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BMW E46のアクセサリー電源(FET リレー)

BMWに限らず欧州車のシガーライターソケット電源は常時接続がほとんどです。なので、後付けの電装アイテムを取り付ける場合、アクセサリー電源を引いて来る必要がありますが、皆さんどのように配線しているのでしょうか?

シガーライターソケットは、初めからかなり電流が流れるような(10Aぐらいでしょうか?)配線がされているのと大本にヒューズが入っているので、キーオフで、電源が切れるならば、シガーライターソケットの裏側から配線を分岐してアクセサリー電源を引いて来るのが一番楽かと思います。

あまり調べたことがないのですが、定番としては助手席側にあるヒューズボックスのヒューズの足から引っ張ってきたりしているんでしょうか?

運転席周りの電装アイテムも結構増えてくるとヒューズボックスから分岐だけでは、容量的な問題も発生しますし、配線もある程度しっかりしたものでないとショートや容量不足によるケーブルの発火などの火災の原因になったりします。

以前、BMWの集まりに参加していた方から聞いた話ですが、電装アイテムを自分で取り付けたらケーブルが焼けて煙が出たことがあり、それからは自分で行わないで自動車屋に頼むようにした...とうい話を聞いたことがあります。あまり安易な取り付けは危険な場合もありますので注意が必要です。


自分は、現在、カーナビ、増設シガーライター(3個口)、先日取り付けたドライブレコーダー電源などを、カーステレオの裏のコネクターに来ているアクセサリー電源を引っ張ってきて、リレーを反してシガー電源(常時接続)から電源を引いています。


アクセサリー電源用リレー

アクセサリー電源用リレー回路図


自分はヒューズボックスのヒューズの足からの分岐が好きではありません。以前、E46の方の電装系装備を手伝ったときにヒューズの根本が黒く焼けているのを見たことがあるためです。ヒューズは切れたことが無い、大容量流しているわけじゃないんですが、接触不良でも起こしていたんでしょうか?

そんな理由から、わざわざリレーを使っていますが、使用しているリレーは10Aぐらい流せて、なるべく高いインピーダンス物を選択していますが、それでも消費電力、接点抵抗(繰り返し使うことにより増していきやすい)が気になってはいました。
あと昨年、車検前のバッテリー交換前に気が付いたのですが、キーオンにした直後、電位が低いと、時々リレーがバタつくことがあり、コンデンサーでも入れて何か対策しようと思っていました。

そんな中で、最近FETリレーなるものをネットで見つけ、「時代的にやっとそうなったのか...」なんて思ったりしていましたが、今回アクセサリー電源のリレーをFET化してみることにしました。

そもそも、FET、電界効果トランジスタ型トランジスターが大電流を流せるようになり、名称がパワーMOS FETなんて呼ばれる物が世の中に出始め、簡単に購入できるようになったのが32年前。自分が高校生の頃でした。23歳のとき大学院の研究室でNECのディバイスブックを処分するとのことで、沢山ある中からパワーMOS FETのディバイスブックだけ貰ってきた覚えがあります。
パワーMOS FETとの初めての出会いは、当初、ラジコンカーの電動アンプ(駆動モーターを制御する)でした。海外製でパワーMOS FETをパラレルに接続して200A近く流すという、当初では桁外れなスペック。おまけに内部抵抗が非常に小さく、従来のパワートランジスタと比較して、こんなに効率がよい物が世に出てきて大喜びした覚えがあります。

自分の車の購入当初、DMEの中の回路を調べたときシーメンスやBOSCHなどのDMEは、普通のパワートランジスタが使われていて「古い設計のままなんだな~」「自動車業界は遅れてるなー」なんて偉そうに思ったのが、今から16,17年前ですかね?笑

多分、E46などのDMEは自動車でのパワーMOS FETの実績がなかったのか、古い設計のままで、「まあ、そのうちパワーMOS FETに置き換えるのが当たり前になるだろうなー」なんて思ってました。

