汽车继电器基础知识分析

继电器是一种当输入量（电、磁、声、光、热）达到一定值时，输出量将发生跳跃式变化的自动控制器件。而汽车继电器是汽车中使用的继电器，该类继电器切换负载功率大，抗冲、抗振性高。汽车中的电源多用12V，线圈电压大都设计为12V。由于是蓄电池供电、电压不稳定； 环境条件恶劣，吸动电压V≤60%VH（定额工作电压）；线圈过电压允许达1.5VH。线圈功耗较大，一般为1.6～2W，温升较高。环境要求相当苛刻：在发动机舱，环境温度范围要求为-40℃～125℃，其他位置环境温度范围为-40℃～85℃；在发动机舱里使用的继电器要能经受砂尘、水、盐、油的侵害；振动、冲击相当苛刻。

工作原理

当电磁继电器线圈两端加上一定的电压或电流，线圈产生的磁通通过铁心、轭铁、衔铁、磁路工作气隙组成的磁路，在磁场的作用下，衔铁吸向铁心极面，从而推动触点常闭触点断开，常开触点闭合；当线圈两端电压或电流小于一定值时，机械反力大于电磁吸力时，衔铁回 到初始状态，常开触点断开，常闭触点接通。

那么，可以把汽车继电器看成是由线圈工作的控制电路和触点工作的主电路两个部分组成的集合体。在继电器的控制电路中，只有较小的工作电流，这是由于操纵开关的触点容量较小，不能用来直接控制用电量较大的负荷，只能通过继电器的触点来控制它的通断。

继电器既是一种控制开关，又是控制对象（执行器）。以燃油泵继电器为例，它是燃油泵的控制开关，但是燃油泵继电器的线圈只有在电控单元中驱动三极管导通时，才能通过电控单元的接地点形成回路。

组成部分

汽车继电器由磁路系统、接触系统和复原机构组成。 磁路系统由铁心、轭铁、衔铁、线圈等零件组成。 接触系统由静簧片、动簧片、触点底座等零件组成。 复原机构由复原簧片或拉簧组成。

安装方法

1、安装方向 安装方向如果和继电器耐冲击的方向一致，可充分发挥继电器的性能。建议使冲击方向垂 直于触点和衔铁的运动方向，则可有效改善非励磁状态下的常闭触点的耐振耐冲击性能。安装时，使继电器的触点轴向与地面平行，可以避免触点飞溅物、炭化物落在触点表面， 提高接触可靠性。多组继电器应避免小负载触点位于大负载触点下方。

2、近距离安装 近距离安装多个继电器时，会导致异常发热，一般推荐为2mm间距。近距离安装有极性或磁 保持继电器会影响动作电压。

3、外壳安装继电器，不能取下外壳先安装、为防止松动、破损、变形，请使用弹簧垫圈。拧紧力矩请在0.5～70N·m 范围内。

4、插入式继电器插入强度建议为40～70N。 [1]

5、满足同样负载要求的产品具有不同的外形尺寸，根据所允许的安装空间，可选用低高度或小安装面积的产品。

6、汽车继电器的安装方式有PCB板式、ISO插座安装式、ISO 280插座安装式和外壳固定、卡 装安装方式。对体积小、不经常更换的继电器，一般选用PCB板式，对经常更换的继电器，选用插座安装方式。对主回路电流超过20A的继电器，一般选用插座快速连接式，防止大 电流通过线路板，造成线路板发热损坏（短期工作继电器除外）。对体积大的继电器，可 选用外壳安装式，防止在冲击、振动条件下，安装脚损坏。

维护保养

焊接工艺

一、涂焊剂

PCB 板式非塑封继电器极易受焊剂的污染，建议使用抗焊剂式或塑封式继电器以防止焊剂气 体从引出端和底座与外壳的间隙侵入，抗焊剂式继电器如采用预热烘干（100℃ 1 分钟） ，则可进 一步防止焊剂侵入。

