提高移动应用中接触器和继电器的能源效率

接触器和继电器是用于移动应用中管理电流的电磁开关。它们的主要功能是控制高电流和高电压，同时确保运行安全和效率。

对于开发工业车辆零部件的原始设备制造商 (OEM) 而言，这些开关在车辆运行中起着至关重要的作用，允许在正常和故障情况下连接和断开电池。

然而，使用接触器和继电器的一大挑战在于其功耗。驱动这些大电流设备所需的大型线圈会持续消耗能量，导致电池电量耗尽，从而缩短车辆的续航里程。解决这个问题对于提升车辆性能至关重要。

能源效率创新

幸运的是，业界已经开发出先进的节能器技术，能够在显著降低接触器和继电器功耗的同时，保持其可靠性。其中一些关键创新尤为突出。

一款采用 Durakool DG86M 继电器的电动道路清扫车。（图片：Durakool）

其中之一是脉冲宽度调制 (PWM) 技术。通过调节电脉冲宽度，PWM 可将线圈功耗降低约 50%。这使得接触器能够在保持接合状态的同时降低能耗，从而延长电池寿命并提高车辆效率。

还有一种双线圈节能器，它采用高功率线圈进行初始启动，低功率线圈用于维持运行。这种方式可以降低长时间使用时的功耗，从而提高能源效率。此外，由于印刷电路板 (PCB) 上使用的元件更少，双线圈设计还具有成本更低、故障点更少的优点。

两者相比，PWM（脉冲宽度调制）设计效率更高，能更精确地控制能耗，尽管其电路更为复杂。然而，脉冲会产生电磁干扰（EMI），这意味着需要额外的屏蔽措施以避免影响外部电路。相比之下，双线圈节能器不会产生电磁干扰，因此更加可靠。

第三种降低线圈功耗的方法是触点接合后降低电压。虽然这种方法有效，但需要外部电路。此外，还存在线圈供电不足的风险，这可能导致可靠性问题。

总之，在为应用选择合适的技术时，OEM厂商必须仔细权衡这些利弊。

灵敏线圈技术

该领域的另一项进展是灵敏线圈技术。这种方法通过采用高阻线圈来降低功耗，这些高阻线圈所需的电流显著降低。这使其特别适用于电动汽车 (EV) 应用，有助于降低运营成本、延长电池寿命，并通过最大限度地减少开关功能所需的能量来降低整体环境影响。然而，缺点是这种设计可能会导致触点压力略微降低，从而降低载流能力。

无论 OEM 选择哪种技术，他们都必须注意确保触点完全接合所需的最短时间，通常为 100 - 200 毫秒。

接触材料进展

提高效率的另一个关键因素是选择合适的接触铆钉材料。这些材料的电阻直接影响能耗、发热量和部件耐久性。

Durakool DLVC300接触器被用于部分机场拖车。（图片：Durakool）

多种先进材料可优化不同应用场景下的性能。例如，银镍合金 (AgNi) 具有低电阻，可最大限度地减少长时间保持闭合状态并承载高电流的继电器中的能量损耗。相比之下，银锡氧化物 (AgSnO2) 可通过减少热量积聚和能量浪费，在负载切换时提供高抗焊接性能。

另一种银变体是氧化银锡氧化铟（AgSnOInO），这是一种特殊材料，同样具有抗焊接性能，使其成为电机中频繁开关应用的理想选择。AgSnOInO 通过显著降低接触劣化，提高了移动应用中系统的长期可靠性。

两种铜材质可选：无氧铜 (Cu. C10200) 和铜银合金 (T2+Ag)。Cu. C10200 具有更低的接触电阻，并且在长时间承载大电流时性能更佳。T2+Ag 是一种硬度更高的材料，在负载条件下切换性能优异，可为特定应用提供不同的性能特性。

推广挑战

在原始设备制造商 (OEM) 能够将这些改进措施应用到他们的设计中之前，他们必须解决一些关键挑战。

其中一个难题是散热管理。由于高电流应用会产生大量热量，因此必须采用有效的冷却解决方案来维持性能并防止过早失效。

此外，电动汽车产量的快速增长也导致了供应链瓶颈。这可能会影响制造商的零部件供应，进而造成生产计划的延误。

最后，由于缺乏标准化的继电器设计，集成过程会变得复杂，从而导致兼容性问题。例如，不同制造商的引脚配置、安装方式或端子分配可能存在差异。原始设备制造商 (OEM) 必须在设计阶段考虑这种复杂性，以确保顺利集成。

实际应用

卡洛斯·门德斯是 Durakool 公司的交换机产品经理。（图片：Durakool）

这些节能技术的进步对下一代汽车零部件的影响最为显著，因为这些零部件需要兼具高效、耐用和可靠的性能。例如，这些技术已成功应用于电动巴士、邮政车辆、牵引车以及挖掘装载机和伸缩臂叉装车等工程机械。

随着行业的进步，我们可以期待看到更多创新。这些创新包括在不牺牲高电流性能的前提下进一步缩小元件尺寸，增强散热管理解决方案以提高严苛环境下的可靠性，以及提高标准化程度以简化集成难题。此外，更可持续的材料将减少对环境的影响，并使元件能够回收利用。

该行业将通过持续创新和战略工程克服能源效率方面的挑战，同时朝着更可持续、更电气化的未来迈进。