钜大LARGE | 点击量：1249次 | 2021年06月16日
动力电池高压继电器分断能力检测
动力锂电池包高压回路，BMS通过主正主副两个继电器控制回路通断。理想的高压上下电策略，高压回路下电后，继电器再执行断开回路的动作。但在很多系统中，并没有实现这种理想，继电器总会遇到带载分断的情形。传统低压电气回路，分断由断路器执行。无论从空间还是结构设置，断路器才是最适应分断的电器元件。而传统继电器并没有分断的使命，只是用来实现控制功能。
设计合理的上下电策略，是内功，练好了，以柔克刚；玩命提高继电器的分断能力，练的是硬气功，遇到打击，就靠一口气死杠。扛得过去也会受点伤，影响后面的战斗力；扛不过去，武功尽废。
继电器含义
继电器是一种电控器件，当输入激励达到某个阈值时，触发输出发生变化。通常用法就是用低压控制高压，用小电流控制大电流回路。
继电器种类
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
继电器是低压电器行业的一个主流产品，种类繁多，类型划分的角度也多有不同。这里只体现与动力锂电池包中用到的继电器相关的分类。
按照输入控制信号的不同，继电器可以分为电电磁继电器、热控制继电器、时间控制继电器、光继电器、速度继电器等，其中电磁继电器是应用最普遍，适用场合也最多的一种。
按照额定电压不同划分等级，比如250V，500V，750V等，不同厂家的划分节点有所不同。额定电压不是继电器高压回路的工作电压，是与标称的分断电流相对应的分断电压值，同样的短路电流，系统电压越高，分断的难度越大。出于对电池包总电量的追求，动力锂电池包内电池串数越来越多，标准最高电压已经达到750V，相应的充电机系统也跟随这个电压要求，并且1000V高压系统标准问题已经正在讨论中。
按照主触点状态不同，划分成常开、常闭、和Z字型触点3种。电池包内选用较多的是常开触点，闭合动作要命令信号触发才会执行。
电磁继电器结构和工作原
回路闭合：控制电路的控制端口连接线圈两端，线圈和铁芯共同构成一个电磁铁。当控制电路给线圈供电，铁芯获得了磁性，衔铁被吸合，动触头跟随衔铁同步运动，与静触头接触，强电回路闭合。同时反力弹簧被拉伸。
吸合状态的保持：控制端口的输出电流必须大于某个临界值，否则，假如反力弹簧的拉力大于电磁铁的吸引力，则动触头发生颤动，动静触头之间的电阻增大。假如电流足够大，接触电阻发热积累在触头上，会造成触头表面损毁甚至动静触头融焊在一起。
为了防止融焊的发生，一方面，促使衔铁吸合的电流必须保持在要求的保持电流以上；另一方面，动静触头系统的设计中，必须有一方面的触头不是刚体，而设计成能够出现超行程的结构，即在衔铁与铁芯并未解除以前，动静触头已经接触；待铁芯与衔铁达到紧密吸合的状态，动触头或者静触头已经出现了与触头闭合方向相反的变形（变形可以由转轴和另一组反力弹簧实现）。
回路断开：在正常使用情形下，继电器切断电路时，回路中不应该有电流存在。继电器断开的过程如下：控制端口取消继电器触发闭合的信号，线圈上电流消失，衔铁在反力弹簧拉力的用途下，向远离铁芯的方向运动，同时动触头与静触头分开。
带载分断：在故障或者策略设计不合理的情况下，继电器可能会遇到带电分断的状况，即主回路中存在工作电流，而控制端口给线圈供电电流消失了；没有电流铁芯不再具有磁性，衔铁被反力弹簧反向拉动离开铁芯，动静触头分离。
动触头刚刚离开静触头一小段距离的时候，系统电压全部加载在动静触头之间，高电压击穿小缝隙之间的气体，使之电离，于是动静触头之间出现了电弧。动触头继续向远离静触头的方向移动，电弧随之拉长，同时更大量的周边气体被电离，触头上的金属融化并喷洒到周围环境中。反过来，金属颗粒新增了空气的导电性，同样的压差，可以使距离更远的两个触头之间继续维持拉弧状态。随着拉弧的进行和蔓延，高温电弧使触头金属逐渐融化甚至气化。
假如动静触头自然状态距离比较远，分断的过程中，动触头远离的速度比较快，系统电压比较低，负载电流比较小，使得整个燃弧过程在中间的某一步就停止了，则造成的影响会停留在当时状态，比如触头被部分烧损；或者电弧没来的及燃起已经被继电器设计的灭弧措施扑灭，则可能只是在触头上留下一些痕迹。不同的情形对继电器的伤害程度会有差别，但一般遇到短路电流分断情形，继电器不会建议继续使用。
对壳体要求高：与普通电力系统中的高压直流继电器相比，电动汽车使用的继电器一个最显著的不同是，要适应行车状态的震动环境。当前的继电器，为了提高灭弧效果，一般都采用密封壳体燃弧腔内充满氮气或者氢气的方式。一边是剧烈震动的使用环境，一边是严格的密封要求，这对继电器壳体提出了很高的要求。
无极性继设计：动力锂电池包的设计中，广泛存在着充放电同口的现象，放电电流和充电电流都通过同一段回路进出。这样，在分断大电流时，就要求继电器的分断设计不能与电流方向有关（比如永磁铁吹弧，电弧内的电流方向必须是固定的才能出现吹的用途，假如电流反向，则用途方向也相反，变成拉了）所谓无极性。
传统的拉弧灭弧手段不能使用，一些宣称无极性的产品，采用两组动静触点串联的形式，分断过程中，让系统电压分别加载在两组触头上，每组触头的电压只是原来的一半，降低了分断难度。但双断点毕竟也要空间，对载流密度要求不断提高，又不能采取成熟的灭弧措施，双断点的分断能力要做一些测试验证。