二、焊接工艺

当使用涂焊剂或自动焊接时，应小心，不要破坏继电器性能，抗焊剂式继电器或塑封式继电 器可适用于浸焊或波峰焊工艺，但最大焊接温度和时间应随所选继电器的不同加以控制。

1、波峰焊： 推荐的焊接温度是：240℃～260℃，时间约5秒，最佳焊接温度为250℃。 关于其它的焊接温度和焊接时间（如较高的焊料温度就相应地缩短沾锡时间），请与我们的 技术服务支持联系或确认焊接质量。

2、手工焊： 推荐焊接温度为300℃-350℃，焊接时间控制在2秒以内。

3、冷却： 由于焊锡工序引起的继电器发热可以通过在工序最后进行冷却得到缓解，所以不要突然改 变温度，尤其要避免对热继电器进行冷冲击。

清洗工艺

应尽可能使用免清洗助焊剂进行焊接，应避免对继电器进行整体清洗。防止清洗剂进入继电器导致失效。禁止使用超声清洗，以免超声波能量产生触点冷焊、漆包线断线及其他结构损坏。在清洗和干燥后，应立即进行通风处理，使继电器降至室温。

涂保全剂：

有时为保证线路板的耐潮、高绝缘，须对线路板进行涂保全剂处理，应选用不含硅的较柔软 的胶，涂胶工艺应避免继电器产生负压而吸入保全剂。

检修方法

（1）继电器工作性能的简便判断方法

接通点火开关，然后用耳朵或听诊器倾听控制继电器内有无吸合声，或者用手感受一下继电器有没有振动感，如有，说明继电器工作基本正常，用电器不工作是由其他原因引起的；否则，说明该继电器工作失常。

也可以拔下继电器进行试验，例如发生空调压缩机不工作的故障，可以启动发动机，然后接通鼓风机开关和空调开关。再拔下空调压缩机继电器的插接器进行判断。如果能够听到该继电器动作的声音，而且拔下继电器时发动机的转速明显下降，插入该继电器时发动机的转速又提升，说明空调压缩机的继电器及其控制线路是正常的。

关于继电器所处的位置，凡是在电路原理图上标有点划线的继电器及保险器，一般布置在中央配电盒内。

（2）继电器的常见放障 继电器的常见故障现象有：线圈烧断、匝间短路（绝缘老化）、触点烧蚀、热衰变以及无法调整初始动作电流等。

①继电器线圈烧坏。为了防止这种情况发生，在进行维修、保养及电焊时，如果温度可能超过80℃，应当拆下对温度比较敏感的继电器和电控单元。

②触点烧蚀。例如金杯海狮(参数|图片)轿车（采用491Q—ME发动机）空调冷凝器风扇的继电器，它正好处在玻璃清洗喷水管的下方，若该喷水管破裂，清洗液将泄漏到继电器上，使继电器的常开触点锈蚀而不能断开，会导致空调冷凝器风扇常转不停的故障。因此，应当严防继电器进水。

（3）设法减少继电器触点的接触电阻

车用继电器触点间存在的接触电阻，主要由收缩电阻和表面膜电阻两部分构成。触点的接触电阻与触点的接触形式、材料性能及表面加工等因素有关。由此可见，要减少继电器触点的接触电阻，在接触压力一定的情况下，可以通过改善接触状态和改进接触材料入手。

（4）ECU搭铁不良可能影响继电器正常工作 一辆神龙富康988轿车，在正常行驶中，发动机自动熄火，再次启动，无法着车。接通点火开关，听不到燃油泵运转的声音，也没有高压火。检测点火线圈，发现插头上没有电源，但是一次侧和二次侧的电阻都正常。测量该车的喷射双密封继电器，其插头有12V电源。更换喷射双密封继电器，还是没有高压火，也没有继电器吸合的声音。用一根导线将喷射双密封继电器的10号脚直接搭铁，能听到继电器吸合的声音，发动机也启动成功了。但是奇怪的是，拆开这根搭铁线，发动机不熄火，而且关闭点火开关，重新启动发动机后，正常了。分析个中原因，这是由于发动机ECU搭铁不良，导致继电器线圈的供电电压很低（有时只有2V左右），根本不可能使继电器吸合。用导线直接搭铁后，继电器有了12V电压，于是顺利吸合，所以发动机启动成功。去掉那根临时搭铁线后（点火开关仍处在接通状态），继电器上仍然有较低的保持电压（这是继电器共有的特性），这种保持电压即使只有2V，继电器也不会断开，所以发动机不熄火。关闭点火开关，电路产生的自感电动势大大高于电源电压，在这种强大电动势的作用下，接触不良的搭铁处可能恢复正常，所以发动机启动后正常了。但是上述故障还会再现，所以根除的办法是将搭铁不良的部位彻底处理好。

