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Zuhause / Nachrichten / Branchennachrichten / Wie Kfz-Relais funktionieren: Fehler diagnostizieren und den richtigen Ersatz auswählen
Inside an Kfz-Relais : Wie der Schaltmechanismus funktioniert
Ein elektrisches Fahrzeugsystem versorgt selten schwere Lasten direkt über einen Schalter. Stattdessen aktiviert ein Niedrigstrom-Steuerkreis einen kleinen Elektromagneten, der wiederum einen separaten Hochstrompfad schließt. Dieses Gerät ist das Relais und existiert, weil dünne Kabel und kleine Schalter den Strom, der zum Drehen eines Anlassers, zum Antreiben eines Kühlgebläses oder zum Zünden einer Scheinwerferlampe erforderlich ist, nicht sicher leiten können.
Jedes Standardrelais enthält vier Funktionsteile: eine Spule, einen Anker, einen Kontaktsatz und eine Rückholfeder. Wenn an die Spulenanschlüsse Spannung angelegt wird, erzeugt die Spule ein Magnetfeld. Dieses Feld zieht den Anker zum Spulenkern, wodurch die Kontaktpunkte physisch geschlossen werden. Anschließend fließt Strom durch den Hochstromkreis und versorgt die angeschlossene Komponente mit Strom. Wenn die Steuerspannung wegfällt, zieht die Feder den Anker zurück, öffnet die Kontakte und unterbricht die Stromversorgung.
Dieses Design bietet Ingenieuren eine praktische Trennung zwischen Steuerlogik und Stromversorgung. Ein Ankernbrettschalter oder ein Motorsteuermodul muss nur einen Bruchteil eines Ampere an die Spule liefern, während die Relaiskontakte den vollen Laststrom verarbeiten, der manchmal 30 oder 40 Ampere übersteigt. Die Relais fungiert daher als eine Art Stromverstärker, sodass ein kleines Signal eine viel größere elektrische Aufgabe sicher bewältigen kann.
Kernpunkt: Die Relaisklemmen sind nach allgemeiner Automobilkonvention in der Regel mit 30, 85, 86 und 87 nummeriert. Klemme 30 wird an die Batteriespannung angeschlossen, 85 und 86 sind die Spulensteuerstifte und 87 speist die Last. Einige Relais verfügen über einen 87a-Anschluss zum Öffnerschalten.
Warum Relais ausfallen: Erkennbare schlechte Symptome des Starterrelais
Ein Relaisausfall ist in der Regel eher mechanisch oder thermisch als plötzlich. Durch wiederholte Lichtbögen an den Kontaktpunkten wird die Metalloberfläche nach und nach vertieft und aufgeraut, was den Widerstand erhöht und Hitze erzeugt. Spulenwicklungen können sich auch durch Vibrationen, Eindringen von Feuchtigkeit oder längere Einwirkung von Motorraumtemperaturen verschlechtern, was schließlich zu einem offenen Stromkreis oder einem intermittierenden Kontakt führen kann.
Ein defektes Anlasserrelais verursacht einige der auffälligsten Symptome, da das Ergebnis unmittelbar und offensichtlich ist: Entweder das Fahrzeug startet oder nicht.
- Ein einzelnes Klickgeräusch unter dem Armaturenbrett oder im Motorraum beim Drehen des Schlüssels, ohne dass der Anlasser angekurbelt wird
- Intermittierender Start, bei dem das Fahrzeug bei einigen Versuchen normal anspringt und bei anderen versagt
- Völlige Stille ohne Klicken und ohne Kurbeln, was auf eine offene Spule oder einen Verlust der Erdungsverbindung hindeutet
- Ein Relais, das sich bereits nach leichtem Gebrauch spürbar warm oder heiß anfühlt
- An dasselbe Relais angeschlossene Zubehörteile, z. B. das Ansaugen der Kraftstoffpumpe, fallen gleichzeitig mit dem Anlasser aus
| Symptom | Wahrscheinliche Ursache | Gemeinsame Lösung |
|---|---|---|
| Ein Klick, kein Kurbeln | Abgenutzte oder beschädigte Kontakte | Relais austauschen |
| Intermittierender Start | Lockerer Anschluss oder korrodierte Buchse | Kontakte reinigen, Relais neu einsetzen |
| Kein Klicken, kein Kurbeln | Offene Spulenwicklung oder durchgebrannte Relaissicherung | Spulenwiderstand prüfen, Sicherung prüfen |
| Relais überhitzt | Überlastete oder unterdimensionierte Bewertung | Upgrade auf korrekte Stromstärke |
Da mehrere unabhängige Probleme diese Symptome nachahmen können, darunter ein defekter Anlasser selbst oder eine entladene Batterie, lohnt es sich, die Diagnose durch einen direkten Test zu bestätigen, bevor ein Teil ausgetauscht wird.
