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最近項(xiàng)目中遇到繼電器粘連的問(wèn)題恩袱，借此機(jī)會(huì)了解了一下有關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，網(wǎng)上發(fā)現(xiàn)這篇文章寫(xiě)的很好，簡(jiǎn)單易理解拯啦，我就收藏了郎逃。

一序目、為什么要監(jiān)測(cè)繼電器狀態(tài)

1.1 一個(gè)事故

在資料中看到這樣一個(gè)案例犀斋。一輛樣車(chē)奏篙，在試運(yùn)行幾天以后的一個(gè)早上润努，試車(chē)員初次上電時(shí)关斜，出現(xiàn)故障，打開(kāi)高壓箱铺浇，發(fā)現(xiàn)熔斷器痢畜，正負(fù)極繼電器全部燒毀，預(yù)充繼電器和電阻沒(méi)有什么損傷随抠。經(jīng)過(guò)逐步分析確認(rèn)裁着，推測(cè)事故的發(fā)生的過(guò)程如下：

前一天傍晚，試車(chē)員駕駛樣車(chē)路試回停車(chē)場(chǎng)拱她，偶然發(fā)生了緊急情況二驰，本應(yīng)該踩剎車(chē)制動(dòng)，情急之下秉沼，除了剎車(chē)還拍了緊急停車(chē)按鈕桶雀。這個(gè)按鈕的權(quán)限很高，可以直接斷高壓唬复。車(chē)子正常停住了矗积，重新上電后，并沒(méi)有什么異常敞咧，開(kāi)回了停車(chē)場(chǎng)棘捣。然后出現(xiàn)前面說(shuō)的早晨上電故障問(wèn)題。

急停開(kāi)關(guān)拍下去以后休建，系統(tǒng)直接斷高壓乍恐，正負(fù)極繼電器被要求先后斷開(kāi)，此時(shí)車(chē)輛高速行駛中测砂，回路中負(fù)荷著較大的工作電流茵烈。表面上看，急停后高壓下電正常（設(shè)計(jì)中沒(méi)有繼電器檢測(cè)功能）砌些，但實(shí)際上繼電器已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p傷呜投；分?jǐn)嗪螅R上重新上電，損傷較嚴(yán)重的正極動(dòng)靜觸頭隨之融焊到一起仑荐。

早晨再次上電雕拼，按照正常策略，應(yīng)該先閉合負(fù)極释漆，再閉合預(yù)充繼電器進(jìn)行預(yù)充悲没。然而正極已經(jīng)是接通狀態(tài)，負(fù)極剛剛接通男图，大電流發(fā)生示姿，熔斷器熔斷，負(fù)極繼電器進(jìn)一步損壞逊笆。下面是一個(gè)簡(jiǎn)圖栈戳，K1預(yù)充電繼電器，K2,正極繼電器难裆；K3負(fù)極繼電器子檀；R預(yù)充電電阻。

1.2? 繼電器狀態(tài)不明確的危害

如果繼電器發(fā)生粘連乃戈，而管理系統(tǒng)并不了解這個(gè)情形褂痰，則有可能發(fā)生前面故障案例中提到的問(wèn)題，繼電器粘連症虑，造成預(yù)充電回路失效缩歪，回路中發(fā)生了大電流沖擊；如果繼電器粘連發(fā)生在系統(tǒng)正在工作的狀態(tài)谍憔，收到斷開(kāi)信號(hào)而不能斷開(kāi)匪蝙，輕則系統(tǒng)不能正常下電，需要維修习贫；重則逛球，在遇到碰撞事故時(shí)不能及時(shí)斷開(kāi)，發(fā)生人員觸電或者增加電池整體熱失控風(fēng)險(xiǎn)苫昌。

如果繼電器的問(wèn)題不是粘連颤绕，只是接觸電阻增大，也會(huì)輕重兩個(gè)極端祟身。后果輕微的情形屋厘，是接觸電阻消耗了電池的能量，使得能量效率降低月而，續(xù)航里程減小议纯；嚴(yán)重的后果父款，接觸電阻大，如果再疊加大電流工作情形，則很可能進(jìn)一步引發(fā)粘連的發(fā)生憨攒。繼電器電阻檢測(cè)還不是太普遍世杀。

