CN107947109A - 大电流无触点的电子预热继电器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大电流无触点的电子预热继电器，其能够实现对柴油机进气加热格栅供电的限时、短路、过压、过载、过温保护控制。整流桥与控制端连接，整流桥将接控端输入的正电压或负电压通过稳压整流后变为正电压输出；单片机接收整流桥输出的正电压，单片机具有计时和温度检测、短路检测以及电压检测功能，在单片机中能够设定限时预设值、温度预设值以及电压预设值，单片机还连接大电流输入端；升压泵连接大电流输入端，升压泵还与单片机连接；大功率管分别与大电流输入端、升压泵相连；大电流输出端分别与单片机、升压泵以及大功率管连接。本发明的大电流无触点的电子预热继电器能够解决因带触点机械继电器的触点粘连导致线路的烧坏问题。
Description
技术领域
本发明涉及发动机制造领域，特别涉及一种用于柴油发动机进气预热的大电流无触点的电子预热继电器。
背景技术
随着柴油机技术的进步和发展，各类发动机性能指标以及用户的体验要求也在不断的提高。其中，为了改善和提高发动机的低温环境下的启动性能，进气加热格栅供电成为目前解决发动机冷启动的主要措施，而又因其具有电流较大、工作环境比较恶劣的特殊性，在进气加热格栅供电时对预热格栅、预热继电器及预热电源线路进行保护控制就显得尤为重要了。因此，必须寻找有效的保护控制方法，以达到进气预热在功能使用上与安全保护上的双赢。现有的预热继电器，实际上就是通过小电流来控制大电流的开关，可以满足正常情况下的使用要求，但缺乏失效和故障状态下的控制和保护功能，往往由于继电器的失效比如带触点机械继电器的触点粘连导致长通电引起线路烧坏而引起的火烧车等严重事故。
目前，市场上使用有两种类型的预热继电器：
(1)带触点机械预热继电器，其使用特点是通过开关或ECU直接驱动继电器的电磁铁来控制大电流触点的吸合和断开，由于预热的电源线与蓄电池直接相连且预热电流较大，触点在接触过程易产生火花或使用一段时间后出现粘连后无法自行断开线路，存在着重大安全隐患；再加上相当一部分机械继电器驱动端电流大，易超出ECU最大驱动能力，继电器和ECU匹配选型难度较大。
(2)普通电子预热继电器，采用固体电子开关，输入与输出电路通过隔离变压器进行隔离，输出端由MOS场效应管控制开关的通断，当预热继电器的输入端施加规定电压时，输出端的MOS管开关接通，预热继电器工作；当预热继电器的输入端放加规定关断电压时，输出端的MOS管开关断开，预热继电器不工作；在实际使用中整车线路中的继电器通断电过程中存在反向电动势等因素导致功率管被击穿的故障率较高，功率管击穿时变成常导通状态，存在较大的烧坏电路和预热格栅甚至着火隐患和风险。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种大电流无触点的电子预热继电器，从而克服现有技术中由于带触点机械继电器的触点粘连导致长通电引起线路烧坏而引起的火烧车等严重事故问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种大电流无触点的电子预热继电器，其包括控制端、大电流输入端、整流桥、单片机、升压泵、大功率管以及大电流输出端。整流桥与控制端连接，整流桥将接控端输入的正电压或负电压通过稳压整流后变为正电压输出；单片机接收整流桥输出的正电压，单片机具有计时和温度检测、短路检测以及电压检测功能，在单片机中能够设定限时预设值、温度预设值以及电压预设值，单片机还连接大电流输入端；升压泵连接大电流输入端，升压泵还与单片机连接；大功率管分别与大电流输入端、升压泵相连；大电流输出端分别与单片机、升压泵以及大功率管连接。其中当单片机接收到高电平信号时，单片机进行短路测试，如果测试结果为短路，则单片机不输出导通信号，大功率管不导通，电子预热继电器处于关断状态，此为短路保护。
优选地，上述技术方案中，其中当单片机接收到高电平信号时，且无短路情况时，单片机进行过压测试，如果测试出单片机接收的电压瞬时超过电压预设值时，则单片机不输出导通信号，大功率管不导通，电子预热继电器处于关断状态，此为过压保护。