So überprüfen Sie ein Relais an einem Auto ohne Rätselraten
Das Testen eines Relais ist ein kurzer Vorgang, den die meisten Besitzer mit einem Multimeter und etwa zehn Minuten durchführen können. Das Ziel besteht darin, zwei Dinge getrennt zu bestätigen: dass die Spule mit Strom versorgt werden kann und dass die Kontakte dann ordnungsgemäß schließen.
- Suchen Sie das Relais im Sicherungs- und Relaiskasten. Dies ist normalerweise anhand eines Diagramms auf der Kastenabdeckung oder im Benutzerhandbuch zu erkennen.
- Entfernen Sie das Relais und prüfen Sie die Anschlüsse auf Korrosion, Verfärbung oder verbrannten Geruch, die alle auf einen bestehenden Schaden hinweisen.
- Stellen Sie ein Multimeter auf Widerstandsmodus und messen Sie an den Spulenanschlüssen, normalerweise 85 und 86. Eine gesunde Spule zeigt normalerweise zwischen 50 und 120 Ohm an, der genaue Wert hängt jedoch vom Relaisdesign ab.
- Legen Sie die Batteriespannung mithilfe von Überbrückungskabeln direkt an die Spulenklemmen an, achten Sie dabei auf die richtige Polarität und achten Sie auf ein hörbares Klicken, wenn sich der Anker bewegt.
- Messen Sie bei eingeschalteter Spule den Durchgang an den Lastklemmen, typischerweise 30 und 87. Der Durchgang bestätigt, dass die Kontakte wie erwartet schließen.
- Installieren Sie das Relais neu und testen Sie den ursprünglichen Schaltkreis erneut, um zu bestätigen, dass das Problem durch die Reparatur behoben wurde.
Wenn die Spule keinen Widerstandswert oder einen zu hohen Wert über dem erwarteten Bereich anzeigt, ist die Wicklung offen und das Relais sollte ausgetauscht werden. Wenn die Spule ordnungsgemäß mit Strom versorgt wird, die Kontakte jedoch keinen Durchgang aufweisen, sind die Kontaktflächen defekt und es gilt die gleiche Schlussfolgerung. Ein Relais, das beide Tests besteht, ist höchstwahrscheinlich nicht die Ursache des Problems, da die Diagnose auf die Verkabelung, die Erdung oder die angeschlossene Komponente selbst verlagert wird.
Auswahl eines 12-Volt-Hochleistungsrelais für anspruchsvolle Schaltkreise
Nicht jedes Relais ist für den gleichen Arbeitszyklus ausgelegt. Ein Relais, das eine Deckenleuchte schaltet, verbraucht nur ein paar hundert Milliampere, während ein Relais, das einen Windenmotor, eine Zusatzbeleuchtungsleiste oder einen leistungsstarken Kühlventilator steuert, möglicherweise einen Dauerstrom von weit über 30 Ampere verarbeiten muss. Bei der Auswahl eines 12-Volt-Hochleistungsrelais für diese Anwendungen kommt es darauf an, mehrere Spezifikationen an die tatsächliche Last anzupassen.
