继电器粘连原因分析①

段海舰 李广义

(1.德纳（北京）电机有限公司 北京 101118；2.通辽市产品质量计量检测所 内蒙古通辽 028000)

1 现象描述

2015年某公司生产纯电动公交车，车辆投入运营近一年，行驶里程在2～5万km之间，出现继电器批量失效故障。通过和驾驶员沟通了解到，车辆运营中，会出现行驶过程中异常掉高压的现象。其中继电器在使用过程中多次出现粘连的情况。

2 继电器故障现象及原因

2.1 故障现象阐述

故障现象：继电器触点粘连，且触点边沿表面发黄严重。粘连有两种情况：（1）继电器上电后触点不导通；（2）触点两端常闭合；从损坏的继电器来看，（1）比（2）的比例约为3:1。且基本是车辆运行到半年以上才开始批量出现继电器粘连故障。我们选择一个出现粘连的电机继电器来做分析，其在解剖前线圈供 24V电压，用万用表测量触点间接触电阻：为无穷大，表示不导通；因此这两个继电器的粘连状，并且为继电器上电后触点不导通。如图1所示。

图1 故障继电器解剖图

图2 示波器采集上电时序

通过对粘连继电器进行解剖发现，继电器的内部触点都出现较为严重的烧蚀现象，动簧片的触头大面积烧蚀，从而导致继电器上电不导通而出现故障。

2.2 故障继电器原因分析

初步分析使触点产生严重烧蚀的故障原因为：继电器在使用过程中存在带有较大电流的带载切断或者预充不合理产生大的冲击电流，带载切断会使动静触头两端存在拉弧，拉弧烧蚀触头使触头产生麻点，减少了触点闭合时的接触面积，增大了触点两端的接触电阻，长时间通电流后触点产生较大温升，同时使触点间产生微小间隙，进一步加速烧蚀以及触头边沿环氧老化，导致漏气，使得分断能力降低，又长期存在带电流带载切断，加快粘接，最后使得触点两边形貌差异较大，无法闭合。

3 带载切断继电器原因分析

导致继电器存在带载切断和大冲击电流的原因较多，分析主要有以下几种原因。

3.1 电机及其控制器

电机控制器的工作特性是大电流，所以如存在带载切断，则对继电器的损坏是最大的，应对继电器的控制更为严谨。当车辆在运行过程中出现较严重系统故障时，整车控制器厂家的控制如果没有做好，使驱动电机还处于驱动或回馈时就切断电机控制器继电器或总正继电器，这时候就存在大电流带载切断了。

图3 示波器采集故障下电时序

3.2 继电器线圈供电电压不稳

在行车过程中，如果铅酸电池 24V 电压供电不稳，或者线路接触不良，出现电压瞬时跌落至 6V 以下再回升，这时候继电器就会存在带载切断又带载闭合的情况。

3.3 预充策略不合理

预充控制策略不合理会导致继电器承受很大的冲击电流和带载吸合，这将严重影响继电器的电气寿命，通过示波器采集上电时序和上位机软件采集上电时序。得知上电过程中不存在问题，先闭合MCU继电器，然后闭合预充继电器，待电压达到一定阈值时，闭合主正继电器，上高压过程结束。

3.4 故障处理策略分析

行车过程中的由于故障导致异常下电的逻辑测试，模拟BMS一级故障，发到CAN总线，模拟行车一级故障时的下电逻辑。车速度约50km/h，司机轻踩刹车，模拟一级故障。一级故障的处理策略是“当报出一级故障后，首先将车速降到30km/h以下，然后延时30s后，首先切断电控继电器，然后切断主正继电器”。通过示波器采集此数据，并且实际对继电器的控制符合逻辑，满足要求[2]。

4 采取的方案措施

4.1 监测触点状态判断继电器切断状态

采集绝缘检测仪和CAN 报文，采集继电器粘连问题严重车辆的报文，长期进行监测判断总正继电器和电机继电器是否存在触点瞬间弹开或带载切断。

4.2 排查故障车低压线路

对高压配电柜内部故障严重部位线路进行排查。定期查询车辆的整车故障信息记录，检查是否存在大的故障记录。

4.3 检查控制策略

必要时需要整车厂要求整车控制器厂家，更改上高压过程对继电器的控制策略或控制时序[3]。

5 结语

车辆在使用过程中路况复杂，某些零部件在使用过程中出现意想不到的失效，需要工程师们耐心分析，仔细排查，熟练使用设备采集数据进行故障分析。