优选地，上述技术方案中，其中当单片机接收到高电平信号时，且无短路和过压情况时，则单片机输出导通信号，升压泵将到通信号升压至标准电压，升压后的到通信号控制大功率管道通，电子预热继电器处于导通状态，与此同时单片机开始计时，当计时时间超过限时预设值时，而此时单片机仍然接收到高电平信号，则单片机停止输出导通信号，大功率管不导通，电子预热继电器处于关断状态，此为限时保护。
优选地，上述技术方案中，其中当大功率管处于导通状态时，单片机随时检测电子预热继电器自身的温度，当检测温度超过温度预设值时，则单片机不输出导通信号，大功率管不导通，电子预热继电器处于关断状态，此为过温保护。
优选地，上述技术方案中，单片机还连接有工作状态指示灯，当电子预热继电器处于导通状态时，工作状态指示灯开启，反之则熄灭。
优选地，上述技术方案中，单片机还与连接外壳搭铁连接。
与现有技术相比，本发明的大电流无触点的电子预热继电器具有能够克服由于带触点机械继电器的触点粘连导致长通电引起线路烧坏而引起的火烧车等严重事故的有益效果，同时具有限时、短路、过压、过载、过温保护的功能。
附图说明
图1是根据本发明的大电流无触点的电子预热继电器的线路结构示意图。
主要附图标记说明：
1-控制端，2-大电流输入端，3-整流桥，4-单片机，5-升压泵，6-大功率管，7-大电流输出端，8-工作状态指示灯，9-外壳搭铁。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，图1是根据本发明的大电流无触点的电子预热继电器的线路结构示意图。根据本发明具体实施方式的一种大电流无触点的电子预热继电器，其能够实现对柴油机进气加热格栅供电的限时、短路、过压、过载、过温保护控制，大电流无触点的电子预热继电器包括控制端1、大电流输入端2、D1整流桥3、U1单片机4、U2升压泵5、大功率管(Vmos)6以及大电流输出端7。控制端1为电子预热继电器的控制信号输入端，当控制端1输出控制信号时，控制端1输出高电平信号，反之则输出低电平。D1整流桥3与控制端1连接，D1整流桥3将接控端输入的正电压或负电压通过稳压整流后变为正电压输出。U1单片机4接收D1整流桥3输出的正电压，U1单片机4具有计时和温度检测、短路检测以及电压检测功能，在U1单片机4中能够设定限时预设值、温度预设值以及电压预设值，U1单片机4同时还与大电流输入端2连接，以便随时监测大电流输入端2的电压情况。U2升压泵5连接大电流输入端2，同时还与U1单片机4连接。大功率管(Vmos)6分别与大电流输入端2、U2升压泵5相连。大电流输出端7分别与U1单片机4、U2升压泵5以及大功率管(Vmos)6连接。
在一些实施方式中，当U1单片机4接收到高电平信号时，U1单片机4先进行短路测试，如果测试结果为短路，则U1单片机4不输出导通信号，大功率管(Vmos)6不导通，电子预热继电器处于关断状态，柴油机进气加热格栅不供电，此为短路保护。
在一些实施方式中，当U1单片机4接收到高电平信号时，且无短路情况时，U1单片机4进行过压测试，如果测试出U1单片机4接收的电压瞬时超过电压预设值时(瞬态超过汽车电源系统正常电压范围12V或24V的干扰电压)，则U1单片机4不输出导通信号，大功率管(Vmos)6不导通，电子预热继电器处于关断状态，柴油机进气加热格栅不供电，此为过压保护。
在一些实施方式中，当U1单片机4接收到高电平信号时，且无短路和过压情况时，则U1单片机4输出导通信号，升压泵将到通信号升压至标准电压，升压后的到通信号控制大功率管(Vmos)6道通，电子预热继电器处于导通状态，柴油机进气加热格栅供电。与此同时U1单片机4开始计时，当计时时间超过限时预设值时(本实施例的限时预设值为240秒，但本发明并不以此为限)，而此时U1单片机4仍然接收到高电平信号，则U1单片机4停止输出导通信号，大功率管(Vmos)6不导通，电子预热继电器处于关断状态，柴油机进气加热格栅不供电，此为限时保护。
