактна пластина и монтажни съединения. Цялото е затворено в прахозащитна кутия, изработена от пластмаса.

Как работи релето на практика?

• Шофьорът движи лоста под волана, за да активира определен тококонсуматор (напр. чистачките). Ток с ниска сила тече към релето.
• Токът достига до бобината, в която се създава електромагнитна сила. Бобината се превръща в електромагнит. Електромагнитната сила движи котвата.
• Натискът от страна на котвата причинява затварянето на контактите.
• Релето затваря електрическата верига и ток с висока сила тече към двигателя на чистачките.
• Шофьорът изключва чистачките. Токът с ниска сила спира да тече към релето. Магнитното поле на бобината изчезва. Котвата се връща на своето място. Контактите се отварят. Токът спира да тече към консуматора. Устройството спира да работи.

Релетата разбира се също се активират от контролери, напр. контролер на двигателя, контролер на свещите за подгряване и т.н.

Видове релета, използвани в автомобилната инсталация

Реле нормално отворено (NO) – работи по същия начин, както описаното по-горе. Контактите се затварят след активиране. Използва се напр. за активиране на осветлението, климатика, електрически управляваните прозорци.

Реле нормално затворено (NC) – работи обратно. Контактите в него са затворени. Отварят се след активиране. Използва се напр. за захранване на автомобилни аларми и блокировки. След изпращане на сигнал прекъсва веригата.

Превключващо реле (SPDT), което превключва между две вериги. Използва се напр. за захранване на мигачите и електрически управляваните прозорци.

Релета в хибридни автомобили HEV/PHEV и електромобили EV

В електрифицираните автомобили се използват два вида релета:

• Стандартни, нисковолтови, 12-волтови, изпълняващи подобни функции като тези в автомобилите с вътрешно горене;
• Високоволтови, използвани за захранване на двигателя или зареждане на батерията.

В електромобилите и хибридите от ново поколение все по-често се използват полупроводникови релета. Това е специален вид релета, които нямат механични части (като котви, пружини). Благодарение на това са по-надеждни.

Колко релета има в типичен автомобил?

• Автомобил с бензинов/дизелов двигател от компактен клас – от 10 до 20 нисковолтови релета
• Автомобил с бензинов/дизелов двигател от E клас – от 20 до 40 нисковолтови релета
• Хибриден автомобил Toyota Prius, Ford Escape Hybrid – от 30 до 40 нисковолтови релета и от 3 до 5 високоволтови релета
• Електромобил Tesla Model 3 – до 20 нисковолтови релета и до 4 високоволтови.

Повреждат ли се релетата?

Да, релетата се повреждат. Всяко от електромагнитните релета има определена издръжливост. Износването на релето може да бъде ускорено от вибрации, влага, проникване на замърсявания в него, неправилен монтаж. Също така качеството на изработка има влияние върху издръжливостта на релето.