储存环境

避免日光直射并保持常温·常湿·常压； 温度：10℃～35℃ 湿度：5～85%RH 气压：86～106kPa

在高温、高湿环境下，环境温度急剧变化时，继电器内部可能会结露。特别是用船只进行海上运输时尤其容易产生结露，请注意运输环境。结露是：高温、高湿环境下温 度由高温讯速变为低温或讯速由低温变为高温高湿环境时，水蒸气凝缩变成水滴的现 象。结露会导致绝缘下降、线圈腐蚀断线、锈蚀等。

低温结冰：结露和高湿环境中，在水分附着于继电器的状态下，温度降至冰点以下时水分结冰的现象。结冰可能会导致可动部分的粘合、动作延迟或冰块介于触点之间， 使触点产生故障。

低温·低湿环境中，塑料可能会脆化。

长期贮存于高温、高湿和含有机气体、硫化气体环境中时，触点表面将生成硫化膜和氧化膜，导致接触不稳定和触点故障。请注意包装形态，尽量减小湿度、有机气体、 硫化气体等的影响。

继电器应在洁净的环境中存储和安装，请在存在粉尘污染环境下使用防尘罩或塑封继 电器。

应注意监测存储温度，尽量避免继电器存储时间过长。

储存、运输应力 运输过程中，若对继电器施加了较大跌落冲击，可能会导致功能障碍，请注意包装器 材外观是否完整。 继电器采用长型管包装，当继电器数量较少，如果缺少限位，会滑落而影响继电器的外观和特性，要特别注意。

选型指南

汽车继电器选型时可以按下述要点逐项开展分析和研究：外形及安装方式； 输入参数； 输出参数； 环境条件；电磁兼容； 安装使用要求。

参量选择

汽车继电器的输入参量有：12VDC输入参量、24VDC输入参量、12VDC脉冲输入参量、24VDC脉 冲输入参量。在选用时考虑以下参数： 线圈额定电压线圈功耗 动作电压、释放电压 最大连续通电电流 线圈电阻 线圈温升 脉冲输入参量的脉宽（磁保持继电器）。

输入参量选择关注：

1、环境温度：使用环境的温度和线圈的温升对动作电压的影响，一般分引擎舱（最高温度要 求为125℃）和驾驶舱（最高温度要求为85℃）；继电器线圈电阻随温度的变化而变化，这对继电器动作、释放电压的影响是明显的。温度每上升1℃，线圈电阻会上升4‰。当继电器线圈通电一段时间后，线圈发热。这时进行继电器触点切换动作，其动作电压高于冷 态动作电压。

2、动作电压：用晶体管和集成电路驱动继电器时，注意晶体管和集成电路电压的压降和继电 器线圈反电势对晶体管和集成电路的破坏作用。

3、线圈额定电压：在继电器常开触点闭合后，一般要求线圈上应施加最低动作电压以上的电压，汽车继电器不推荐使用低保持电压，因为会减弱产品抗振性，在汽车剧烈颠簸时可能 会发生误动作。

4、线圈最大工作电压：汽车继电器为满足低动作电压的要求（60%额定电压），一般设计功 耗较高，长期施加在线圈上的电压值，一般应小于120%额定电压，若需达到130%额定电压 及以上值时，需与继电器生产厂家联系，取得技术支持。特别在高温下使用，会造成线圈温度过高，老化加速---最终线圈绝缘层损坏，匝间短路而失效。

