차량용 릴레이란
차량용 릴레이는 말 그대로 자동차의 전장품 제어에 적합하도록 설계된 계전기를 말합니다.
용도별로 수많은 차량용 릴레이가 존재합니다. 각 자동차 제조사마다 전기 회로 설계가 다르기 때문에 자동차 제조사의 규격에 맞게, 또 부하별로 다양한 릴레이가 제조, 판매되고 있습니다.
최근에는 자동차 고장 시 전장품 수리를 할 때, 전기회로 내 고장난 차량용 릴레이를 모듈별로 한꺼번에 교체함으로써 신속한 수리 대응이 가능해졌습니다.
차량용 릴레이의 사용 용도
차량용 릴레이는 자동차의 제어와 관련된 전기회로의 릴레이로 사용됩니다. 한 마디로 차량용 릴레이라고 해도 그 종류는 매우 다양하며, 헤드라이트나 테일램프 등의 램프 제어에 사용되는 릴레이, 파워 윈도우나 도어 미러 등의 동작에 사용되는 모터 제어 관련 릴레이 등이 있습니다.
또한, 에어컨이나 뒷유리 히터를 제어하기 위한 릴레이, 배터리 충전에 필요한 회로에 사용되는 것 등 자동차의 전기 회로에서 빼놓을 수 없는 존재입니다.
차량용 릴레이의 특징
그림 1. 일반적인 릴레이 구조 예시
차량용 릴레이의 일반적인 구조는 철심에 에나멜선 코일을 감은 전자석부와 가동 접점 및 고정 접점을 이용한 간단한 구조로, 전자석에 통전하여 가동 접점을 움직여 전기 접점을 개폐하여 전기회로를 제어합니다.
기본적으로 제어 릴레이로서 특별한 구조가 있는 것은 아니지만, 경량화와 내진동성 및 내구성을 고려한 설계가 특징입니다. 자동차의 무게는 연비와 주행 성능에 영향을 미칩니다. 차량용 릴레이 하나하나의 무게는 가볍지만, 한 대의 자동차에는 수많은 차량용 릴레이가 사용되기 때문에 그 무게를 줄이는 것이 중요합니다.
또한, 자동차에 사용되는 전장품은 가전제품과 달리 주행 및 가솔린 엔진 등에서 오는 진동에 항상 노출되어 있습니다. 자동차의 내구성을 높이기 위해서도 내진동성, 내구성이 뛰어난 릴레이가 사용됩니다.
그 외에도 작동 소음이 적다는 것도 장점으로 꼽을 수 있습니다. 파워 윈도우 작동 등 모터 제어에 사용되는 차량용 릴레이는 소형으로 저소음 설계되는 경우가 많다. 또한, 각 자동차 제조사의 사양 요구에 맞춰 대량 생산에 적합한 구조로 되어 있는 것도 특징 중 하나입니다.
차량용 릴레이의 종류
차량용 계전기는 그 구조에 따라 다양한 종류의 계전기가 있습니다.
1. 힌지형 릴레이
전자석에 발생한 전자기력에 의해 철편(가동 접점)을 흡입하고, 그 동작에 따라 접점을 ON/OFF합니다. 그림 1의 릴레이에서 전자석에 통전 중일 때는 철편(가동 접점)이 전자석에 이끌려 a 접점은 ON, b 접점은 OFF가 됩니다. 통전이 끝나면 복귀 스프링의 복원력에 의해 철편은 원래 위치로 복귀하여 a 접점은 OFF, b 접점은 ON이 됩니다.
2. 플런저형 릴레이
그림 2. 플런저형 릴레이 구조 예시
플런저가 전자기력에 의해 흡입되어 코일에 꽂히면 플런저 측에도 전자기력이 발생하여 강한 흡입력을 얻을 수 있습니다. 이 구조는 플런저의 이동 거리를 크게 할 수 있기 때문에 대형 릴레이 접점을 제어할 수 있다는 장점이 있습니다.
사용 예로는 아래와 같은 EV용 릴레이(SMR)가 있습니다. 리드 릴레이는 한 쌍의 자성 리드를 이용한 접점 구조로 되어 있습니다. 코일을 유리관 주위에 감아 리드를 움직여 접점을 ON/OFF하는 방식입니다.
3. EV용 릴레이 (SMR)
그림 3. EV용 릴레이 (SMR) 사용 예시
차량용 릴레이 중에는 EV용 릴레이가 있습니다. 이 릴레이는 SMR(System Main Relay)이라고 불리며, 차량의 고전압 배터리에서 나오는 대전력을 구동용 인버터 등으로 보내는 도중에 고전압 회로에 삽입하여 대전력을 개폐하는 역할을 합니다.
차량이 충돌하면 이 SMR을 제어하여 고전압 배터리를 분리하여 감전 등 2차 재해를 방지하는 역할을 하는데, EV용 릴레이는 고전압의 직류를 단시간에 차단할 수 있어야 하며, 소형화 및 경량화가 요구됩니다.