段海艦 李廣義

(1.德納（北京）電機有限公司 北京 101118；2.通遼市產(chǎn)品質(zhì)量計量檢測所 內(nèi)蒙古通遼 028000)

1 現(xiàn)象描述

2015年某公司生產(chǎn)純電動公交車，車輛投入運營近一年，行駛里程在2～5萬km之間，出現(xiàn)繼電器批量失效故障。通過和駕駛員溝通了解到，車輛運營中，會出現(xiàn)行駛過程中異常掉高壓的現(xiàn)象。其中繼電器在使用過程中多次出現(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：繼電器觸點粘連，且觸點邊沿表面發(fā)黃嚴重。粘連有兩種情況：（1）繼電器上電后觸點不導(dǎo)通；（2）觸點兩端常閉合；從損壞的繼電器來看，（1）比（2）的比例約為3:1。且基本是車輛運行到半年以上才開始批量出現(xiàn)繼電器粘連故障。我們選擇一個出現(xiàn)粘連的電機繼電器來做分析，其在解剖前線圈供 24V電壓，用萬用表測量觸點間接觸電阻：為無窮大，表示不導(dǎo)通；因此這兩個繼電器的粘連狀，并且為繼電器上電后觸點不導(dǎo)通。如圖1所示。

圖1 故障繼電器解剖圖

圖2 示波器采集上電時序

通過對粘連繼電器進行解剖發(fā)現(xiàn)，繼電器的內(nèi)部觸點都出現(xiàn)較為嚴重的燒蝕現(xiàn)象，動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

初步分析使觸點產(chǎn)生嚴重?zé)g的故障原因為：繼電器在使用過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，帶載切斷會使動靜觸頭兩端存在拉弧，拉弧燒蝕觸頭使觸頭產(chǎn)生麻點，減少了觸點閉合時的接觸面積，增大了觸點兩端的接觸電阻，長時間通電流后觸點產(chǎn)生較大溫升，同時使觸點間產(chǎn)生微小間隙，進一步加速燒蝕以及觸頭邊沿環(huán)氧老化，導(dǎo)致漏氣，使得分斷能力降低，又長期存在帶電流帶載切斷，加快粘接，最后使得觸點兩邊形貌差異較大，無法閉合。

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 電機及其控制器

電機控制器的工作特性是大電流，所以如存在帶載切斷，則對繼電器的損壞是最大的，應(yīng)對繼電器的控制更為嚴謹。當(dāng)車輛在運行過程中出現(xiàn)較嚴重系統(tǒng)故障時，整車控制器廠家的控制如果沒有做好，使驅(qū)動電機還處于驅(qū)動或回饋時就切斷電機控制器繼電器或總正繼電器，這時候就存在大電流帶載切斷了。

圖3 示波器采集故障下電時序

3.2 繼電器線圈供電電壓不穩(wěn)

在行車過程中，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)電壓瞬時跌落至 6V 以下再回升，這時候繼電器就會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導(dǎo)致繼電器承受很大的沖擊電流和帶載吸合，這將嚴重影響繼電器的電氣壽命，通過示波器采集上電時序和上位機軟件采集上電時序。得知上電過程中不存在問題，先閉合MCU繼電器，然后閉合預(yù)充繼電器，待電壓達到一定閾值時，閉合主正繼電器，上高壓過程結(jié)束。

3.4 故障處理策略分析

行車過程中的由于故障導(dǎo)致異常下電的邏輯測試，模擬BMS一級故障，發(fā)到CAN總線，模擬行車一級故障時的下電邏輯。車速度約50km/h，司機輕踩剎車，模擬一級故障。一級故障的處理策略是“當(dāng)報出一級故障后，首先將車速降到30km/h以下，然后延時30s后，首先切斷電控繼電器，然后切斷主正繼電器”。通過示波器采集此數(shù)據(jù)，并且實際對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)測觸點狀態(tài)判斷繼電器切斷狀態(tài)

采集絕緣檢測儀和CAN 報文，采集繼電器粘連問題嚴重車輛的報文，長期進行監(jiān)測判斷總正繼電器和電機繼電器是否存在觸點瞬間彈開或帶載切斷。

4.2 排查故障車低壓線路

對高壓配電柜內(nèi)部故障嚴重部位線路進行排查。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

必要時需要整車廠要求整車控制器廠家，更改上高壓過程對繼電器的控制策略或控制時序[3]。

5 結(jié)語

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