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導語：高壓直流繼電器是一種用于控制高電壓電路的電器裝置。其作用是通過控制電路的閉合或斷開來切換或保護高電壓電路中的各種裝置或元器件。一般認為，電壓在1千伏到數百千伏之間的電路屬于高壓電路，因此高壓直流繼電器也是用于這個范圍內的電路控制與保護的重要組成部分。
高壓直流繼電器的基礎知識
常見的高壓直流繼電器包括接觸器、斷路器等，一般采用氣體、油閘、真空等介質，具有安全可靠、強度高等特點。
高壓直流繼電器典型結構
高壓直流繼電器主要由高壓腔體、銜鐵機構、電磁驅動等部分組成。
高壓直流繼電器與普通繼電器的最大區別在于，超高壓直流繼電器采用了獨特的密封技術，將高壓直流繼電器的接觸點密封在腔體中，與外界空氣隔離，以獲得更高的耐壓，在觸點切換時不采用帶載切換，主要用于需要對高壓通道的備份裝置與機構。
高壓直流繼電器內部結構圖一
高壓直流繼電器內部結構圖二
高壓直流繼電器工作原理
與普通繼電器的工作原理類似，當電磁驅動部分未加激勵電壓時，線圈內無電流流過，對應的電磁驅動部分不會產生磁通，轉動機構中的銜鐵在彈簧的反力作用下，處于初始狀態，高壓腔體中的電極與電極經接觸片連接，形成回路；當電磁驅動部分加上激勵電壓時，線圈內有電流流過,電磁驅動部分產生磁通,轉動機構中的銜鐵克服彈簧的反力作用，銜鐵吸合，此時接觸片隨之發生轉動，與電極NC分離，轉向電極NO，最終與NO電極連接。
高壓直流繼電器最關鍵部分，是完成高電壓轉換的接觸部分，被密封在高壓腔體內。
高壓直流繼電器工作原理
高壓直流繼電器性能特點
1)耐高壓
新能源電動汽車的工作平臺電壓都較高，遠高于傳統汽車的12V/24V，因此要求其配套的高壓直流繼電器能夠承受較高的工作電壓和高壓帶載中可靠的閉合與分斷。
電動汽車或電動大巴的電動機額定功率一般為30KW和80KW以上，峰值達到60KW和160KW以上，其電流將分別達到200A和300A左右，在產品性能、成本的雙重壓力下，要求相同的體積下，產品的耐負載能力強，同時還要具備額定負載電流數倍的瞬時過載能力；或者在相同的耐負載能力下，產品的體積越小越好。
3)抗沖擊
新能源汽車用高壓直流繼電器不僅要具備耐受較高的電壓和承載足夠電流的基本功能，還要抵抗閉合瞬間電容性負載巨大電流的沖擊，這個電流一般是負載額定電流的數倍至數十倍等，常規的繼電器都無法承受這一瞬間電流的沖擊，這個沖擊電流的危害就是極易導致繼電器觸點粘聯，繼電器觸點分離失效，電源切斷失控，嚴重時可造成車毀人亡等安全事故，危害極大。因此高壓直流繼電器應具有良好的抗沖擊性能。
4)滅弧
電弧是帶電粒子組成的等離子體，是繼電器觸點閉合與分斷動作過程中不可避免的問題。當接通和斷開負載時，觸點之間會產生電弧，電壓/電流越高，電弧越強，電弧如果不能及時熄滅，會大大降低了繼電器觸點的使用壽命。
高壓繼電器需要采用一些特殊的快速滅弧手段降低電弧能量，減少對繼電器觸點的損害，延長產品的使用壽命。因此，滅弧能力強也是繼電器需具備的基本特點。
5)分斷耐高壓
汽車在運行過程使用工況復雜，在緊急情況下，如電氣系統短路時，回路中的瞬間電流驟升，此時要求繼電器在極限大電流下能夠順利的切斷電路，而不發生觸點粘連或繼電器爆炸等異常狀況的發生，防止電池過放短路起火或爆炸的安全危害，這就要求繼電器觸點具有良好的抗沖擊和抗粘連的能力。
高壓直流繼電器選型原則
高壓直流繼電器的選型原則很多，在選型之前，我們需要根據一些基礎輸入信息，按部就班縮小選擇范圍，并最終決定繼電器型號。
①了解控制電路的電路電壓以及能提供的最大電流；
②被控制電路的電壓和電流；
③被控制電路需要幾組、什么形式的觸點。一般控制電路的電源電壓可作為選用的依據， 確定所需繼電器的產品類型；
④根據電壓類別、額定電壓、額定電流縮小選擇范圍；
⑤根據滅弧氣體、腔體材質、主接觸點形式、引出端方式等限制條件，最終決定繼電器型號。
在具體實施過程中，需要明確6大主觸點參數，包括電氣壽命、額定電流、短時通電電流、最大分離電流、過載切斷能力、反向切斷能力。
①電氣壽命高
在電動汽車設計過程中, 為保護繼電器, 同時防止大電流對高壓電器造成損傷, 一般會在主繼電器前, 對車載容性負載進行預充電設計, 主繼電器閉合瞬間沖擊電流都會控制在額定電流以下, 但是因高壓系統中電阻只有幾十毫歐, 主繼電器閉合仍然幾伏壓差, 所以主繼電器閉合瞬間仍然有較大電流, 而這種帶載閉合繼電器的行為會對繼電器造成一定程度的損傷, 所以在繼電器選型初期, 我們需要評估在車輛生命周期內繼電器需要閉合多少次, 選擇的繼電器需要滿足電氣壽命的要求。