在一些实施方式中，电子预热继电器处于限时保护后，只有控制端1输入的控制信号变为低电平，而后再次变为高电平时，电子预热继电器经过再次短路检测、过压检测后没有短路和过压情况后，电子预热继电器才可再次导通，柴油机进气加热格栅被再次供电，。
在一些实施方式中，当大功率管(Vmos)6处于导通状态时，U1单片机4随时检测电子预热继电器自身的温度，当检测温度超过温度预设值时(本实施例的温度预设值为100℃，但本发明并不以此为限)，则U1单片机4不输出导通信号，大功率管(Vmos)6不导通，电子预热继电器处于关断状态，柴油机进气加热格栅不供电，此为过温保护。
在一些实施方式中，U1单片机4还连接有工作状态指示灯8，当电子预热继电器处于导通状态时，工作状态指示灯8开启，反之则熄灭，亦即通过电子预热继电器上的工作状态指示灯8可同步判断预热器的工作状态(本实施例的工作状态指示灯8为发光二极管，但本发明并不以此为限)。
在一些实施方式中，U1单片机4还与连接外壳搭铁9连接，保证电子预热继电器完整的电路循环。
终上所述，本发明的大电流无触点的电子预热继电器与现有技术相比具有以下优点：
1.继电器控制端电流小，可有效的降低控制端的负载和功耗；
2.内置了单片机等电器元件和控制、保护逻辑以及关键设定参数；
3.优化了大功率(Vmos)管的结构和通过电流，可以控制更大功率的预热格栅，并能实现失效模式下的断路处理。
4.内部线路中增加整流桥元件，可实现控制端两根控制线的正接和反接。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。
Claims (6)
1.一种大电流无触点的电子预热继电器，其特征在于，包括：
控制端；
大电流输入端；
整流桥，其与所述控制端连接，所述整流桥将所述接控端输入的正电压或负电压通过稳压整流后变为正电压输出；
单片机，其接收所述整流桥输出的正电压，在所述单片机中能够设定限时预设值、温度预设值以及电压预设值，所述单片机还连接所述大电流输入端；
升压泵，其连接所述大电流输入端，所述升压泵还与所述单片机连接；
大功率管，其分别与所述大电流输入端、升压泵相连；以及
大电流输出端，其分别与所述单片机、所述升压泵以及所述大功率管连接；
其中，当所述单片机接收到高电平信号时，所述单片机进行短路测试，如果测试结果为短路，则所述单片机不输出导通信号，所述大功率管不导通，所述电子预热继电器处于关断状态，此为短路保护。
2.根据权利要求1所述的电子预热继电器，其特征在于，其中当所述单片机接收到高电平信号时，且无短路情况时，所述单片机进行过压测试，如果测试出所述单片机接收的电压瞬时超过所述电压预设值时，则所述单片机不输出导通信号，所述大功率管不导通，所述电子预热继电器处于关断状态，此为过压保护。
3.根据权利要求1所述的电子预热继电器，其特征在于，其中当所述单片机接收到高电平信号时，且无短路和过压情况时，则所述单片机输出导通信号，所述升压泵将所述到通信号升压至标准电压，升压后的所述到通信号控制所述大功率管道通，所述电子预热继电器处于导通状态，与此同时所述单片机开始计时，当所述计时时间超过所述限时预设值时，而此时所述单片机仍然接收到高电平信号，则所述单片机停止输出导通信号，所述大功率管不导通，所述电子预热继电器处于关断状态，此为限时保护。
4.根据权利要求1所述的电子预热继电器，其特征在于，其中当所述大功率管处于导通状态时，所述单片机随时检测所述电子预热继电器自身的温度，当检测温度超过所述温度预设值时，则所述单片机不输出导通信号，所述大功率管不导通，所述电子预热继电器处于关断状态，此为过温保护。
5.根据权利要求1所述的电子预热继电器，其特征在于，所述单片机还连接有工作状态指示灯，当所述电子预热继电器处于导通状态时，所述工作状态指示灯开启，反之则熄灭。
6.根据权利要求1所述的电子预热继电器，其特征在于，所述单片机还与外壳搭铁连接。
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