高壓直流繼電器的案例
電動汽車用高壓直流繼電器選型與匹配
來源 | 電動學堂
作者：東風汽車公司技術中心
引言
繼電器作為控制各高壓回路通斷的關鍵部件，是電動汽車高壓安全的重要保障，良好的繼電器設計、匹配選型能夠有效提高車輛的安全性能。
目前幾個主流繼電器廠家所提供的產品的額定工作電壓通常為DC12~1000V,目前電動汽車電壓平臺主要在48~800V，繼電器基本能夠滿足車輛電壓的需求。
然而，繼電器額定工作電流選擇的自由性較差，不同額定電流的繼電器產品的性能差異較大。因此，了解不同規格、不同廠家繼電器中存在的差異，根據系統工作特性對繼電器進選型匹配對車輛的安全性尤為重要。
1. 高壓直流繼電器工作原理
如圖1所示，高壓直流繼電器主要由線圈、銜鐵、觸點、滅弧室、彈簧、外殼等部位組成。目前電動車用繼電器需具有帶載切斷功能。由于帶載切斷過程中會產生高溫高壓電弧對繼電器的觸點造成損傷，導致觸點粘連，嚴重時還會導致繼電器爆炸，嚴重影響電動汽車的安全。為降低電弧對繼電器觸點的傷害，車載高壓直流繼電器的觸點一般都置于滅弧室內。在大多數情況下，滅弧室內采用真空、氫氣或其他混合氣體作為絕緣介質，雖然以氫氣和其他氣體適當混合的氣體作為絕緣介質不如真空型或六佩化硫型繼電器器那樣具有高絕緣性和低泄露電流，但氫氣具有還原性可以有效預防觸點氧化，并且其優異的導熱性也容易降低電弧產生過程中觸點的溫升高，從而保護觸點滅弧室通常還會結合電磁吹弧的方式來加強滅弧能力，但繼電器設計過程中滅弧磁場的分布位置不同，有的繼電器的高壓觸點是存在正負極之分的。若使用過程中高壓正負極接反的話，反而會降低繼電器的帶載切斷能力，這是在使用過程中需要注意的。
2.
展開 電動車高壓繼電器粘連失效機理分析
3結束語
高壓繼電器粘連問題是一個系統問題，與整車高壓回路、低壓回路、控制策略以及繼電器本身息息相關。在設計階段，需要從整車系統層面去考慮，設計符合要求的高壓回路，再從系統架構要求分解到繼電器選型。其次，針對繼電器本體的設計，需要將可能的失效模式做好潛在失效模式與效應分析（
FMEA），從設計端進行優化。高壓繼電器是電動車系統高壓的一部分，而電動車系統的高壓安全設計又是一個復雜和長期技術積累的過程，需要廣大技術人員一同努力推進，使其不斷走向成熟。
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展開 電動車高壓繼電器粘連失效機理分析及排查思路
2.3高壓回路中存在大電流
整車運行時，若某個高壓部件存在異常，可能會出現高壓回路中產生大電流。當其超過繼電器能承受的電流，則會出現粘連，
此時可能還會伴隨一些衍生故障，例如回路中的熔絲發生熔斷現象等。在實際故障處理中，出現過空調短路或者MCU直通故障，回路中產生大電流，導致繼電器粘連，同時伴隨著熔斷器熔斷等現象（圖3）。短路造成的繼電器粘連，一般表現為觸點燒蝕嚴重，同時腔體內陶瓷表面存在蒸散物及濺射物。該故障的原理可以參照短路粘連失效原理。
2.4繼電器驅動電路功率不足或繼電器驅動電路異常通斷
若繼電器驅動電路功率設計余量過小，則可能會無法維持繼電器的閉合狀態，出現帶載切斷；或者會存在繼電器彈跳等情況，
出現帶載斷開以及無預充閉合。同樣，若驅動電路存在問題，出現異常通斷的情況，也會出現帶載斷開以及無預充閉合的現象。
2.5繼電器本體存在異常
繼電器本體有異常也會導致繼電器粘連。例如，當繼電器結
構中存在線束插接部分，或者線圈繞組與線束需要焊接時，在插接或者焊接不到位時，則會出現繼電器無法閉合、延時閉合或者彈跳等現象。當出現繼電器延時閉合時，相當于回路無預充即閉合繼電器，對應的故障模式為容性接通粘連
；而出現繼電器彈跳時，相當于帶載切斷加上無預充閉合，其粘連的可能性會更大。
2.6繼電器觸點存在異物
