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繼電器的定義
繼電器是當輸入量(或激勵量)滿足某些規(guī)定的條件時,能在一個或多個電氣輸出電路中產生躍變的一種器件。
繼電器作為一種電子控制器件,所用的介質(工具)有電、光、磁、熱等(即輸入量),傳遞和控制的是電路或信號(即輸出量),它具有控制系統(tǒng)(又稱輸入回路)和被控制系統(tǒng)(又稱輸出回路),通過內部機械或電子裝置耦合兩個回路,實現(xiàn)兩個回路狀態(tài)的聯(lián)動。

高壓繼電器 示意圖
繼電器的分類
汽車級繼電器主要包括信號型和功率型,目前德系車企使用的均為功率型繼電器。根據(jù)實現(xiàn)方式的不同,可分為電磁繼電器和固態(tài)繼電器,根據(jù)輸出回路電壓的不同,可分為低壓繼電器和高壓繼電器。

繼電器分類列表
高壓繼電器的作用和用途
電動汽車使用的繼電器在結構上屬于電磁繼電器。
在電動汽車中,除了電池和馬達外,高壓直流繼電器也同樣是電動汽車核心元件。高壓直流繼電器對電池充電與放電線路進行切換及保護,防止設備故障或斷路,能夠自動檢測與隔離故障線路,防止損壞設備的范圍進一步擴大,具有防漏電、防電泳沖擊的作用,有效提高電池使用壽命。
電動汽車的電池系統(tǒng)和電機控制器之間配備高壓直流繼電器。當系統(tǒng)停止運轉后,繼電器起隔離作用,當系統(tǒng)運行時起連接作用,當車輛關閉或發(fā)生故障時,高壓直流繼電器能夠將儲能系統(tǒng)從車輛電氣系統(tǒng)中分離,起到分離電路的作用。

電動汽車高壓直流繼電器
電動汽車中高壓直流繼電器的主要應用有:(直流電壓控制)主繼電器、正常充電繼電器、急充繼電器、高壓預充電器和安全控制高壓輔助應用繼電器。
根據(jù)具體車型及不同動力系統(tǒng),繼電器在車輛上的使用數(shù)量也存在差異。平均來說,電動汽車需配備5-8顆高壓直流繼電器——2個主繼電器、1個預充繼電器、2個急充繼電器、2個普通充電繼電器和1個高壓系統(tǒng)輔助繼電器。
繼電器典型結構
電磁繼電器由鐵芯、銜鐵、線圈、復位簧片和觸點等零部件組成。
用于低壓系統(tǒng)的電磁繼電器,其接通和分斷電流小,因此不配滅弧裝置。高壓繼電器則配有滅弧裝置。
簧片:有銅合金和不銹鋼兩種材質。銅合金具有良好的導通性和彈性。不銹鋼的導通性不強,但彈性好。
銜鐵和鐵芯之間除了接觸力外,考慮到觸點間的正常磨損,還需要有一個觸點壓力,使簧片產生柔性變形,動觸點和靜觸點之間除了接觸外,還需要有壓緊的力。

繼電器的拆解圖
繼電器組裝過程
繼電器下屬零部件比較多,其組裝過程可分為兩種。
鐵芯為中心,將鐵芯插入骨架中,在骨架上繞上漆包線后,組裝上軛鐵、銜鐵、簧片等零部件,在銜鐵上并聯(lián)上電阻,將整個半成品安裝在底板上,將四個引出線插入底板的另一端,最后套上外殼。這種組裝過程是以鐵芯為基礎和中心,將零部件逐一增加安裝上去的過程。
另一種組裝方式是將零部件分別組裝成若干“半成品”/“小組成”,最后再進行整合。
底板、限制片、引出線、靜觸點組裝成“小總成A”;骨架、引出線、漆包線組裝成“小總成B”;軛鐵、引出線、鐵芯、電阻組裝成“小總成C”;銜鐵、動簧片、動觸點組裝成“小總成D”,ABCD四個小總成相互匹配后,套上外殼。

繼電器的組裝過程
繼電器工作原理
電磁繼電器一般由鐵芯、銜鐵、線圈、觸點簧片等零部件組成。只要在線圈兩端增加一定電壓,線圈中就會有流過一定電流,從而產生電磁效用,銜鐵就會在電磁力吸引的作用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯,從而帶動銜鐵的動觸點和靜觸點(常開觸點)吸合。當線圈斷電后,電磁的吸力隨之消失,銜鐵就會再彈簧的反作用力返回原來的位置,使動觸點與原來的靜觸點(常閉觸點)吸合,這樣吸合、釋放,從而達到了在電路中導通、切斷的目的。
對于繼電器的“常開、常閉”觸點,可以做這樣區(qū)分:繼電器線圈未通電時處于斷開的靜觸點,成為“常開觸點”,繼電器線圈未通電時處于接通狀態(tài)的靜觸點,成為“常閉觸點”。

“常開”電磁繼電器的工作原理
繼電器機械特性
繼電器銜鐵運動時,所克服的機械反力Ff和銜鐵行程(工作氣隙)δ之間的關系曲線F=f(δ)稱為繼電器的機械特性。

繼電器機械特性
繼電特性
當輸入量X到達某一值時,輸出回路電參量Y產生跳躍式變化。
吸合過程:X<X吸時,Y=Y min;
釋放過程:X>X放時,Y=Ymax;X≤X放時,Y突變成Y min;

繼電器的電氣特性
銜鐵運動過程


繼電器銜鐵運動過程
總結
本文我們介紹了繼電器的定義、分類、作用和用途,并對繼電器的典型結構、工作原理、組裝過程、機械特性等進行了詳細剖析說明。下一章節(jié),我們將針對高壓繼電器的主要參數(shù)及設計特點進行匯總和分析。
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