②額定電流
額定電流是指繼電器在不高于額定電流的載流下長時間工作, 繼電器溫升保持在允許范圍內, 更不會影響繼電器的電氣壽命。電動汽車在正常平穩高速地行駛是整車持續時間最長的工況, 繼電器要在此工況下長時間載流工作, 要保障繼電器安全且不影響電氣壽命, 則繼電器額定電流必須不低于此工況下的電動車產生的電流。
③短時通電電流
按照電動汽車考核標準, 純電動汽車百公里加速時間≤6s, 意味著加速過程中需輸出遠大于額定功率的扭矩, 電機工作電流會大于額定電流。
例如某款電動車的驅動電流額定為170A，加速時峰值電流可達到300A，電池容量為220Ah，加速峰值電流300A的工作時間<10s。根據此參數，可選用額定電流為150A的繼電器, 此款繼電器載流能力滿足180A的持續電流可承受2h不影響電器壽命, 300A的過載電流可短時承受10min不影響電氣壽命。
④最大分斷電流
最大分斷電流這是作為一項安全考核項存在, 是指繼電器能正常切斷最大電流。在電動汽車整車壽命中, 無法保證車輛一定不會出現短路故障，需要確保當短路電流出現時, 高壓直流繼電器可以正常切斷。
⑤過載切斷能力
整車在加速時會產生過載電流,，此時如果整車出現碰撞等需要強制切斷動力電源的故障時，就會考驗繼電器過載切斷能力。設計之初要評估整車強制過載切斷動力的次數，過載電流大小等參數，選擇能滿足過載切斷需求的繼電器。
⑥反向切斷能力
反向切斷是指有極性繼電器在切斷電源時，電弧是有方向性的，當反向電弧滅弧難度更大，對繼電器損傷更嚴重。但是無極性繼電器成本明顯更高，所有在非必須的情況下基本都會選擇有極性的繼電器，選型時需要評估整車需求的反向切斷次數、電流大小, 選擇相應滿足反向切斷能力的繼電器。
除了以上6大主觸點參數, 還需要考慮幾個參數:驅動電壓、額定電壓、過載切斷次數、反向切斷次數、耐沖擊性、耐振性、耐久振動、安裝方式等。
高壓直流繼電器的應用
高壓直流繼電器的應用領域非常廣，如前幾年火爆的光伏市場等，新能源汽車領域如直流充電樁、DC、水暖PTC 充電機、風暖PTC、動力電池、高壓箱、電動空調等涉及到高電壓部分的地方，都會用到高壓繼電器。
1. 主要對新能源產業中汽車，太陽能，風能，充電樁，儲電系統，工業自動化等，實現電力保護、自動化、運動、遙控、測量和通信等。
2. 在新能源汽車中對電池充電與放電線路切換及保護，組合成防設備故障或短路，起火等安全機制，自動檢測與隔離故障線路，防進一步擴大損壞設備范圍，節省維護成本，防漏電保護，并有效提高電池使用壽命，對空調，轉向，剎車，氣泵，電機等通斷控制，為新能源汽車核心元件。
3. 在充電樁中配合系統對充電樁自動記費輸電與斷開，自動檢測保護，防止過充，觸電，漏電等不正當操作。
4. 在太陽能發電中應用在實時檢測系統中，輔助太陽能電板檢測系統，對老化、損壞、短路電池板進行隔離，以減小影響效率，系統遠程控制電池板進行維護，防觸電，漏電，節省維護成本，與防擴大損壞范圍，從而提高了電能板壽命；
5. 在儲電系統中，實現對線路切換，并構建漏電檢測系統，防電涌沖擊對電池壽命的影響，防過充，過放等保護；
我愛方案網高壓直流繼電器系列，最大分斷電流 2500A，完全滿足充電樁設計要求的抗沖擊電流2000A，產品采用陶瓷和金屬焊接結構，密封更穩定，具有優良的耐環境性能，利用磁力驅動，冷卻氣體實現分斷的采用抗熔接性接點實現優秀的開關性能，產品質量可靠性能穩定，在純電動汽車， 燃料電池汽車和充電樁等領域得到了廣泛的應用。
參數性能：
觸點負載：400A 1000VDC
電氣壽命：1000次
（1000 VDC，400A)
線圈功耗：啟動時55W
保持時6W
分斷電流：1000 VDC，2000A 1次
推薦應用：
主回路分斷
參數性能：
觸點負載：600A 1000VDC
電氣壽命：1000次
（1000 VDC,600A)
線圈功耗：啟動時55W
保持時6W
分斷電流：1000 VDC,2000A 1次
推薦應用：
主回路分斷
申請樣片，方案技術資料
寫在最后
以上就是關于高壓繼電器的具體功能作用，以及如何挑選等相關問題全面解析。只有通過正規渠道購買，選擇符合應用環境需求的高壓繼電器，才能在電路中起到自動調節和安全保護效果，避免影響到用電電路安全。
