浅谈汽车用继电器及选型原则

仪表的原理与维修显示内容作用描述电源指示指示整车电源已经打开电池电压用发光二级管或电压表头指示电池的电压欠压指示指示电池是否低于正常使用值以下过流指示指示当前电机运行的电流超过了允许的最大连续供电电流电机电流显示电机运行的电流大小行驶速度指示智能电动车"1： ...。当然，今天这款“电路迷宫”并不是让孩子将来会修电路如此简单，而是其中蕴含的电路、电流知识通过玩具，非常直观形象的展现在孩子眼前，孩子虽不知道并连、串连、回路、短路......这些名词，但却了解了其中的原理。当电路中发生触电或漏电故障时，回路中有漏电电流流过，这时穿过互感器的三相电流相量和不等零，其相量和为：ia+ib+ic=i(漏电电流）这样互感器二次线圈中就有一个感应电压，此电压加于检测部分的电子放大电路，与保护区装置预定动作电流值相比较，如大于动作电流，即使灵敏继电器动作，电流互感器的作用于执行元件掉闸。

交流接触器工作原理：当电磁线圈接受指令信号得电后，铁心被磁化为电磁铁，产生电磁吸力，当克服弹簧的反弹力时使动铁心吸合，带动触头动作（触头系统是与动铁芯联动的），即常闭触头分开、常开触头闭合。电磁振动给料器的工作原理[13]是：交流电源经可控硅整流后，向电磁线圈供电，在交流电的正半周，可控硅被触发导通，脉动电流流过线圈，在铁芯和衔铁电磁振动给料机特性分析与仿真控制之间产生一脉动电磁吸力，使槽体向后运动，激振器的主弹簧发生变形，储存弹性势能。在发送和接收端各有一个线圈，发送端线圈连接有线电源产生电磁信号，接收端线圈感应发送端的电磁信号从而产生电流给电池 ...。

继电器负载电流分为额定负载电流和过载电流，额定负载电流是正常工作下的电流，过载电流是允许的瞬时负载电流，是超过额定电流的。 ⑴根据继电器形式不同，主要完成以下功能： ①分隔电子控制和功率负载；②分隔直流和交流电路（即通过直流控制信号切换交流通路，反之亦然）；③信号放大以及增加开关通路数目； ④ 多种切换功能；⑤⑥延迟、整形或改变外加信号。 ⑵继电器的一般分类：①电磁式继电器：通过电气激励线圈，来履行切换功能且输入与输出隔离，机械地断开或闭合触点，实现控制功能的继电器；②混合继电器：将电磁继电器和电子元件混合在一起，来履行切换功能且具有输入与输出隔离和使用机电输出的一种继电器。切换特性由机电继电器的技术规范决定；③固体继电器：完全由电子元器件履行其切换功能，输入与输出隔离且无运动的继电器。 ⑶按触点形式分：①动合型（H 型）：线圈不通电时两触点是断开的，通电后，两个触点就闭合；②动断型（D 型）：线圈不通电时两触点是闭合的，通电后两个触点就断开； ③转换型（Z 型）：这是触点组型。这种触点组共有三个触点，即中间是动触点，上下各一个静触点。线圈不通电时，动触点和其中一个静触点断开和另一个闭合，线圈通电后，动触点就移动，使原来断开的成闭合，原来闭合的成断开状态，达到转换的目的。

目前车辆上大多数应用机电式继电器。 ⑷继电器按负载特性，主要分①阻性负载（Resistive）、②电机负载（Motor）、③灯负载（Lamp）、④感性负载（Inductance）。 3、继电器一般要求 继电器的工作电压应符合表 1 的规定： 表 1 继电器的外形及安装尺寸按 QC/T 78-1993 中的规定进行，如有特殊要求，需要针对具体情况实际设计外形及安装。 继电器标志应清晰，塑料零件应无裂纹，塑料罩壳的外观质量应不低于 JB/T 4159-1999 中 2.4.3 二级要求，继电气金属零件应由可靠的防腐层或使用具有耐腐蚀性的材料制造，电镀层和化学处理层应均匀，不露基底，无裂纹和缺陷。接插式小型继电器，插片与底座间应结合牢固，当插片受到纵向挤压后底板不应凹陷变形。继电器主要技术参数 ：额定电压：12V DC；工作温度：-40℃~+90℃；工作电压：9V~16V；线圈电阻或电流：＞70Ω或＜175mA（含并联电阻）；吸合电压：≤8.5V； 释放电压：1.5V~4.8V；介质耐压：500V AC、1mA、1min；绝缘电阻：＞10MΩ、500V DC；负载：灯负载、马达负载、电阻负载 20A~70A/14V DC；电寿命：100000 次/工作频率：on：3s~off：3s；机械寿命：1000000 次。

