1、引 言
繼電器是使用廣泛的電器產品，若能對現場使用的繼電器實現工作可靠性評估及失效預測，不僅能避免“納偽”造成的系統故障，又能減少“棄真”帶來的經濟損失，具有重要經濟意義。[1]其作為自動控制電路中的一種常用元器件，可以控制一組開關的通與斷，或通過電信號進行控制，或是通過磁、聲、光、熱形式來控制，廣泛應用在工業、電力、航空、汽車等行業電器的控制。在實車的性能測試中經常發生繼電器失效導致的回路不能正常通斷，從而造成電器功能的不正常。本文將通過汽車用繼電器的選型、繼電器的失效案例總結分析幾種常見的失效模型，以期在車型的繼電器使用中規避潛在的失效風險，提高整車電器的可靠性。
2、繼電器的構造和工作原理
2.1繼電器的構造：
繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、回位彈簧、觸點等組成，具體結構如下圖所示：
2.2繼電器工作原理：
當電磁繼電器線圈兩端加上一定的電壓或電流，線圈產生的磁通過鐵心、軛鐵、銜鐵、磁路工作氣隙組成的磁路。在磁場的作用下，銜鐵被吸向鐵心極靴面，從而推動常閉觸點斷開，常開觸點閉合；當線圈斷電時，機械反力使銜鐵回到初始位置，常開觸點斷開，常閉觸點接通，如下圖所示：
3、繼電器的選型原則
3.1 繼電器分類
1）按裝配方式分類：PCB板繼電器，Plug in繼電器；Plug in繼電器又分為：ISO(Micro ISO,Mini ISO，Power mini ISO )，280（Ultra 280，Micro 280和Mini 280）
2）按觸點結構分類：單刀單擲型(SPST)和單刀雙擲型(SPDT)，如下圖所示：
SPST和SPDT繼電器
3.2繼電器選型
1）繼電器電性能使用壽命選擇
根據負載類型選擇繼電器，常規負載用電器要求繼電器壽命在10萬次以上，真空泵頻繁啟動的負載選用80萬次電耐久的繼電器。
2）繼電器線圈端電壓類型選擇
繼電器線圈電壓有12VDC和24VDC兩類，汽車繼電器一般選擇12VDC.
3）繼電器觸點形式選擇
根據負載和原理設計情況選擇，一般除雨刮繼電器、電機正反轉負載選擇一組轉換形式外，其他均選擇一組常開形式。
4）繼電器封裝形式選擇
繼電器封裝形式有塑封型（S）和防塵罩型，塑封型防水性能好，適合濕區選擇，防塵罩型散熱性能好。
5)繼電器觸點材料選擇
繼電器觸點必須具備抗熔焊及耐電弧燒蝕，耐氧化等性能，觸點材料依據不同的負載電流和耐久次數會添加其他微量金屬元素，例如銦。
6）繼電器開關端接通及斷開電流大小選擇
繼電器負載有三種：阻性負載（后除霜，點煙器，常規負載）；感性負載（鼓風機，油泵，電機）；燈負載。根據用電器類型和電氣性能選擇，繼電器接通及斷開電流必須大于負載的啟動峰值電流及工作電流，小電流小于0.3A 的負載需要使用特殊信號類繼電器。
7）線圈功率
線圈功耗是考察控制端對繼電器的能力，線圈控制引腳的電流能力要大于線圈功耗
注：宏發繼電器型號如下圖：
4、常見失效問題類型
繼電器按照回路通斷來進行分類，主要分為繼電器長閉失效、繼電器無法正常閉合失效和繼電器閉合不導通，針對這三類進行介紹：
4.1繼電器長閉失效：
主要為繼電器觸點粘連，即接入過電流、開關頻率超過繼電器額定開關頻率、觸點部位異常震動等情況都可能導致觸點粘連。
4.2繼電器無法正常閉合失效：
一般為繼電器線圈端故障導致繼電器無法吸合接通，失效的主要原因有過電壓或超聲波清洗導致的線圈斷線、電壓不符合繼電器要求導致的吸合力不足。
4.3繼電器閉合不導通失效：
主要發生的故障點在閉合觸點因異常導致的不導通，異常點主要有：閉合接觸點沾污、結構缺陷（間隙不合理、連接簧片斷裂）、連接件鉚接虛脫。
5、失效案例分析
5.1 觸點粘連失效：
某試驗車在高溫耐久試驗中發生車輛熄火后風扇長時間運轉，通過診斷確認全車無故障碼。
5.1.1故障原因分析：
經排查發現是高速風扇繼電器輸出端始終有電壓，通過拆解發現繼電器的動靜觸點因高溫熔融，從而導致觸點黏連失效。
5.2線圈斷裂失效：
某試驗車在跑耐久試驗的過程中在使用空調功能時，發現空調不出風。
5.2.1故障原因分析：
經排查給鼓風機繼電器線圈端模擬控制信號，繼電器輸出端無電壓，懷疑繼電器線圈端故障損壞。通過拆解發現繼電器線圈漆包線受力后擠壓斷裂，線圈無法導通，導致繼電器無法吸合 。
5.3繼電器閉合不導通失效故障：
某車型在耐久路試過程中發現整車存在偶發不能起動或熄火的問題，經排查為電器盒中的油泵繼電器無電壓輸出導致，具體入下圖所示：
5.3.1故障原因分析：
對故障繼電器進行拆解，發現動觸點存在沾污，通過能譜分析沾污主要成分含有Na （鈉）、K（鉀）元素，該元素導電率低，長期聚集在動觸點導致無法接通，從而發生油泵繼電器無法正常工作的問題。
6、總 結
結合實車發生的繼電器問題，通過問題現象分析發生問題的原因，最終將問題解決。因繼電器會影響到整車的電器功能，需要明確繼電器的構造、工作原理和失效模式，以期在汽車用繼電器的選型中提供簡單的指導，從而提升整車電器性能的可靠性。