| Spezifikation | Warum es wichtig ist |
|---|---|
| Dauerstrombewertung | Muss den stationären Stromverbrauch der angeschlossenen Last überschreiten, nicht nur den Spitzenwert |
| Einschaltstromtoleranz | Motoren und Kompressoren nehmen beim Start einen kurzen Stromstoß auf, der deutlich über dem Nennstrom liegt |
| Kontaktmaterial | Kontakte aus Silberlegierung widerstehen Lochfraß bei wiederholten Hochstromzyklen besser |
| Spule voltage tolerance | Sollte während des Anlassens die Kontakte über den gesamten Spannungsbereich des Fahrzeugs hinweg zuverlässig schließen |
| Gehäuseabdichtung | An Montageorten im Motorraum oder am Unterboden ist das Relais Feuchtigkeit und Staub ausgesetzt |
Die Unterdimensionierung eines Relais für einen anspruchsvollen Stromkreis ist eine der häufigsten Ursachen für vorzeitigen Ausfall. Ein für 20 Ampere ausgelegtes Relais, das an eine 30-Ampere-Last angeschlossen ist, läuft bei jedem Zyklus heiß, wodurch sich der Kontaktverschleiß weitaus schneller beschleunigt, als seine Nennlebensdauer vermuten lässt. Im Zweifelsfall bietet die Auswahl eines Relais, dessen Nennwert deutlich über der berechneten Last liegt und nicht genau darauf liegt, einen nützlichen Spielraum gegen Einschaltstrom und langfristige Verschlechterung.
Koordinierung der Relaissicherung und Schaltungsschutzdesign
Ein Relais steuert den Stromfluss, begrenzt ihn jedoch nicht. Diese Verantwortung obliegt der Relaissicherung, die in Reihe mit dem Lastkreis geschaltet ist. Durch die richtige Koordination zwischen den beiden Komponenten wird verhindert, dass ein Verkabelungsfehler zu einer Brandgefahr wird und nicht nur eine einfach durchgebrannte Sicherung.
Der Sicherungswert sollte unter der sicheren Strombelastbarkeit des Kabels liegen, aber über der erwarteten normalen Last, einschließlich kurzer Einschaltspitzen. Wenn der Sicherungswert zu niedrig ist, kommt es im Normalbetrieb zu Fehlauslösungen. Wenn der Wert zu hoch ist, kann die Verkabelung bei einem Kurzschluss nicht geschützt werden, sodass sich übermäßige Hitze aufbauen kann, bevor der Stromkreis geöffnet wird.
Praktischer Leitfaden: Viele Nachrüst-Relaissätze kombinieren ein 12-Volt-Hochleistungsrelais mit einer Sicherung, die für etwa 80 Prozent der maximalen Dauernennleistung des Relais ausgelegt ist, wodurch Spielraum für Schalttransienten bleibt und gleichzeitig die nachgeschaltete Verdrahtungsstärke geschützt bleibt.
Es lohnt sich auch, sicherzustellen, dass die Sicherung auf der richtigen Seite des Relais positioniert ist. Die Platzierung zwischen der Batterie und Klemme 30 schützt den gesamten Hochstrompfad, einschließlich des Relais selbst, wohingegen die Platzierung erst hinter Klemme 87 die Verkabelung zwischen der Batterie und dem Relais ungeschützt lässt.
Kühlgebläserelais- und Scheinwerferrelaisanwendungen in modernen Fahrzeugen
Zwei der häufigsten Relaisanwendungen in jedem Fahrzeug sind das Kühlgebläserelais und die Scheinwerferrelais, und beide veranschaulichen unterschiedliche Designprioritäten.
Ein Kühlgebläserelais arbeitet normalerweise in einem Arbeitszyklus, der an die Kühlmitteltemperatur gebunden ist, und schaltet sich ein und aus, wenn das Motorsteuermodul oder ein Thermostatschalter einen Luftstrom anfordert. Da Lüftermotoren beim Starten aus dem Ruhezustand einen erheblichen Einschaltstrom erzeugen, benötigt das für diesen Schaltkreis ausgewählte Relais Kontakte mit einer Nennleistung, die weit über der Dauerstromaufnahme des Lüfters liegt. Durch wiederholtes Ein- und Ausschalten während der Lebensdauer des Fahrzeugs hat die Kontakthaltbarkeit außerdem Vorrang vor fast allen anderen Spezifikationen.