BMWもE90ぐらいのDMEからは、設計が新しくなり、メカニカルリレーではなくパワーMOS FETによる制御になっているようです。いまのトヨタ車なんかじゃ当たり前みたです。自分からしてみれば、30年近く前からこれだけ効率が良いディバイスがあったにも関わらず使っていないことが不思議なぐらいでした。まあ、エコだの、地球温暖化なんて騒ぎ始めた頃から自動車業界もパワーMOS FETに移行してきた感じなんですかね?
車とパワーMOS FETに関する記事は、こんな記事もあったりします。


パワーMOS FETとの思いで話は置いといて、FETリレーの話です。

最近ではアクセサリーパーツとしてエーモン工業さんからなどもFETリレーが販売されています。(あまり大電流は流せないようです。)
今回、秋葉原で入手可能で価格の安くて大電流を流せるパワーMOS FETを入手してきました。車電装は、基本的にグランド接地なので、Pチャンネル型のパワーMOS FETじゃないとダメかなっと思ったのですが、Nチャンネル型の方が種類も豊富で、入手しやすいので、実験レベルでNチャンネル型のパワーMOS FETを購入してきました。


Nチャンネル型 パワーMOS FET
使用したFETは、秋月電子で売っていたFKI 0651。60V/69Aも流せて、内部抵抗は、4.9mΩ。実際、流す電流は多くて1~4A程度ですが、FETを発熱させたくないので69Aも流せるパワーMOS FETを選択しました。


Nチャンネル型 パワーMOS FETリレー回路図


回路図は非常にシンプルでアクセサリー電源(+)が入ったらシガーライターソケットから引いてきた電源が流れるだけのものです。(単なるスイッチ)グランド接地回路のPチャンネル型一石で回路を組むと、スイッチ(入力)となる部分はグランドに落とすしかないので(すなわち、スイッチをアースに接続するとオン。これではアクセサリーオンで使えない。)、シンプルにするには、Nチャンネル型で作成する方が楽とうい安易な発想でした。


作成中のNチャンネル型 パワーMOS FET

作成したNチャンネル型 パワーMOS FET
実際に作成して実装してみたところ、シガーソケット、ドライブレコーダーの電源としては上記のNチャンネル型で問題なく使えました。しかしながら、問題があったのはカーナビ。まあ想定はしていたんですが、調べてみるとカーナビのFM VICS用にSony製のFMブースターを反して、カーステレオのアンテナを分岐しているのですが、これが常時グランド接地状態になっているため、Nチャンネル型パワーMOS FETでは駆動することができませんでした。



気を取り直して、今度はPチャンネル型のパワーMOS FETを購入。入力にトランジスタを付けて、アクセサリー電源(ACC)が入るとグランド接地で電流が流れるようにしました。

Pチャンネル型 パワーMOS FET

作成したPチャンネル型 パワーMOS FET

Pチャンネル型 パワーMOS FETリレー回路図


今度は、2SJ334。60V/30A、内部抵抗は、29mΩ。先のNチャンネル型パワーMOS FETと比べるとちょっと内部抵抗大きいですね。それでも30A流れたときの電圧降下は0.87Vです。実際には常時2A以下とした場合、単純にオームの法則で計算すると0.058Vぐらいになるかと思います。

今回アクセサリー電源を入力として、FETリレーで駆動する電装品は、ドライブレコーダー(5V駆動)、シガーライターソケット、カーナビ(5V駆動)、カーナビVICS用FMブースターの4点。シガーライターソケットには、セイワの空気清浄機とパソコン充電用に使うDC-AC100Vコンバーターぐらいなので、最大で使用しても3~4Aぐらいとなるので、FET的には全然余裕です。

昨夜、実装後、雨の中、1時間半ぐらい湾岸クルージング後、作成したFETリレーの表面温度を計測してみたところ、21℃(エアコン温度23℃)でした。実用使用上、問題なさそうです。
FET リレー表面温度計測
今回、なんか非常に安易な発想で、FETリレーを作成してみましたが、車で実装する場合は、グランド接地が基本なので、Pチャンネル型を使うこと鉄則です。リレーと比較すると、極性を選ぶ点が大きな違いですが、電気効率がよくなるので、もし可能だったら他のリレーもFET化してみたいところです。

※ここで紹介している記事、回路図の参考は、自己の責任でお願いします。


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