Przekaźniki to małe podzespoły elektryczne (przełączniki elektromagnetyczne), stosowane w każdym współczesnym samochodzie. Przekaźniki samochodowe mają kluczowy wpływ na działanie instalacji elektrycznej pojazdu i wszystkich odbiorników prądu w samochodzie. Ich awaria może skutecznie unieruchomić samochód.

W naszym artykule poruszymy takie zagadnienia jak:

• Czym jest przekaźnik samochodowy?
• W jakim celu stosuje się przekaźniki w instalacji elektrycznej auta?
• Budowa przekaźnika samochodowego

Po co stosuje się przekaźniki w instalacji elektrycznej samochodów?

Instalacje elektryczne współczesnych samochodów są bardzo mocno rozbudowane. Liczba odbiorników prądu jest duża. Można tu zaliczyć:

• Sterowniki, w tym główny komputer sterujący, komputer silnika, sterownik systemów bezpieczeństwa SRS, sterownik systemów komfortu;
• Rozruszniki elektryczne silnika;
• Układ zapłonowy w silnikach benzynowych i układ wspomagania rozruchu w silnikach diesla;
• Elektryczne pompy paliwa;
• Oświetlenie zewnętrzne, kierunkowskazy, oświetlenie wewnętrzne;
• Tablice przyrządów, monitory, wyświetlacze, podświetlenie;
• Wycieraczki;
• Ogrzewanie (wentylatory i sterowanie);
• Czujniki różnych rodzajów;
• Elementy wykonawcze, np. siłowniki szyb.

W przypadku samochodów osobowych niemal każdy element (z wyjątkiem nielicznych, jak świece żarowe 5V, niektóre multimedia) zasilany jest prądem o napięciu 12 V. Jednak każdy podzespół potrzebuje prądu o innym natężeniu.

• Zużycie prądu na postoju zazwyczaj zawiera się w przedziale od 0,03 do 0,05 A, w tym czasie pracuje pamięć sterowników, centralny zamek, a także alarm samochodowy;
• Uruchomiony alarm samochodowy, z włączoną syreną, potrzebuje prądu o natężeniu od 1 do 3 A.
• Silnik spalinowy, pracujący na biegu jałowym, potrzebuje prądu o natężeniu od 20 do 40 A, który zasila sterownik, czujniki, pompę paliwa, układ zapłonowy albo układ wspomagania rozruchu ze świecami żarowymi.
• Siłownik elektrycznie sterowanych szyb i elektrycznie podgrzewane siedzenia wymagają prądu o natężeniu 3 A.
• Wycieraczki samochodowe potrzebują prądu o natężeniu od 2 do 10 A, w zależności od prędkości ich pracy.
• Klimatyzacja uruchomiona na pełną moc potrzebuje prądu o natężeniu od 20 do 30 A.
• Przednie reflektory samochodowe, z żarówkami halogenowymi zazwyczaj wymagają prądu o natężeniu od 10 do 12 A.

Przekaźniki samochodowe znacząco upraszczają budowę instalacji elektrycznej auta i czynią ją bezpieczniejszą. Instalacja elektryczna bez przekaźników wyglądałaby następująco:

• Źródło energii elektrycznej (akumulator/alternator/ lub akumulator/bateria trakcyjna/bateria niskiego napięcia) – włącznik – bezpiecznik – odbiornik prądu. Dodatkowo trzeba by zastosować na całej długości gruby przewód, zapewniający przepływ prądu o dużym natężeniu, np. 20 A. Włączniki byłyby narażone na przepływ prądu o dużym natężeniu, który powodowałby ich przyspieszone zużycie.

Instalacja elektryczna z przekaźnikiem wygląda następująco:

• Źródło energii elektrycznej (akumulator/alternator/ lub akumulator/bateria trakcyjna/bateria niskiego napięcia) – cienki przewód – włącznik – cienki przewód – przekaźnik.

Drugi obwód: źródło energii elektrycznej (akumulator/alternator/  lub akumulator/bateria trakcyjna/bateria niskiego napięcia) – gruby przewód – przekaźnik – gruby przewód – odbiornik prądu.

Zastosowanie przekaźników sprawia, że w instalacji jest mniej grubych przewodów, włączniki są bardziej trwałe, nie przepalają się styki, istnieje mniejsze prawdopodobieństwo uszkodzenia instalacji, można zastosować prostsze, a co za tym idzie, tańsze włączniki. Poza tym zmniejsza się zużycie prądu, co zmniejsza obciążenie alternatora w samochodzie spalinowym / baterii trakcyjnej w aucie elektrycznym.

Czym jest przekaźnik samochodowy?

Przekaźniki są masowo stosowane w instalacjach elektrycznych na całym świecie, w szeregu urządzeń. Przekaźnik samochodowy to przełącznik elektromagnetyczny, który można sterować za pomocą słabego sygnału, zasilanego prądem o niskim natężeniu. Dzięki temu przekaźnik samochodowy może otworzyć i zamknąć obwód elektryczny, przez który płynie prąd o wysokim natężeniu do odbiornika.