5、释放电压：汽车继电器释放电压一般为10%额定电压，当线路上剩余电压过大，会造成继 电器不释放。

输出参量

继电器输出参量选用时应考虑以下参数： 触点组数 触点形式 触点负载 触点材料 电气寿命、机械寿命 1、负载类型国内大多数继电器负载能力，只标最大纯阻性负载，这给用户在选择继电器负载时，产 生二种误解，导致选型失误。误解之一是：用户实用的往往不是纯阻负载，而是感性的、灯的、电机的或容性的负载，负载大小等同或接近于阻性负载；误解之二是：负载可以从低电 平到额定负载，均能适应。应该指出，能可靠转换10A阻性负载的继电器，不可转换10A的感 性负载，不一定能可靠转换10mA的负载。因为不同性质负载条件下的电接触失效机理是截然 不同的。 汽车系统电源采用的是直流，直流电压没有过零点，触点开断瞬间，即产生电弧，且由于外加电压持续保持，只有电弧被拉长，不能自持而熄灭。电弧热能会使触点严重烧损，直 流电流总是朝一个方向流动，会引起触点材料转移加剧。 大多数汽车继电器负载能力，只标称阻性负载，但汽车继电器实际使用的往往不是阻性负载，而是感性负载、灯负载、电机负载，因存在较高的冲击电流，触点稳态负载大小应根 据冲击电流的大小降额使用。 应该强调，触点故障是继电器失效的主要原因。触点在不同负载类型、不同负载大小条件的电接触特性、失效现象及失效机理是有差别的。

2、触点材料 触点材料是继电器使用的最关键的材料，其性能高低决定继电器的质量水平。

时间参量

继电器的时间参量选择时应考虑以下参数： 吸动时间 释放时间 吸动回跳时间 释放回跳时间 继电器时间参数定义如下：

时间测试时，示波器上的典型波形图 ①常开触点 ② 常闭触点③ 先断后合触点 O b s 选用时注意事项： 动作时间 回跳时间 桥接时间

④ 先合后断触点 r t c 释放时间 转换时间达稳定闭合时间

1）在汽车继电器使用时一般对于时间参数不关注。

2）关注组合汽车继电器的时间，如闪光频率。

环境选择

继电器选用时应考虑以下环境参数：

1、温度

1）高温条件下，绝缘材料软化、熔化；低温条件下，材料龟裂，绝缘抗电性能下降，以致失效。但选择性能优良的工程塑料，均可以满足要求。

2）高、低温交替作用下，造成结构松动，活动部件位置发生变化，导致吸合、释放失控，触点接触不良或不接触。

3）低温下，继电器内部水汽凝露、结冰，导致绝缘性能下降。

4）高温条件下，线圈电阻增大，吸动电压相应增大，造成不吸动或似吸非吸，导致继电器失效。

5）高温条件下，触点切换功率负载时，断弧能力降低，触点腐蚀、金属转移加剧，失效 可能性增加，寿命缩短。

2、湿热

湿热对继电器性能构成威胁，具体表现如下：

1）长期湿热将直接导致绝缘抗电水平的下降，以致完全失效。特别是长期裸露贮存或使用过程中继电器绝缘受砂尘等污染后再受湿热作用，将造成绝缘失效。

2）非密封继电器在湿热条件下，线圈因电化学腐蚀或霉变而断线，触点电化学腐蚀、氧化加剧；金属零件腐蚀速度显著上升，继电器性能变坏，工作可靠性变差，以致完全 失效。

3）在湿热条件下，触点带电切换负载时，拉弧现象加剧，导致电寿命缩短。在热带、亚 热带使用的电子产品，产品设计、材料选用时必须充分考虑湿热问题。

3、砂尘

砂尘污染导致继电器的失效，还未引起用户的足够重视。在自然环境条件下或一般工 业车间环境条件下，尤其汽车上使用的电子装置，砂尘往往会通过散热孔、裂纹部位渗入继电器内部，经日积月累，开机察看，均可发现污尘堆积，导致活动部件转动（滑动）不灵，卡死；触点电接触失效；在潮湿作用下，金属件腐蚀加剧，绝缘件绝缘性能下降，以 致失效。某些电力保护用继电器、汽车用继电器出厂前检验合格，经一、二年运行后，继电器不断出现故障。设计和使用时必须充分考虑砂尘污染的危害。用户根据实用需要，提 出特定要求。

