段海艦 李廣義

(1.德納（北京）電機(jī)有限公司 北京 101118；2.通遼市產(chǎn)品質(zhì)量計(jì)量檢測(cè)所 內(nèi)蒙古通遼 028000)

1 現(xiàn)象描述

2015年某公司生產(chǎn)純電動(dòng)公交車，車輛投入運(yùn)營(yíng)近一年，行駛里程在2～5萬(wàn)km之間，出現(xiàn)繼電器批量失效故障。通過(guò)和駕駛員溝通了解到，車輛運(yùn)營(yíng)中，會(huì)出現(xiàn)行駛過(guò)程中異常掉高壓的現(xiàn)象。其中繼電器在使用過(guò)程中多次出現(xiàn)粘連的情況。

2 繼電器故障現(xiàn)象及原因

2.1 故障現(xiàn)象闡述

故障現(xiàn)象：繼電器觸點(diǎn)粘連，且觸點(diǎn)邊沿表面發(fā)黃嚴(yán)重。粘連有兩種情況：（1）繼電器上電后觸點(diǎn)不導(dǎo)通；（2）觸點(diǎn)兩端常閉合；從損壞的繼電器來(lái)看，（1）比（2）的比例約為3:1。且基本是車輛運(yùn)行到半年以上才開(kāi)始批量出現(xiàn)繼電器粘連故障。我們選擇一個(gè)出現(xiàn)粘連的電機(jī)繼電器來(lái)做分析，其在解剖前線圈供 24V電壓，用萬(wàn)用表測(cè)量觸點(diǎn)間接觸電阻：為無(wú)窮大，表示不導(dǎo)通；因此這兩個(gè)繼電器的粘連狀，并且為繼電器上電后觸點(diǎn)不導(dǎo)通。如圖1所示。

圖1 故障繼電器解剖圖

圖2 示波器采集上電時(shí)序

通過(guò)對(duì)粘連繼電器進(jìn)行解剖發(fā)現(xiàn)，繼電器的內(nèi)部觸點(diǎn)都出現(xiàn)較為嚴(yán)重的燒蝕現(xiàn)象，動(dòng)簧片的觸頭大面積燒蝕，從而導(dǎo)致繼電器上電不導(dǎo)通而出現(xiàn)故障。

2.2 故障繼電器原因分析

初步分析使觸點(diǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重?zé)g的故障原因?yàn)椋豪^電器在使用過(guò)程中存在帶有較大電流的帶載切斷或者預(yù)充不合理產(chǎn)生大的沖擊電流，帶載切斷會(huì)使動(dòng)靜觸頭兩端存在拉弧，拉弧燒蝕觸頭使觸頭產(chǎn)生麻點(diǎn)，減少了觸點(diǎn)閉合時(shí)的接觸面積，增大了觸點(diǎn)兩端的接觸電阻，長(zhǎng)時(shí)間通電流后觸點(diǎn)產(chǎn)生較大溫升，同時(shí)使觸點(diǎn)間產(chǎn)生微小間隙，進(jìn)一步加速燒蝕以及觸頭邊沿環(huán)氧老化，導(dǎo)致漏氣，使得分?jǐn)嗄芰档?，又長(zhǎng)期存在帶電流帶載切斷，加快粘接，最后使得觸點(diǎn)兩邊形貌差異較大，無(wú)法閉合。

3 帶載切斷繼電器原因分析

導(dǎo)致繼電器存在帶載切斷和大沖擊電流的原因較多，分析主要有以下幾種原因。

3.1 電機(jī)及其控制器

電機(jī)控制器的工作特性是大電流，所以如存在帶載切斷，則對(duì)繼電器的損壞是最大的，應(yīng)對(duì)繼電器的控制更為嚴(yán)謹(jǐn)。當(dāng)車輛在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)較嚴(yán)重系統(tǒng)故障時(shí)，整車控制器廠家的控制如果沒(méi)有做好，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)還處于驅(qū)動(dòng)或回饋時(shí)就切斷電機(jī)控制器繼電器或總正繼電器，這時(shí)候就存在大電流帶載切斷了。

圖3 示波器采集故障下電時(shí)序

3.2 繼電器線圈供電電壓不穩(wěn)

在行車過(guò)程中，如果鉛酸電池 24V 電壓供電不穩(wěn)，或者線路接觸不良，出現(xiàn)電壓瞬時(shí)跌落至 6V 以下再回升，這時(shí)候繼電器就會(huì)存在帶載切斷又帶載閉合的情況。

3.3 預(yù)充策略不合理

預(yù)充控制策略不合理會(huì)導(dǎo)致繼電器承受很大的沖擊電流和帶載吸合，這將嚴(yán)重影響繼電器的電氣壽命，通過(guò)示波器采集上電時(shí)序和上位機(jī)軟件采集上電時(shí)序。得知上電過(guò)程中不存在問(wèn)題，先閉合MCU繼電器，然后閉合預(yù)充繼電器，待電壓達(dá)到一定閾值時(shí)，閉合主正繼電器，上高壓過(guò)程結(jié)束。

3.4 故障處理策略分析

行車過(guò)程中的由于故障導(dǎo)致異常下電的邏輯測(cè)試，模擬BMS一級(jí)故障，發(fā)到CAN總線，模擬行車一級(jí)故障時(shí)的下電邏輯。車速度約50km/h，司機(jī)輕踩剎車，模擬一級(jí)故障。一級(jí)故障的處理策略是“當(dāng)報(bào)出一級(jí)故障后，首先將車速降到30km/h以下，然后延時(shí)30s后，首先切斷電控繼電器，然后切斷主正繼電器”。通過(guò)示波器采集此數(shù)據(jù)，并且實(shí)際對(duì)繼電器的控制符合邏輯，滿足要求[2]。

4 采取的方案措施

4.1 監(jiān)測(cè)觸點(diǎn)狀態(tài)判斷繼電器切斷狀態(tài)

采集絕緣檢測(cè)儀和CAN 報(bào)文，采集繼電器粘連問(wèn)題嚴(yán)重車輛的報(bào)文，長(zhǎng)期進(jìn)行監(jiān)測(cè)判斷總正繼電器和電機(jī)繼電器是否存在觸點(diǎn)瞬間彈開(kāi)或帶載切斷。

4.2 排查故障車低壓線路

對(duì)高壓配電柜內(nèi)部故障嚴(yán)重部位線路進(jìn)行排查。定期查詢車輛的整車故障信息記錄，檢查是否存在大的故障記錄。

4.3 檢查控制策略

必要時(shí)需要整車廠要求整車控制器廠家，更改上高壓過(guò)程對(duì)繼電器的控制策略或控制時(shí)序[3]。

5 結(jié)語(yǔ)

車輛在使用過(guò)程中路況復(fù)雜，某些零部件在使用過(guò)程中出現(xiàn)意想不到的失效，需要工程師們耐心分析，仔細(xì)排查，熟練使用設(shè)備采集數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析。