Im Hochspannungs-Stromverteilungssystem von Elektrofahrzeugen übernimmt das Relais als „Sicherheitsschalter“ des Hauptstromkreises die entscheidenden Funktionen des Verbindens, Trennens und Nottrennens der Hochspannungs-Sammelschiene. Sein zentraler elektromagnetischer Aktuator -der Anker-bestimmt direkt die Zuverlässigkeit, Reaktionsgeschwindigkeit und Lebensdauer des Relais. Hochleistungsfähiges elektrisches Reineisenstanzen für EV-Relais ist die Grundlage für die Erreichung dieser Funktion.
EV-Relais verfügen in der Regel über eine vollständig abgedichtete Struktur, die mit Inertgas gefüllt ist, um Lichtbögen zu unterdrücken. Ihr Funktionsprinzip basiert auf elektromagnetischer Anziehung: Wenn die Spule erregt wird, wird ein Magnetfeld erzeugt, das den Eisenkern magnetisiert und den Anker darüber anzieht, wobei die Federkraft überwunden wird, um die beweglichen und stationären Kontakte zu schließen; Nach der Stromunterbrechung kehrt die Feder in ihre ursprüngliche Position zurück und die Kontakte trennen sich. Dieser scheinbar einfache Prozess stellt extrem hohe Anforderungen an die weichmagnetischen Eigenschaften des Ankermaterials, wie Permeabilität, Koerzitivfeldstärke und magnetische Sättigungsinduktion. Daher ist das Stanzen von reinem Eisen für EV-Relaisteile die gängige Wahl in der Branche geworden. -Seine hohe Reinheit und sein geringer Gehalt an Verunreinigungen gewährleisten eine schnelle Magnetisierungs- und Entmagnetisierungsfähigkeit und reduzieren so Energieverluste und Wärmeerzeugung.
Aus struktureller Sicht besteht das Relais intern aus zwei Hauptmodulen: einer Antriebsspule und Hochspannungskontakten. Der EV-Relaisanker, der als Brücke zwischen dem elektromagnetischen System und den mechanischen Kontakten fungiert, muss innerhalb von Millisekunden einen zuverlässigen Betrieb abschließen. Unzureichende magnetische Eigenschaften des Ankermaterials führen zu einer schwachen Anziehungskraft, einer verzögerten Reaktion und sogar zu einer falschen Trennung bei Vibration. Darüber hinaus wirkt sich die geometrische Präzision des Ankers (z. B. Ebenheit und Dickentoleranz) direkt auf die Kontaktdruckverteilung aus und beeinflusst somit den Kontaktwiderstand und den Temperaturanstieg. Daher muss der Stanzprozess des Stahlteils für das EV-Relais ein Gleichgewicht zwischen Materialleistung und Dimensionsstabilität herstellen.
Um die Energieeffizienz zu verbessern, verwenden moderne Hochspannungsrelais im Allgemeinen eine Doppelspulen- oder PWM-Antriebsstrategie. Während des Startvorgangs treibt eine Hochstrom-Anziehungsspule die Ankermetallteile des EV-Relais schnell in Position und schaltet anschließend auf eine Niederstrom-Haltespule um, um den Zustand aufrechtzuerhalten. Diese Konstruktion reduziert den Stromverbrauch deutlich, stellt aber auch höhere Anforderungen an die Dynamik des Ankers. Wenn die Hystereseschleife der reinen Eisenplatte des EV-Relaisankers zu breit ist, kann es zu einer unvollständigen Entmagnetisierung kommen, was zu der Gefahr eines „Anhaftens von Restmagnetismus“ führt und die Zuverlässigkeit der Trennung beeinträchtigt.
Die Fehleranalyse zeigt, dass Relaisausfälle hauptsächlich auf zwei Aspekte zurückzuführen sind: Kontaktschweißen und Spulenausfall. Das Verschweißen statischer Kontakte wird häufig durch eine unsachgemäße Gestaltung der Vorladeschaltung verursacht, was dazu führt, dass ein großer Strom direkt auf die geschlossenen Kontakte einwirkt. Beim dynamischen Schweißen kommt es häufig vor, dass der Lichtbogen bei der Unterbrechung eines großen Stroms nicht effektiv erlischt. Unabhängig von der Art des Schweißens ist eine der Hauptursachen oft die Verschlechterung der Leistung des weichmagnetischen Eisens des EV-Relaisankers-wie Materialoxidation, Ausfällung von Verunreinigungen oder unsachgemäße Wärmebehandlung, was zu verminderter Permeabilität, unzureichender Anziehungskraft, unvollständigem Kontaktschluss, erhöhtem lokalen Kontaktwiderstand und letztendlich zu überhitztem Schweißen führt.
Temperatur und Versiegelung sind eine weitere kritische Dimension. Die Betriebstemperatur von Relais ist normalerweise auf -40 bis 80 Grad begrenzt. Das Überschreiten dieses Bereichs beschleunigt das Eindringen interner Inertgase und beeinträchtigt die Lichtbogenlöschfähigkeit. Darüber hinaus erfährt der Anker als Wärmequelle aufgrund von Wirbelströmen und Hystereseverlusten einen erhöhten Temperaturanstieg. Daher muss die Ankerplatte des EV-Relais aus reinem Eisenmaterial mit hohem -Widerstand und geringem-Verlust bestehen und Wirbelströme müssen durch optimierte Laminierungs- oder Prägestrukturen reduziert werden, um einen stabilen Betrieb unter Hochtemperaturbedingungen zu gewährleisten.
Darüber hinaus stellen Kollisionsschutzmechanismen zwingende Anforderungen an Relais. Gemäß den Standards GB/T 18384.1 und GB/T 31498 muss das BMS im Falle einer Fahrzeugkollision den Hochspannungskreis innerhalb von Millisekunden trennen. Wenn das Relais aufgrund einer Ankerklemmung oder eines Spulenfehlers nicht abschaltet, stellt dies ein ernstes Sicherheitsrisiko dar, und wenn es zu Kontaktverschweißungen kommt, muss die gesamte Einheit ausgetauscht werden. Dies macht die langfristige Zuverlässigkeit desAnker für elektromagnetisches EV-Relaisein entscheidendes Glied in der Sicherheitskette des Fahrzeugs.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Leistung von Hochspannungsrelais in Elektrofahrzeugen nicht nur vom gesamten Schaltungsdesign abhängt, sondern auch tief in den Materialien und Herstellungsprozessen ihrer Kernmetallkomponenten verwurzelt ist. Das elektrische Stanzen aus reinem Eisen für EV-Relais mit seinen hervorragenden weichmagnetischen Eigenschaften, der präzisen Formbarkeit und der hohen Konsistenz dient als Grundstein für die Gewährleistung eines effizienten und zuverlässigen Betriebs des Ankers. Mit der weit verbreiteten Einführung von 800-V-Hochspannungsplattformen und der steigenden Nachfrage nach Schnellladung werden in Zukunft größere Herausforderungen an die Hochfrequenzeigenschaften, die Wärmebeständigkeit und die Alterungsschutzeigenschaften von Ankermaterialien gestellt.
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