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汽车|新能源汽车高压直流继电器技术发展趋势及设计理念


来源 | 线束工程师
随着国家新能源汽车战略的快速推进和实施 ， 新能源汽车正逐渐渗入到普通群众的视野中来 ， 新能源汽车高压技术经历了2016年的调整 ， 2017年整个行业迎来快速发展期 ， 2017-2020年是新能源汽车高压技术产品快速增多、市场高速发展的阶段 ， 由此对新能源相关的技术和产品的性能和质量要求也必将提升 。
新能源汽车一般采用高压电池组为电动车提供动力驱动 ， 为保证电气系统正常通断 ， 在电动汽车的电池系统和电机控制器之间需配置高压直流继电器（图1所示） ， 当系统停止运行后起隔离作用 ， 系统运行时起连接作用 ， 当车辆关闭或发生故障时 ， 能安全的将储能系统从车辆电气系统中分离 ， 起到分断电路的作用 ， 因此 ， 高压直流继电器是新能源汽车关键安全器件 ， 如果没有它 ， 电动车将不能启动、行驶及停车 。 目前 ， 乘用车的工作电压一般为370V以上 ， 大巴车将达到576V以上 ， 远高于传统汽车的12V/24V ， 如此高的工作平台电压 ， 要求高压直流继电器产品需具备良好的耐高压、抗冲击和分断能力的特点 ， 本文将针对新能源汽车用高压直流继电器进行剖析 ， 探寻其技术发展趋势及设计理念 。
汽车|新能源汽车高压直流继电器技术发展趋势及设计理念
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图1 高压直流继电器在新能源汽车中的应用
一、 高压直流继电器的基本功能
作为新能源汽车中关键的安全器件——高压直流继电器 ， 需具备耐高压、耐负载、抗冲击、灭弧能力强和分断能力强的基本功能 。
1. 耐高压
新能源电动汽车的工作平台电压都较高 ， 乘用车的工作电压一般为370V以上 ， 大巴车将达到576V以上 ， 远高于传统汽车的12V/24V ， 因此要求其配套的高压直流继电器能够承受较高的工作电压和高压带载中可靠的闭合与分断 。
2. 耐负载能力强
新能源乘用车和大巴车的电动机额定功率一般为30KW和80KW以上 ， 峰值达到60KW和160KW以上 ， 按上述提到的电压平台来看 ， 其电流将分别达到200A和300A左右 ， 在产品性能、成本的双重压力下 ， 要求相同的体积下 ， 产品的耐负载能力强 ， 同时还要具备额定负载电流数倍的瞬时过载能力；或者在相同的耐负载能力下 ， 产品的体积越小越好 。
3. 抗冲击
新能源汽车用高压直流继电器不仅要具备耐受较高的电压和承载足够电流的基本功能 ， 还要抵抗闭合瞬间电容性负载巨大电流的冲击 ， 这个电流一般是负载额定电流的数倍至数十倍等 ， 常规的继电器都无法承受这一瞬间电流的冲击 ， 这个冲击电流的危害就是极易导致继电器触点粘联 ， 继电器触点分离失效 ， 电源切断失控 ， 严重时可造成车毁人亡等安全事故 ， 危害极大 。 因此新能源车用的直流继电器产品应具有良好的抗冲击性能 。
4. 灭弧能力强
电弧是继电器触点闭合与分断动作过程中不可避免的问题 ， 它大大降低了继电器触点的使用寿命 。 采用一些特殊的快速灭弧手段降低电弧能量 ， 减少对继电器触点的损害 ， 延长产品的使用寿命 。 因此 ， 灭弧能力强也是继电器需具备的基本特点 。
5. 分断能力强
汽车在运行过程使用工况复杂 ， 在紧急情况下 ， 如电气系统短路时 ， 回路中的瞬间电流骤升 ， 此时要求继电器在极限大电流下能够顺利的切断电路 ， 而不发生触点粘连或继电器爆炸等异常状况的发生 ， 防止电池过放短路起火或爆炸的安全危害 ， 这就要求继电器触点具有良好的抗冲击和抗粘连的能力 。
二、 发展趋势
除上述提到的高压直流继电器的基本功能外 ， 新能源汽车高压直流继电器将朝着轻量化、节能、智能化、低成本方向发展 。
1. 轻量化
据统计 ， 约70%的能量用在车身的重量上 ， 若汽车的重量降低10% ， 则能量使用效率可提高6-8% ， 能量使用效率的提高意味着续航里程会有相应的提升 ， 这将对新能源汽车的推广使用具有积极的促进作用 。 然而降低新能源汽车的整车重量不单纯是整车厂的责任 ， 是新能源汽车供应链上的每一个零部件供应商应该肩负的责任 。


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