二、 繼電器為什么會(huì)粘連

下圖所示肝集，為單一常開(kāi)觸點(diǎn)繼電器瞻坝。參考圖中各個(gè)組成部分的名稱(chēng)，閱讀下文杏瞻。

1 線圈所刀； 2 鐵芯； 3 空氣隙捞挥； 4 銜鐵浮创； 5 動(dòng)觸點(diǎn)； 6 定觸點(diǎn)砌函； 7 彈簧斩披； 8 止擋

繼電器的粘連最容易發(fā)生在閉合階段和剛剛分?jǐn)喽虝r(shí)間又重新閉合的情形下。具體的原因有下面幾類(lèi)讹俊。

負(fù)載電流過(guò)大

某些種類(lèi)的繼電器垦沉，為了提高大電流分?jǐn)嗄芰Γ瑢?dòng)靜觸頭系統(tǒng)設(shè)計(jì)成斥力觸頭仍劈。在正常工作狀態(tài)厕倍，電流比較小，斥力雖然存在耳奕，但與吸合力相比過(guò)于微弱绑青，因而不會(huì)發(fā)揮太大的作用。當(dāng)回路出現(xiàn)短路電流時(shí)屋群，較大的電流使得觸頭之間的斥力能夠協(xié)助機(jī)械機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)速分?jǐn)唷?/p>

當(dāng)系統(tǒng)中承載了超過(guò)繼電器負(fù)荷能力的電流時(shí)闸婴，這種斥力作用也會(huì)變得比較顯著，抵消了一部分動(dòng)靜觸頭之間的接觸壓力芍躏，觸頭之間的電阻增大邪乍，配合大電流，使得觸頭之間的熱量產(chǎn)量增加对竣；大的負(fù)荷電流庇楞，也有可能造成循環(huán)合分的情況，出現(xiàn)短距離拉弧否纬。這些都提高了粘連發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)吕晌。

吸合電壓不穩(wěn)定

電動(dòng)汽車(chē)主回路中常用的繼電器類(lèi)型是常開(kāi)觸點(diǎn)，回路閉合需要給繼電器線圈供電临燃，克服觸頭彈簧的拉力睛驳。線圈電源不穩(wěn)定烙心，產(chǎn)生的吸合力就會(huì)忽大忽小，觸頭之間的電阻也跟著忽大忽小乏沸，甚至出現(xiàn)微小的距離變化淫茵，出現(xiàn)拉弧情形，進(jìn)而發(fā)生前面大電流帶來(lái)的類(lèi)似現(xiàn)象蹬跃，增加融焊幾率匙瘪。

大負(fù)載分?jǐn)?/b>

回路正在大功率工作的時(shí)候，突然斷開(kāi)繼電器蝶缀，是對(duì)繼電器最嚴(yán)酷的考驗(yàn)丹喻。動(dòng)靜觸頭分開(kāi)的瞬間，觸頭表面正處于高溫狀態(tài)扼劈，高電壓擊穿介質(zhì)驻啤，將電子發(fā)射到對(duì)面觸頭表面，形成電患龀场骑冗；電弧的燃燒又會(huì)進(jìn)一步電力周邊介質(zhì)，形成更大的離子通道先煎。只有當(dāng)動(dòng)靜觸頭的距離拉開(kāi)足夠遠(yuǎn)贼涩，弧阻足夠大，回路電流才會(huì)降下來(lái)薯蝎，進(jìn)而熄滅遥倦，達(dá)到真正的斷開(kāi)狀態(tài)。電弧燃燒的過(guò)程中占锯，觸頭表面被損壞袒哥，金屬近似熔融狀態(tài)。即使第一次分?jǐn)嗾７珠_(kāi)消略，如果在短時(shí)間內(nèi)重新閉合堡称，則觸頭非常容易融焊到一起。

在2017年12月10號(hào)的文章《動(dòng)力電池包高壓繼電器怎樣考慮分?jǐn)嗄芰?》中主要討論了繼電器分?jǐn)啻筘?fù)載的問(wèn)題艺演，可以參考閱讀却紧。

三、 怎樣防止繼電器黏連

防止繼電器粘連的發(fā)生胎撤，一方面晓殊，選擇分?jǐn)嗄芰Α⒇?fù)載能力高的繼電器伤提，減小前面所述幾種粘連情形發(fā)生的可能巫俺。更重要的一個(gè)方面是，設(shè)計(jì)合理的上下電流程和運(yùn)行安全策略肿男，盡量避免帶載分?jǐn)嗪痛箅娏鳑_擊情況的發(fā)生识藤⊙庵控制理念不同，關(guān)注的安全項(xiàng)目不同痴昧，管理系統(tǒng)具備的功能不同，策略差距會(huì)比較大冠王，此處僅作為一個(gè)案例赶撰。