4、继电器性能及试验要求 在无负载的情况下，检测继电器吸合电压，释放电压应符合表 2 规定： 表 2 继电器的吸合电压、释放电压、触点电压降应符合表 3规定： 表 3 4.1 绝缘耐压试验 各互不连接的导电之间及导电对机壳之间应能耐受 50Hz、550V 正弦波形电压历时 1min 的试验，绝缘不被击穿。 （在生产时，可用电压 660V，历时 1s 代替）。 4.2 耐温度性能试验 继电器应能在下图表 4 所规定的下限或上限工作温度下按规定的要求工作；并应按所选的下限或上限储存温度进行8h 的低温/高温试验，恢复至室温后继电器吸合电压、释放电压及触点电压降应满足要求。 表 4 4.3 温度变化试验 表 5 李俊岭 等：浅谈汽车用 继 电 器 及 选型 原则 150 6 2016 年第 4 4 期 按规定的方法进行温度变化及组合循环试验，试验后将继电器置于室温下 1h 后性能应符合要求。下图表 5 为继电器吸合电压随温度变化图。 备注：温度每升高 1℃，继电器吸合电压升高 0.4%。 4.4 振动试验 继电器在不工作情况下，应承受 X、Y、Z 三个方向的扫频振动试验，试验后继电器吸合电压、释放电压及电压降均应满足要求。

4.5 盐雾试验 继电器在不工作情况下，进行 48h 盐雾试验，试验后继电器的吸合电压、释放电压应能符合吸合、释放电压要求。 4.6 耐久性试验 将继电器按规定的接线方式及负载性能参数在专用试验台上进行耐久性试验，试验时通电 2s 和断电 3s 为 1 周期（或1 次），试验后性能应符合：继电器耐久性工作次数不小于100000 次，耐久性试验后继电器吸合电压、释放电压应符合要求，除电压降与表 3 相比，可增加 50%。 5、继电器选型原则 汽车系统采用的是直流电，负载回路的继电器触点在断开时候容易产生电弧。且不同的负载，由于特性一致，在回路接通瞬间，产生的冲击电流或则浪涌电流大小和频率都不一样。对继电器负载回路的影响也不一样，触点稳态负载大小应根据冲击电流的大小降额使用。计算公式：负荷电流(A) = [额定功率(W)/公称电压(V)]*[电源电压(V)/公称电压(V)]。公称电压为 12V，电源电压为 13.5V。 5.1 外形及安装方式 ⑴汽车继电器的安装方式有 PCB 板式、ISO 插座安装式、ISO 280 插座安装式和外壳固定、卡装安装方式。 ⑵对主回路稳态电流超过 20A 的继电器，一般选用插座快速连接式。

⑶对体积大的继电器，可选用外壳安装式，防止在冲击、振动条件下，安装脚损坏。 5.2 触点负载类型 部分汽车继电器的负载能力，只标称阻性负载，但汽车继电器实际使用的往往不是阻性负载，而是感性负载、灯负载、电机负载，因存在较高的冲击电流，触点稳态负载大小应根据冲击电流的大小降额使用。下面对几种负载进行说明： ⑴ 灯负载：由于汽车大灯冷态电阻很小，接通瞬间的浪涌电流为稳态电流的 5 倍-10 倍。大的浪涌电流会使触点产生熔焊失效。 ⑵电机负载：电机负载主要有风机、油泵、雨刮电机等，电机负载在启动时有 4 倍左右冲击电流，持续时间 300ms 左右继电器选型原则，容易造成触点沾接。 ⑶感性负载：电磁铁、喇叭接通瞬间会出属转移、粘接。 ⑷ 阻性负载：阻性负载主要是电加热设备。 5.3 以某一具体车型为例，车辆所用继电器如下 表 6 全车共使用 21 个继电器，其中 9 个电机类负载，5 个灯负载，2 阻性负载，4 个感性负载。 根据车辆继电器需求，根据每个部件的额定功率，计算出负荷电流，然后根据负载特性选择合适的继电器。

在不同之处适用低压配电设备时，用上磁场阻流限流器，其本身不耗电，更起到阻碍电流人性化的作用，负载不工作时限流器不工作，当负载工作时限流器会根据功率所需提供电流、电压。电机负载过重 电机电流超出负载过重检出。 电路中的继电器必需选用吸合电流不应大于30ma 的产品继电器选型原则，并应根据负载（hl）的容量大小选择继电器触点容量。

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