Gdzie montuje się przekaźniki w samochodzie?

• W skrzynce bezpieczników pod maską auta;
• W skrzynce bezpieczników pod kierownicą (albo po stronie pasażera);
• W skrzynce bezpieczników w bagażniku (dodatkowa, trzecia skrzynka, stosowana w samochodach elektrycznych i hybrydowych.

Jaką budowę ma przekaźnik samochodowy?

Przekaźnik samochodowy wygląda jak mała kostka z tworzywa. W dolnej części znajdują się metalowe styki, które wsuwa się w miejsce montażu przekaźnika. Przekaźnik elektromagnetyczny składa się z dwóch zasadniczych części:

• Przełącznika elektromagnetycznego;
• Przełącznika elektrycznego.

Przełącznik elektromagnetyczny składa się cewki (uzwojenie z drutu miedzianego na szpuli z materiału izolacyjnego), rdzenia ferromagnetycznego, jarzma ferromagnetycznego i ruchomej zwory ferromagnetycznej.

Przełącznik elektryczny zbudowany jest ze sprężyn metalowych, styków, popychacza, płytki stykowej i złącz montażowych. Całość zamknięta jest w obudowie przeciwpyłowej, wykonanej z tworzywa.

Jak działa przekaźnik w praktyce?

• Kierowca porusza dźwignią pod kierownicą, aby uruchomić określony odbiornik prądu (np. wycieraczki). Prąd o niskim natężeniu płynie do przekaźnika.
• Prąd trafia do cewki, w której powstaje siła elektromagnetyczna. Cewka zmienia się w elektromagnes. Siła elektromagnetyczna porusza zworę.
• Nacisk ze strony zwory powoduje styków.
• Przekaźnik zamyka obwód elektryczny i prąd o wysokim natężeniu płynie do silnika wycieraczek.
• Kierowca wyłącza wycieraczki. Prąd o niskim natężeniu przestaje płynąć do przekaźnika. Pole magnetyczne cewki zanika. Zwora wraca na swoje miejsce. Styki rozwierają się. Prąd przestaje płynąć do odbiornika. Urządzenie przestaje pracować.

Przekaźniki są oczywiście również aktywowane przez sterowniki, np. sterownik silnika, sterownik świec żarowych itd.

Rodzaje przekaźników stosowanych w instalacji samochodowej auta

• Przekaźnik zwierny (NO) – działa tak samo, jak opisany powyżej. Styki zamykają się po aktywacji. Stosowany np. do aktywacji oświetlenia, klimatyzacji, elektrycznie sterowanych szyb.
• Przekaźnik rozwierny (NC) – działa odwrotnie. Styki są w nim zamknięte. Otwierają się po aktywacji. Stosowany np. do zasilania alarmów samochodowych i blokad. Po wysłaniu sygnału przerywa obwód.
• Przekaźnik przełączający (SPDT), który przełącza pomiędzy dwoma obwodami. Stosowany np. do zasilania kierunkowskazów oraz elektrycznie sterowanych szyb.

Przekaźniki w samochodach hybrydowych HEV/PHEV oraz elektrycznych EV

W samochodach zelektryfikowanych stosuje się dwa rodzaje przekaźników:

• Standardowe, niskonapięciowe, 12 – voltowe, pełniące podobne funkcje jak w autach spalinowych;
• Wysokonapięciowe, wykorzystywane do zasilania silnika albo ładowania baterii.

W samochodach elektrycznych i hybrydowych nowych generacji coraz częściej stosuje się przekaźniki półprzewodnikowe. To specjalny rodzaj przekaźników, które nie mają mechanicznych części (jak zwory, sprężyny). Dzięki temu są bardziej niezawodne.

Ile przekaźników jest w typowym samochodzie?

• Auto z silnikiem benzynowym/diesla klasy kompaktowej – od 10 do 20 przekaźników niskonapięciowych
• Auto z silnikiem benzynowym/diesla klasy E – od 20 do 40 przekaźników niskonapięciowych
• Samochód hybrydowy Toyota Prius, Ford Escape Hybrid – od 30 do 40 przekaźników niskonapięciowych i od 3 do 5 przekaźników wysokonapięciowych
• Samochód elektryczny Tesla Model 3 – do 20 przekaźników niskonapięciowych i do 4 wysokonapięciowych.

Czy przekaźniki się psują?

Tak, przekaźniki ulegają awariom. Każdy z przekaźników elektromagnetycznych ma określoną wytrzymałość. Zużycie przekaźnika może zostać przyspieszone przez drgania, wilgoć, przedostawanie się do niego zanieczyszczeń, niewłaściwy montaż. Także jakość wykonania ma wpływ na trwałość przekaźnika.