車載用リレーとは
車載用リレーとは、文字通り自動車の電装品制御に合うように設計されたリレーのことです。
用途別に数多くの車載用リレーが存在します。各自動車メーカによって電気回路設計は異なるため、自動車メーカの規格に沿うように、また負荷別に様々なリレーが製造販売されています。
ここ最近、自動車の故障時に電装品の修理を行う場合、電気回路内の故障した車載用リレーをモジュールごとに一気に取り替えることで、素早い修復対応が可能になりました。
車載用リレーの使用用途
車載用リレーは、自動車の制御に関する電気回路のリレーとして使用されます。一口に車載用リレーといっても、数多くの種類があり、ヘッドライトやテールランプなどのランプ制御に用いられるリレーや、パワーウィンドウやドアミラーなどの動作に用いられるモータ制御関連のリレーなどがあります。
また、エアコンやリアガラスのヒーターを制御するためのリレーやバッテリー充電に必要な回路に用いられるものなど、自動車の電気回路には欠かせない存在です。
車載用リレーの特徴
図1. 一般的なリレー構造例
車載用リレーの一般的な構造は、鉄心にエナメル線コイルを巻いた電磁石部と可動接点および固定接点を用いたシンプルな構造となっており、電磁石に通電することにより可動接点を動かし、電気接点の開閉を行い電気回路を制御します。
基本的に、制御リレーとして特別な構造があるわけではありませんが、特長として軽量化や耐振動性および耐久性が意識された設計がなされています。自動車の重量は、燃費や走行性能に影響を与えます。車載用リレーひとつひとつは軽量ではありますが、1台の自動車には数多くの車載用リレーが使用されるため、その重さを軽くすることが重要です。
また、自動車に使われる電装品は家庭電化製品と異なり、走行及びガソリンエンジンなどから来る振動に常に晒されています。自動車の耐久性を上げるためにも、耐振動性、耐久性に優れているリレーが使用されます。
その他、動作音が小さいということも挙げられます。パワーウィンドウの操作など、モータ制御に用いられる車載用リレーは小型で静音設計にすることが多いです。また、各自動車メーカーの仕様要求に合わせ、大量生産に適した構造にしていることも特徴の一つです。
車載用リレーの種類
車載用リレーには、その仕組みによって色々な種類のリレーがあります。
1. ヒンジ形リレー
電磁石に発生した電磁力によって鉄片 (可動接点) を吸引し、その動作によって接点のON/OFFを行います。図1で示したリレーでは、電磁石に通電中時は、鉄片 (可動接点) が電磁石に引き寄せられて、a接点はONになり、b接点はOFFになります。通電が終了すると、復帰バネの復元力によって、鉄片は元の位置まで復帰し、a接点はOFFになり、b接点はONになります。
2. プランジャ形リレー
図2. プランジャ式リレー構造例
プランジャが電磁力により吸引され、コイルに差し込まれるとプランジャ側にも電磁力が発生し、強い吸引力が得られます。この仕組みは、プランジャの移動距離を大きく取れることから、大型のリレー接点を制御できる点です。
使用例としては以下に示すEV用リレー (SMR) があります。リードリレーでは、一対の磁性リードを用いた接点構造になっています。コイルをガラス管の周囲に巻き、それによってリードを動かして、接点のON/OFFを行います。
EV用リレー (SMR)
図3. EV用リレー (SMR) 使用例
車載用リレーの中には、EV用リレーがあります。このリレーはSMR (システム・メイン・リレー) と呼ばれ、車両の高電圧バッテリーからの大電力を駆動用インバータなどに送る途中の高電圧回路に挿入し、大元の電力の開閉を行います。
車両が衝突した際には、このSMRを制御して高電圧バッテリーを切り離し、感電などの二次災害を防止します。EV用リレーには、高電圧の直流を短時間で遮断できることや小型・軽量化が求められています。
参考文献
http://researchstation.jp/report/MAM/6/Automotive_Relay_2022_MAM650.html
https://www.automation-news.jp/2015/01/8732/
https://www.monotaro.com/s/pages/productinfo/relay/
https://www3.panasonic.biz/ac/j/control/relay/vehicle/eb-n/index.jsp
https://www.dempa.co.jp/productnews/trend/h120412/h0412.html
https://docs.rs-online.com/498d/0900766b81396550.pdf
https://www.panasonic.com/jp/company/pidswt/products/02.html
https://www3.panasonic.biz/ac/j/control/relay/vehicle/ev_special/index.jsp