高压直流继电器是新能源汽车电气设备中的关键部件,主要用于断开与连通电路。接触系统作为高压直流继电器的执行机构,其作用是保证电器控制系统安全运行,工作能力由触头的接触特性决定。在严苛的工作环境以及高负载工作条件下,触头易发生喷溅、材料转移甚至发生熔焊,进而造成安全问题,所以需要对触头在不同工况下进行接触特性研究,由于接触系统的空间狭小,采用试验方法进行研究的难度较大,所以热应力研究采用有限元仿真方法。在继电器设计过程中,寿命预测与寿命延长同样是继电器的研究重点。首先,运用UG对高压直流继电器构建三维模型,对接触系统工作过程进行研究,根据实际工况对接触系统模型施加边界条件,对高压直流继电器三种形式触头进行力学分析研究,探究各种触头形式在机械作用下的内部应力变化以及接触压应力变化,并进行触头压力试验,试验结果与仿真值的相对误差为10.9%。然后,通过构建高压直流继电器接触系统热分析模型运用Maxwell和icepak进行电磁-热耦合仿真计算分析,探究各种负载条件下和各种温度环境下的触头温度。采用间接耦合法,先将电磁仿真得到的热损耗导入icepak作为初始条件,得出接触系统不同负载条件以及环境温度下各部位温度分布,对接触系统进行300A负载电流下20℃环境温度下的温升试验,测得引出端温度与仿真温度的相对误差为10.8%。将仿真所得温度结果导入力学分析,即进行电磁-热-结构耦合分析,探究热载荷条件下的接触系统触头接触面与结合面的热应力分布,分析了不同负载与不同环境温度对接触系统热应力的影响。发现在严苛的工作条件下,触头在热载荷的影响下对触头接触压力造成影响,易发生触头卷曲的现象。对触头结合面进行研究,发现结合面应力随温度升高而增大,当出现触头熔焊现象时,触头易发生脱落造成触头失效。最后运用灰色理论构建高压直流继电器寿命模型,选择接触电阻和动作时间为继电器寿命预测变量,预测继电器寿命,进行的寿命试验,将结果与预测结果进行对比误差为4.29%,验证预测模型的可行性。针对触头失效因素以及考虑到弹簧结构的机械退化原因,选择对弹簧结构进行优化设计,并进行寿命预测以及试验,发现寿命提高18.15%。