當觸點存在金屬異物時，閉合瞬間可將異物熔化，造成繼電器產生粘連。若是非金屬異物，則可能會造成繼電器閉合后無法接通。當通過電流較小時，觸點間被污染所形成的表面膜會使接觸電阻不穩定，觸點接觸不良會造成間歇性通斷，在沒有預充的情況下會造成繼電器粘連。根據項目經驗，繼電器異物來源有生產環境粉塵，也有在繼電器生產環節中產生的一些部件碎屑等。
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高壓繼電器粘連問題是一個系統問題，與整車高壓回路、低壓回路、控制策略以及繼電器本身息息相關。在設計階段，需要從整車系統層面去考慮，設計符合要求的高壓回路，再從系統架構要求分解到繼電器選型。其次，針對繼電器本體的設計，需要將可能的失效模式做好潛在失效模式與效應分析（
FMEA），從設計端進行優化。高壓繼電器是電動車系統高壓的一部分，而電動車系統的高壓安全設計又是一個復雜和長期技術積累的過程，需要廣大技術人員一同努力推進，使其不斷走向成熟。
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高壓繼電器的作用實時監測電力系統，發揮著控制的重要作用
在電力系統中，高壓繼電器是一種至關重要的設備，它發揮著不可或缺的作用。高壓繼電器主要在高壓環境下工作，其首要任務是保護電力系統，確保設備的安全運行，防止因過載、短路等故障引起的重大事故。
一、高壓繼電器的作用
（1）保護功能：高壓繼電器能夠實時監測電力系統的運行狀態，一旦發現異常，如電流、電壓超出設定范圍，設備會立即切斷電源，防止設備受到損壞，甚至防止火災等安全事故的發生。
（2）控制功能：除了保護功能，高壓繼電器還具備控制功能。它可以按照預設的程序，自動控制電路的通斷，實現遠程控制和自動化管理，提高電力系統的運行效率。
二、高壓繼電器的應用
高壓繼電器廣泛應用于電力、化工、交通等各個領域。在電力系統中，高壓繼電器主要用于保護發電機、變壓器、輸電線路等重要設備；在化工領域，高壓繼電器主要用于控制和保護各種復雜的生產過程；在交通領域，高壓繼電器主要用于控制和保護鐵路、公路等交通設施的供電系統。
三、高壓繼電器的未來發展
隨著科技的不斷進步和電力系統的日益復雜化，高壓繼電器的性能和功能也在不斷升級和完善。未來，高壓繼電器將更加智能化、自動化，能夠更好地適應各種復雜環境和應用需求。同時，隨著環保意識的提高，高壓繼電器的節能、環保性能也將得到進一步提升。
高壓繼電器是電力系統中不可或缺的重要設備，它發揮著保護和控制的重要作用。隨著科技的發展和應用的深化，高壓繼電器的性能和功能將不斷提升和完善，為電力系統的安全、穩定運行提供更加可靠的保障。讓期待高壓繼電器在未來能夠發揮出更大的潛力，為人類的生產和生活提供更加優質的服務。
文章來源：https://www.zhboyang.com/news/xydt/5710.html
展開 一文搞懂車規級碳化硅模塊
軸電壓的產生：
電機控制器供電為變頻電源，含有高次諧波分量，逆變器、定子繞組、機殼形成回路，產生感應電壓，稱為共模電壓，在此回路上產生高頻電流。由于電磁感應原理，電機軸兩端形成感應電壓，成為軸電壓，一般來說無法避免。
轉子、電機軸、軸承形成閉合回路，軸承滾珠與滾道內表面為點接觸，若軸電壓過高，容易擊穿油膜后形成回路，軸電流出現導致軸承腐蝕；
800V的逆變器應用SiC，導致電壓變化頻率高，軸電流增大，軸承防腐蝕要求增加；
同時，由于電壓/開關頻率增加，800V電機內部的絕緣/EMC防護等級要求提升。
高壓直流繼電器：高性能要求驅動附加值，
單車價值量提升
需求具有高確定性，800V下產品性能要求提高，附加值提升：
高壓直流繼電器作為自動控制開關元件，起到高壓電路控制和安全保護作用，新能源車對高壓直流繼電器具有剛性需求；
800V平臺電壓電流更高、電弧更嚴重，對高壓直流繼電器耐壓等級、載流能力、滅弧、使用壽命等性能要求提高，產品需要在觸點材料、滅弧技術等多方面改進，附加值提高。
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