高壓上電

整車(chē)控制器接收到ACC信號(hào)，高壓上電過(guò)程啟動(dòng)柱彻。管理系統(tǒng)首先進(jìn)行初始化和自檢豪娜。自檢的內(nèi)容包括系統(tǒng)串并數(shù)，電壓哟楷、電量瘤载、溫度等基本參數(shù)；如果自檢出錯(cuò)卖擅，則發(fā)出故障報(bào)警等待人工處理鸣奔，否則系統(tǒng)判斷自檢步驟完成，進(jìn)入下一步惩阶；

高壓互鎖檢測(cè)挎狸，如果出現(xiàn)連接故障，則報(bào)警断楷，否則進(jìn)入下一步锨匆；

高壓繼電器狀態(tài)檢測(cè)，繼電器均處于常開(kāi)狀態(tài)冬筒，狀態(tài)有誤恐锣，報(bào)警；否則舞痰，進(jìn)入下一步土榴；

按此方式再完成絕緣檢測(cè)，無(wú)故障匀奏，則閉合總負(fù)和預(yù)充繼電器鞭衩，給電機(jī)控制器進(jìn)行預(yù)充電，過(guò)程時(shí)長(zhǎng)一般在幾百毫秒娃善。

當(dāng)電機(jī)控制器并聯(lián)電容電壓達(dá)到設(shè)定值论衍，一般是系統(tǒng)電壓的90%以上，以電壓值為依據(jù)判斷預(yù)充電結(jié)束聚磺。也有按照時(shí)間結(jié)束預(yù)充電過(guò)程的控制策略坯台，但可能會(huì)發(fā)生預(yù)充達(dá)不到要求電壓的情形，需要重新進(jìn)行預(yù)充過(guò)程瘫寝。

系統(tǒng)判斷預(yù)充電過(guò)程結(jié)束后蜒蕾，閉合主正繼電器稠炬，上電過(guò)程結(jié)束。上電之前對(duì)繼電器狀態(tài)及其他高壓安全因素的檢測(cè)咪啡，是避免文章開(kāi)始所描述事故的重要方法首启。

高壓運(yùn)行

電動(dòng)汽車(chē)運(yùn)行過(guò)程中，整車(chē)控制器按照幾個(gè)模式去管理系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)撤摸，起步模式毅桃、正常驅(qū)動(dòng)模式、制動(dòng)模式准夷、失效保護(hù)模式钥飞、空檔模式、充電模式等衫嵌，根據(jù)輸入輸出參數(shù)读宙，判斷參數(shù)符合哪種模式，控制車(chē)輛的整體運(yùn)行狀態(tài)楔绞。

與這些模式并行的高壓安全系統(tǒng)结闸，在車(chē)輛運(yùn)行過(guò)程中，其主要責(zé)任是檢查系統(tǒng)關(guān)注的高壓安全狀態(tài)墓律，比如高壓互鎖狀態(tài)膀估、繼電器狀態(tài)、絕緣電阻等耻讽，并處理相應(yīng)故障察纯。故障處理的方式是否恰當(dāng)，則直接影響繼電器的工作狀態(tài)和使用壽命针肥。

故障斷開(kāi)控制策略

電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)故障有很多種饼记，但在系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成時(shí)，已經(jīng)對(duì)每種故障分配固定的故障等級(jí)慰枕，一般按照2級(jí)或者3級(jí)故障執(zhí)行具则。等級(jí)低的故障，一般采取報(bào)警提示駕駛員即可具帮；中等故障博肋，除了報(bào)警提示以外，系統(tǒng)可能需要執(zhí)行臨時(shí)處理措施蜂厅，比如溫度比較高時(shí)匪凡，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降功率運(yùn)行；遇到故障等級(jí)最高的特殊情形掘猿，為了保護(hù)人員安全病游，節(jié)約處理反饋時(shí)間，則系統(tǒng)有權(quán)限自動(dòng)下電稠通，比如發(fā)生碰撞事故衬衬。

系統(tǒng)自動(dòng)下電過(guò)程中买猖，比較理想的方式是先指令負(fù)載停止工作，再指令繼電器分?jǐn)嘧涛尽Ｈ绻龅讲荒軆扇那樾斡窨兀瑒t只能犧牲繼電器。

