无锡汽车工程高等职业技术学校 吴书龙

6 接触器

在传统汽车上，继电器广泛应用于车灯、车窗、电动刮水器等所有的电气控制系统中。传统汽车上应用的继电器均为低电压产品，电压为12 V～48 V。新能源汽车上装有高能量和大电流的动力电池组，工作电压一般大于200 V，远高于传统汽车上的电压。因此，新能源汽车上除了需要配备像传统汽车上的低压继电器之外，还需配备高压继电器，一般被称为接触器。

6.1 接触器概述

接触器和继电器本质上是一样的，都是通过控制线圈的通电或断电来驱动触点的开闭，以断开或接通相应的电路，都属于小电流控制大电流的一种开关。两者的区别主要在于触点承受的载荷不同，接触器触点承受的电流容量大。新能源汽车上的动力电池组电压高达几百伏，因此，在动力电池组和电气回路之间的接口处配置的是接触器。虽然接触器的负载电路是高电压，但它们是由低电压电路来控制的。

新能源汽车上配置的接触器当车辆运行时起连接作用，当车辆关闭或发生故障时，能安全地将动力电池组和电气系统分离，起接通、断开隔离、安全保护等作用。任何高电压大电流电路通断都会产生电弧或火花，电压越高所产生的电弧越长，电流越大发热量越大。拉长的电弧有可能击中操作人员或控制器电路。因此，用来接通和断开大电流电路的接触器和继电器相比，还会多一个灭弧系统。

新能源汽车会对接触器触点的状态进行检测，用来防止接触器的触点应断开的情况下由于触点粘接还使高压回路通电，以及高压回路通电的状态下接触器触点突然断开。接触器触点的检测一般采用自带辅助触点的方法，或者采用单独设计辅助触点检测电路的方法，主要是通过电压降法检测接触器触点两端的电压来判断触点的开闭状况。

6.2 新能源汽车接触器类型

在新能源汽车上应用广泛的是电磁密封式接触器。按照封装形式不同，可分为陶瓷密封和环氧树脂密封2种接触器。

（1）陶瓷密封接触器。陶瓷密封接触器（图24）将触点密封在充满惰性气体的腔体内，触点与外界空气是隔离的，不会受到污染，不可能被氧化，不容易产生电弧，能够获得更好的耐压能力。陶瓷密封接触器在搬运或更换过程中可能会使陶瓷外表面沾有脏物，引起表面飞弧或漏电现象，所以在搬运或更换过程中要保持陶瓷外表面干净。安装时一定不要使接触器的密封及固定部位受到过大的横向力或扭矩。

图24 陶瓷密封接触器外形

（2）环氧树脂密封接触器。环氧树脂密封接触器（图25）的性能与陶瓷密封接触器性能无差异，但是在抗震性和耐冲击性上要优于陶瓷密封接触器。在遇到电流不稳定时，环氧树脂密封接触器的表现要优于陶瓷密封接触器。另外环氧密封接触器的稳定性和批量供货能力要优于陶瓷密封接触器，并且成本更低。

6.3 接触器在新能源汽车上的应用

根据车型及动力系统的不同，新能源汽车上使用的接触器数量、名称都存在差异。例如，第2代丰田普锐斯混合动力汽车高压配电盒里装有3只接触器，分别为主接触器、预充接触器及负极接触器，如图26所示。对于带充电系统的新能源汽车，会增加充电接触器，作为动力电池组和充电端口之间电路的组成部分。例如，比亚迪e5纯电动汽车高压配电盒里装有5只接触器，分别为主接触器、预充接触器、交流充电接触器、直流充电接触器+、直流充电接触器-，如图27所示。下面将以第2代丰田普锐斯混合动力汽车为例，介绍接触器在新能源汽车上的实际应用。

图25 环氧树脂密封接触器

图26 丰田普锐斯混合动力汽车的接触器

（1）预充接触器。预充接触器和主接触器并联安装在动力电池组与变频器之间电路的正极侧。当车辆上电时，预充接触器通过预充电阻先闭合。动力电池组的高压母线的电流经过预充电阻，以规定的速率为变频器电容充电，形成反灌电压。通过对变频器电容的电压进行监测，来对高压系统进行以下检查作业。

1）检查动力电池组和变频器之间的连接是否稳定。

2）检查变频器电容的电压是否充到与动力电池组的电压持平（反灌电压≤50 V）。

3）变频器的电容是否可以在预期的时间内充满电（反灌电压≤50 V）。

图27 比亚迪e5纯电动汽车的接触器

如果某项功能检查没有通过，预充接触器会立刻断开，并产生一个故障代码。如果所有的系统检查都能通过，此时主接触器闭合，预充接触器断开，车辆开始全电流上电。从上述可知，预充接触器只在预充过程中工作，起限制车辆上电之初时的电流，如果不加以限制，过大的电流会对高压部件产生很大的冲击。

（2）主接触器。主接触器负责控制高压供电正极，属于一种接触型继电器，对动力电池组电流没有任何限制。在车辆正常运行过程中，主接触器接通。主接触器具有以下5个功能。

1）车辆上电时，将动力电池组连接到变频器。

2）车辆上电时，监控动力电池组和变频器之间的高压电路。

3）允许高压电流在动力电池组和变频器之间流通。

4）驱动系统被关闭时，断开动力电池组与变频器的连接。

5）车辆紧急停车时，断开动力电池组与变频器的连接。

（3）负极接触器。负极接触器安装在动力电池组与变频器之间电路的负极侧，负责控制高压供电负极。在车辆预充和正常运行过程均接通，在车辆下电时，在正极接触器断开之后再断开。

通过在动力电池与变频器之间电路的正负极都装有接触器这种设计，使得电路的两侧都受到接触器保护，这是新能源汽车中最常见的接触器组合方式。