4、化学气氛污染

环境气氛中的有机蒸气、氧气、二氧化硫、盐雾等，对继电器触点、金属零件、线圈、 绝缘零件有侵蚀性影响，导致触点电接触不良，以致失效；导致线圈引线锈蚀断线、绝缘水平下降。 化学有害气体在自然界是普遍存在，只是在不同场合，有害气体（蒸汽）的种类不同。 采取工艺措施，可以减轻、免除其侵蚀，但成本将大幅度上升。如军用密封继电器，通过长时间高温真空焙烘、在继电器内腔充以高纯N2，采用电子束（或激光）进行密封焊，其泄漏率可达10-8pa.c m3/s; ;触点镀1～3u的金。民用继电器受价格的限制，一般只是加塑封外壳缓解大气中有害气体（蒸气）的侵蚀， 使用时，根据继电器负载大小，环境的优劣，可酌情将工艺孔打开，以提高散热能力，减 少内部有机蒸气、二氧化硫对触点表面的污染。

5、机械振动

继电器在强动力设备周围、在运输途中都会遇到一定频率范围、加速度值的振动；随 机振动可代表导弹、高推力喷气机和火箭发动机产生的现场振动应力作用。 振动对继电器的影响表现在：

a.振动可能致使机械结构件松动、疲劳、断裂失效；

b.闭合触点因振动产生大于标准规定时间的瞬间断开而失效；

c.断开触点因振动产生大于标准规定时间的瞬间闭合而失效；

d.导致活动零件之间的相对运动，产生噪声、磨损和其他物理失效。

6、冲击

继电器在运输、搬运、使用中经常会受到机械冲击的作用。 冲击对继电器的影响表现在：

1）由于冲击，造成结构松动、损伤、断裂而丧失工作能力。

2）由于冲击，闭合触点产生大于规定要求的瞬间断开而失效；断开触点产生大于规定要 求的瞬间闭合而失效。 于是，针对（1），要求继电器应具有抗冲击强度的性能，在试验前后进行的规定项目的测量结果，应符合产品标准要求。 针对（2），继电器应具有抗冲击稳定性的性能，要对触点的接触状态进行动态监测。

安全选择

继电器安全要求选用时考虑以下参数：

1、绝缘材料 产品使用的绝缘材料应具有良好的耐温性能，长期工作温度应达到125℃。

2、绝缘耐压水平 继电器的耐压分为触点间耐压、绝缘电阻；触点线圈间耐压、绝缘电阻。汽车继电器的典型值是耐压 500 VAC、绝缘电阻 100 MΩ。

3、电磁兼容 电磁兼容（EMC）是汽车继电器在电磁环境中工作时不干扰或不受干扰的能力。EMC已经 成为产品质量的一个重要判断标准。 电磁兼容 （EMC） 分为电磁干扰（EMI） 和电磁抗干扰 （EMS） 。 由于汽车继电器使用的是统一电源，继电器线圈断开时会形成高压，干扰其他系统和模块，因此，插入式汽车继电器通常会有并联电阻或二极管进行瞬态抑制，使线圈反 电势小于100V。 继电器触点开断时产生电弧，发射出电磁波，会影响IC工作。如果出现这种情况，可在触点加灭弧电路。也可以适当加大继电器与IC的距离。