在指令繼電器斷開(kāi)過(guò)程中兼砖，還需要考慮繼電器并不能夠執(zhí)行斷開(kāi)動(dòng)作的情形奸远，配合繼電器狀態(tài)檢測(cè)功能，對(duì)不能完成命令的情形必須報(bào)警提示駕駛員讽挟。

高壓下電

正常的下電過(guò)程比較簡(jiǎn)單，先要求負(fù)載停止工作丸冕，再進(jìn)行高壓繼電器斷開(kāi)動(dòng)作耽梅，避免繼電器帶載斷開(kāi)的情形。另外如果動(dòng)力電池溫度過(guò)高胖烛，則繼續(xù)運(yùn)行冷卻程序眼姐，直至達(dá)到可以下電條件，再斷開(kāi)高壓繼電器佩番。

4 怎樣檢測(cè)繼電器狀態(tài)

趙春明在他的文章《電動(dòng)汽車(chē)高壓電系統(tǒng)狀態(tài)參數(shù)在線監(jiān)測(cè)》中介紹了一種繼電器觸點(diǎn)監(jiān)測(cè)方法众旗，按照檢測(cè)方法、應(yīng)用實(shí)例和在線監(jiān)測(cè)的順序表述趟畏。

4.1 檢測(cè)方法

高壓回路繼電器贡歧，有很多種情形都可能造成繼電器的損壞，可以說(shuō)繼電器是高壓回路上的一個(gè)比較脆弱而重要的環(huán)節(jié)赋秀。監(jiān)控繼電器的狀態(tài)利朵，確保它出現(xiàn)故障，不能正常執(zhí)行指令的時(shí)候能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)猎莲，提前處理绍弟，則是高壓安全的重要手段

繼電器狀態(tài)檢測(cè)，當(dāng)前主要有兩種方法著洼，其一是檢測(cè)繼電器線圈帶電情形樟遣；其二是直接檢測(cè)繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)。

方法一身笤，檢測(cè)低壓線圈電壓豹悬，采用直接測(cè)量的方式就可以實(shí)現(xiàn)；

方法二展鸡，原理如下圖所示屿衅。圖中開(kāi)關(guān)K為待測(cè)繼電器，測(cè)量結(jié)果由電壓表顯示莹弊。如果電壓表無(wú)法測(cè)量到輔助回路電源電壓，則繼電器處于斷開(kāi)狀態(tài)；電壓表可以測(cè)得電壓苗踪，則繼電器處于閉合狀態(tài)缩挑。

4.2 方法二的實(shí)際應(yīng)用

作者設(shè)計(jì)了一個(gè)模擬應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)。采用64V鉛酸電池作為主回路電源捺弦，測(cè)量回路選擇12V電池作為輔助電源，R0取200kΩ，實(shí)際測(cè)量結(jié)果如下表所示川梅。測(cè)量結(jié)果顯示，采用這個(gè)測(cè)試方法然遏，可以準(zhǔn)確區(qū)分繼電器的接通和斷開(kāi)兩個(gè)狀態(tài)贫途，并且驗(yàn)證了主回路電流對(duì)電壓測(cè)量值的影響并不顯著。

4.3 在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用

將上述方法應(yīng)用到實(shí)際運(yùn)行的電動(dòng)汽車(chē)中待侵。作者認(rèn)為丢早，當(dāng)電機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)不需要進(jìn)行繼電器監(jiān)測(cè)秧倾，因?yàn)橄到y(tǒng)必然是通路怨酝。只有在母線電流為0時(shí)，系統(tǒng)才需要對(duì)繼電器狀態(tài)進(jìn)行確認(rèn)那先，監(jiān)測(cè)周期500ms农猬；可以檢測(cè)到近似輔助電源，電壓說(shuō)明繼電器閉合售淡；無(wú)法檢測(cè)到近似輔助電源電壓斤葱，繼電器斷開(kāi)。作者的方法已經(jīng)被應(yīng)用于自己的項(xiàng)目勋又。

參考資料

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3 李東艷，電動(dòng)汽車(chē)高壓上下電控制電路及系統(tǒng)研究蹲嚣；

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5 張俊隙畜，總純電動(dòng)汽車(chē)高壓電安全監(jiān)控系統(tǒng)研究抖部；

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（圖片來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)公開(kāi)資料）

愿你出走半生傲宜，歸來(lái)仍是少年…