一起了解BMS上高壓繼電器中的輔助觸點與外部節(jié)能板

最近忙著做測試，說實在的，壓力還是有一些的，來自于領導，也來自于項目，其實更多是來于自己，想做一個高質(zhì)量的產(chǎn)品交付，一方面要驗證充分，另外一方面也要兼顧進度，咋辦呢，只能加班了。

這次了解一下高壓繼電器上面的節(jié)能板與輔助觸點，最具代表性的是來自于TYCO的繼電器，例如型號為EV200HAANA，具體如下圖：它是環(huán)氧封裝類型（常見的另外一種是陶瓷封裝型），

在TE產(chǎn)品規(guī)格書中，可以看到EV200HAANA它的幾個特點：帶有外部的節(jié)能器、帶有常開（NO）的輔助觸點，我們這次就主要關注這兩個方面，后面分析以此款繼電器為基礎。

從此繼電器外觀上面，可以看到對外有兩組接線，一組是輔助觸點接線，另外一組是線圈供電線。

先看一下輔助觸點的特性，一般情況下繼電器閉合與斷開時的觸點狀態(tài)具體如下圖所示（來自松下官網(wǎng)）：繼電器的觸點在閉合或斷開的瞬間是有一個彈跳（bounce）的過程的，這點在測試時需要注意。

下圖為此款繼電器外部在12V供電的情況下，主觸點與12V供電電源之間的時序：二者延時大概為15ms左右，而且發(fā)現(xiàn)觸點確實出現(xiàn)了閉合彈跳的過渡期。

下圖為主觸點與輔助觸點兩者在12V上電時的閉合時序圖，發(fā)現(xiàn)二者在閉合時都會出現(xiàn)彈跳，而且輔助觸點比主觸點要先閉合，二者時間差大概為500us。

同樣地，下圖為主觸點與輔助觸點兩者在線圈斷電時的時序圖，同樣發(fā)現(xiàn)二者在斷開時也會出現(xiàn)觸點彈跳；從時序上面，主觸點先斷開，二者延時大概500us。

下面把目光轉(zhuǎn)向此繼電器的節(jié)能板，如下圖所示：在繼電器的側(cè)面有一個矩形的塑料蓋，這里就是放置節(jié)能板的地方。

把這兩個螺釘拆下來，就露出了里面的PCBA，發(fā)現(xiàn)其B面是沒有器件的。

再看一下這個PCBA的T面，器件都布置在這一面，這個小板對外連接有四條線束：其中兩條是外部供電輸入（紅黑線），另外兩條（黑黑線）是繼電器線圈供電輸出。

至此，我們要首先回答一個問題，即這個節(jié)能板是怎么節(jié)能的？關于繼電器節(jié)能主要指其降低線圈的功耗水平，具體實現(xiàn)方法有見過雙線圈方案、以及PWM驅(qū)動方案，對于節(jié)能板的工作原理目前還不清楚，我們先看一下具體的功耗情況。如下圖，此繼電器線圈的標稱電阻為3.14Ω，那么在12V供電的情況下，長時間工作的電流應該為3.82A。

另外，規(guī)格書中標出了線圈的最大沖擊電流為3.8A，這個值與上面相符；其線圈工作的保持電流為0.13A@12V，相當于線圈的等效阻抗為92Ω；所以工作電流從3.82A降低到0.13A，這個就是節(jié)能板的作用。

接下來用示波器實際測量一下節(jié)能板的電壓電流波形，試驗臺架如下：使用直流電源給繼電器的供電端（紅黑線）提供12V電源，同時使用示波器觀測其供電端（紅黑線）與線圈端（黑黑線）的電壓與電流。

下圖是繼電器供電端的上電電流波形：確實在啟動時電流最大會達到4A左右，然后經(jīng)過100ms后，電流波形到達穩(wěn)定狀態(tài)。

將穩(wěn)定狀態(tài)下的電流波形展開，如下圖：可見，節(jié)能板使用PWM的驅(qū)動方式。

再看下繼電器線圈端的電壓、電流波形：同樣的，也是經(jīng)過100ms左右后，達到穩(wěn)定的狀態(tài)。

線圈端穩(wěn)定后的波形展開如下：發(fā)現(xiàn)線圈中的電流在上下浮動，但不會降低到0A；而線圈兩端的電壓是周期性開關的，與開關電源很類似。

從上面的各個波形可以得出基本的結(jié)論：此繼電器的節(jié)能板工作時，使用PWM方式來驅(qū)動線圈，進而實現(xiàn)降低功耗的目的。關于這個節(jié)能板的電路原理以及繼電器內(nèi)部觸點的結(jié)構，還沒來得及分析，等后面找機會再深入學習。

總結(jié)：前些年我看大家選的松下、TYCO的繼電器比較多，現(xiàn)在是選國產(chǎn)的比較多，例如宏發(fā)、SCII、BYD等等；以上所有，僅供參考。