注意事项

一、线圈输入的注意事项

1、 额定电压是继电器工作可靠性的保证 线圈电压超过动作电压时继电器虽然可以工作，但在强冲击下会误动 线圈电压超过最大工作电压会引起线圈绝缘下降、匝间短路、烧损

2、 继电器的线圈电阻值由于环境温度的变化以及继电器自身的发热会引起约0.4%℃的变化， 因此线圈温度如果升高，动作电压及断开电压也会变高。

3、 汽车继电器用蓄电池驱动，由于大负荷接通时会导致电源电压降低，对继电器寿命产生影响，注意电源电压波动对继电器工作可靠性的影响。

4、 线圈的最大连续施加电压：线圈的最大连续施加电压除继电器工作的稳定性之外，主要受 漆包线绝缘性能的限制，应了解产品漆包线的绝缘等级。实际使用中F级绝缘在环境温度 为40℃的情况下，可以考虑温升限制在电阻法测定为最大115℃。但由于内、外圈的不均 匀性，推荐值为105℃。

5、 线圈电腐蚀：汽车继电器长时间工作在温度、湿度循环的环境，当线圈连续接电源正极时（断开负极），线圈会被电腐蚀而引起断线，所以继电器线圈不能接高电势，必须保证继 电器线圈、动簧片与电源正极是断开的。

二、触点使用注意事项

触点是继电器最重要的零件，触点的工作可靠性受触点材料、触点电压及电流（特别是接通及 断开电压、电流波形）、负载种类、通断比、环境条件的影响。 触点电压：感性负载会产生非常高的反向电压，电压越高能量越大，加速触点电腐蚀、金属转移，应注意。 触点电流：触点闭合及断开时的电流对触点影响很大。当负载为电动机或者前大灯时， 闭合时的冲击电流大，触点的损耗、金属转移量就越大，触点转移会产生触点粘结失效，应该进行确认试验。 1、触点保护 反向电压：断开继电器线圈串联电路或电机、电磁铁等感性负载时必须采用二极管等浪涌吸收以保护触点。

断开感性负载时，会产生数百～数千V的反向电压，使触点电腐蚀加 剧，寿命降低。另外，当感性负载电流小于1A时，反向电压产生的电弧，使继电器内线 圈和塑料挥发的有机气体分解，在触点上生成黒色的酸化物、炭化物，导致接触不良。 触点金属转移：触点金属转移是触点材料在直流作用下，单方向的触点材料转移，随着通断次数的増加，阳极触点产生凹坑，阴极触点产生凸起，凸起和凹坑很容易产生机械 自锁引起触点粘连。应选用抗转移的触点材料或保护电路。 触点保护吸收电路：使用触点保护元件或保护电路，可以降反向电压，但如果不能正确使用反而会产生负效果。

三、继电器使用注意事项

1、 为防止引出端表面污染，不应直接接触引出端，否则，可能导致可焊性下降。

2、 引出端的位置应

与印刷板的孔位吻合， 任何配合不当都可能造成继电器产生危险的应力， 损害其性能和可靠性，请参照样本中的打孔图打孔。

3、 继电器插入线路板后，不得扳弯引出脚，以免影响继电器密封或其他性能。

4、 插装过程中不能对继电器外壳施加过大压力，以免外壳破裂或动作特性变化。

5、 快速连接脚的插、拔压力为 10 公斤力。太大插拔力会造成继电器损坏、压力太小会影响 接触可靠性和载流能力。

6、 特别强调的是，在安装时若不慎继电器掉落或受到撞击后，电气参数虽然合格但其机械 参数可能发生较大的变化，存在严重隐患，应尽量不使用。

7、 不要使用含硅的树脂和保全剂，会引起触点故障，即使是塑封继电器。

8、 注意按规定的极性接线圈电源和触点电源，触点一般是动簧接正极（+） 。

9、 避免线圈施加电压超过最大允许电压或线圈温升超过漆包线绝缘等级。

10、 额定负载和寿命是在规定标准条件下的，不可能覆盖汽车继电器的各种使用要求，

实际应用触点的负载和寿命由于负载种类、环境条件、动作频率或者其他各种条件会有 很显著的不同，请进行试验试验或联系继电器生产厂家，取得技术支持。

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