Scheinwerferrelais dienen einem anderen Zweck. Anstatt häufig mit dem Fahrrad zu fahren, bleiben sie während einer einzelnen Fahrt normalerweise für längere Zeiträume geschlossen, manchmal stundenlang. Hier sind die Zuverlässigkeit der Spule und der stabile Kontaktwiderstand bei Dauerstrom wichtiger als die Haltbarkeit der Zyklenzahl. Durch die Verlegung der Scheinwerfer durch einen speziellen Relaiskreis statt direkt durch den Scheinwerferschalter wird außerdem der Spannungsabfall an den Schalterkontakten reduziert, was die Scheinwerferhelligkeit im Vergleich zu einem serienmäßigen, nicht weitergeleiteten Verkabelungspfad spürbar verbessern kann.
| Bewerbung | Pflichtmuster | Primäre Designpriorität |
|---|---|---|
| Kühlerlüfterrelais | Häufiges Ein-Aus-Fahren | Kontakthaltbarkeit bei wiederholtem Schalten |
| Scheinwerferrelais | Langer, durchgehender Verschluss | Stabile Spule und geringer Kontaktwiderstand im Laufe der Zeit |
Relaistypen im Überblick: eine Vergleichstabelle
Die Relay-Terminologie kann verwirrend sein, da mehrere Konfigurationen überlappende Anwendungsfälle aufweisen. Die folgende Tabelle fasst die häufigsten Typn zusammen, die in der Automobilverkabelung vorkommen.
| Type | Konfiguration | Typische Verwendung |
|---|---|---|
| SPST | Eine Stange, ein einziger Wurf | Einfache Ein-Aus-Schaltungen wie Lüfter oder Hupen |
| SPDT | Einzelstange, Doppelwurf | Schaltkreise, die einen normalerweise geschlossenen Backup-Pfad benötigen |
| DPDT | Doppelte Stange, doppelter Wurf | Umkehrung der Polarität, z. B. Motorrichtungssteuerung |
| Einrastend | Hält den Zustand ohne kontinuierliche Spulenleistung | Anwendungen mit geringem Standby-Strom |
| Festkörper | Keine beweglichen Kontakte | Hochzyklische Schaltkreise, die ein geräuschloses, verschleißfreies Schalten erfordern |
Bei den meisten Pkw-Verkabelungen decken Standard-SPST- oder SPDT-Relais die überwiegende Mehrheit der Anwendungen ab, während spezielle Konfigurationen eher in High-End-Zubehörinstallationen oder elektrischen Systemen von Industriefahrzeugen zum Einsatz kommen, wo die Lebensdauer und die Stromanforderungen extremer sind.
Häufig gestellte Fragen
F1: Wie kann ich ohne Multimeter feststellen, ob ein Relais defekt ist?
Der Austausch gegen ein identisches Relais mit derselben Stromstärke aus einem weniger kritischen Stromkreis, wie z. B. der Hupe oder dem Klimaanlagenrelais, ist ein zuverlässiger Feldtest. Wenn sich das Symptom mit dem Relais bewegt, bestätigt es den Fehler.
F2: Kann ein defektes Relais andere Komponenten beschädigen?
Ja. Ein geschlossenes Relais kann den kontinuierlichen Stromfluss zu einer Komponente aufrechterhalten, was zu Überhitzung oder vorzeitigem Verschleiß führt, während ein Relais mit hohem Innenwiderstand einem Motor die Spannung entziehen kann, die er für den ordnungsgemäßen Betrieb benötigt.
F3: Warum klickt mein Relais, aber die Komponente funktioniert immer noch nicht?
Ein hörbares Klicken bestätigt, dass Spule und Anker funktionieren, es bestätigt jedoch nicht, dass die Kontakte ordnungsgemäß leiten. Lochfraß oder verbrannte Kontakte können normal klicken, ohne dass ausreichend Strom fließt.
F4: Sind alle Kfz-Relais austauschbar?
Nur wenn Spulenspannung, Pinbelegung und Nennstrom übereinstimmen. Der physische Einbau in dieselbe Steckdose garantiert keine elektrische Kompatibilität, insbesondere bei Hochleistungsanwendungen.
F5: Wie lange halten Kfz-Relais normalerweise?
Die Lebensdauer hängt stark von der Zyklenfrequenz und der Belastung ab. Ein wenig genutztes Relais kann die Lebensdauer des Fahrzeugs überdauern, während eines in einem Schaltkreis mit hoher Zyklenzahl, wie zum Beispiel ein Kühlgebläse, möglicherweise lange vor anderen elektrischen Komponenten ausgetauscht werden muss.
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