一種新型機動車用電子開關(guān)研制成功

王明先

（山東唐駿汽車制造集團有限公司，山東 淄博 255130）

1 機動車用電子開關(guān)解決的問題及其簡介

1.1 現(xiàn)有的電磁式電源總開關(guān)存在的問題

現(xiàn)有的機動車電磁式電源總開關(guān)，一般是由機械開關(guān)來控制的，機械開關(guān)的接通與斷開可以控制電磁式電源總開關(guān)的接通與斷開。實際使用中，駕駛員經(jīng)常忘記及時斷開電磁式電源總開關(guān)，造成蓄電池不必要的放電，使車輛下次起動困難。

為解決此問題，人們把機械開關(guān)設(shè)置在電門鎖上，當(dāng)鑰匙插進電門鎖時，機械開關(guān)就處于接通狀態(tài)，當(dāng)拔下鑰匙時，機械開關(guān)就處于斷開狀態(tài)，這樣駕駛員下車，只要拔下鑰匙也就斷開了機械開關(guān)，相應(yīng)的與之相聯(lián)接的電磁式電源總開關(guān)也就斷開了?？墒窃谲囕v使用中，特別是多人使用的車輛以及新車生產(chǎn)環(huán)節(jié)裝配調(diào)試過程中，許多駕駛員離開車輛時容易忘記及時拔下鑰匙，電磁式電源總開關(guān)仍處在接通狀態(tài)，其線圈及車上開著的電器設(shè)備繼續(xù)耗電，易造成蓄電池不必要的放電，常常影響車輛下一次起動。

為此有人又設(shè)計了 “汽車電源自動開關(guān)”（如專利號：91232324.8），這種汽車電源自動開關(guān)能夠解決駕駛員忘記及時斷開電磁式電源總開關(guān)的問題，但是存在以下不足之處：結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、通用性差、安裝布線不方便。汽車電源自動開關(guān)的思路是在電磁式電源總開關(guān)上進行改進，來解決駕駛員易忘記斷開電磁式電源總開關(guān)的問題；而在機動車電磁式電源總開關(guān)的控制開關(guān)上進行改進，以解決上述問題還沒有大的突破，于是急需一種經(jīng)濟有效的解決方案。

1.2 機動車用電子開關(guān)簡介

為解決上述問題，唐駿汽車集團的一名員工，經(jīng)過3年多的研究、試驗、改進，成功研制、開發(fā)出一種機動車用電子開關(guān)，并于2011年9月9日獲中國實用新型專利 （專利號：201120034861.3）。該電子開關(guān)用來控制機動車電磁式電源總開關(guān)，既可以手動控制也可以自動控制電磁式電源總開關(guān)，實現(xiàn)延時自動斷開電磁式電源總開關(guān)，且保證發(fā)動機上的發(fā)電機N極 （或W極）有電壓信號輸出時，電磁式電源總開關(guān)處在接通狀態(tài)。該 “機動車用電子開關(guān)”經(jīng)裝車試用，效果良好，不僅解決了駕駛員易忘記及時斷開電源總開關(guān)的問題，該開關(guān)還有以下效果：①將其安裝在隱蔽處，具有車輛防盜功能；②安裝了該開關(guān)的機動車，駕駛員夜間將車輛停進車庫后，可以利用車燈照明走出車庫，之后車輛自動斷電關(guān)閉車燈；③該開關(guān)還可以單獨或與繼電器組合控制機動車上的發(fā)動機點火或供油電路，起到防盜作用；④該開關(guān)也可以控制機動車上的其它用電設(shè)備。本實用新型不僅適用于機動車，還適用于飛機、輪船等交通工具。

機動車用電子開關(guān)的實物圖 （不含外殼）如圖1所示。本實物是具有兩級延時功能的延時開關(guān)，電連接插頭中有5根線，其中2根線可以連接一個動合開關(guān)，動合開關(guān)在特殊情況可用來直接控制電磁式電源總開關(guān)。

2 機動車用電子開關(guān)的工作原理

圖2是本實用新型一種技術(shù)方案的電路結(jié)構(gòu)框圖，包括外殼、機械開關(guān)組、控制電路、電連接插座?？刂齐娐肥且粋€電子延時開關(guān)電路的改進電路。利用機械開關(guān)組內(nèi)的開關(guān)可以觸發(fā)控制電路進入延時工作狀態(tài)，其延時結(jié)束自動斷開，利用機械開關(guān)組內(nèi)的開關(guān)也可以隨時觸發(fā)控制電路結(jié)束其延時工作狀態(tài)；當(dāng)機動車上的發(fā)動機處在工作狀態(tài)，也即發(fā)動機上的發(fā)電機的N極 （或W極）有電壓信號輸出，并通過接線端子N傳輸給控制電路時，控制電路保持在輸出端4與公共搭鐵端 （也是電源負(fù)極接入端5）接通狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動機停止工作，即發(fā)動機上的發(fā)電機的N極 （或W極）無電壓信號輸出時，控制電路自動進入延時工作狀態(tài)，延時結(jié)束自動斷開，其輸出端4與公共搭鐵端斷開，控制電路的兩種工作狀態(tài) （輸出端4與公共搭鐵端接通或斷開）通過電連接插座中的接線端子J、E-，與本實用新型所要控制的電磁式電源總開關(guān)控制端連接，可完成對電磁式電源總開關(guān)接通或斷開的控制。

圖3是本實用新型用于控制電磁式電源總開關(guān)的一種應(yīng)用線路圖。其中外殼內(nèi)的電路是機動車用電子開關(guān) （以下稱電子開關(guān)）。

圖4是本實用新型一種形式的 “電子開關(guān)”控制電磁式電源總開關(guān)的連接電路圖。電連接插座中的接線端子N、J、E-分別接發(fā)電機N輸出極、電磁式電源總開關(guān)線圈的a端、蓄電池的負(fù)極，發(fā)電機的負(fù)極接蓄電池的負(fù)極，電磁式電源總開關(guān)線圈的b端、觸點的d端接蓄電池的正極，觸點的c端接用電器。電子開關(guān)可以實現(xiàn)以下功能：①在發(fā)動機不工作的待機狀態(tài)，本實用新型電連接插座中的J接線端子與E-之間呈斷開狀態(tài)，保證所控制的電磁式電源總開關(guān)處在斷開狀態(tài)；②當(dāng)駕駛員按一下按鈕開關(guān)K1，“電子開關(guān)”控制電磁式電源總開關(guān) （以下稱電源總開關(guān)）進入導(dǎo)通狀態(tài)，之后會自動延時斷開電源總開關(guān)，在延時過程中，如果我們想提前斷開電源總開關(guān)，也可隨時按一下按鈕開關(guān)K2斷開電源總開關(guān)；③機動車的發(fā)動機處在工作狀態(tài)時電源總開關(guān)保持接通狀態(tài)，發(fā)動機熄火后自動延時斷開電源總開關(guān)。

3 機動車用電子開關(guān)的工作過程

電路連接完畢，設(shè)定此時發(fā)動機不工作，發(fā)電機不發(fā)電，電容C4未被充電，兩端電壓為零，場效應(yīng)管Q4柵極處在低電位，其漏極與源極不導(dǎo)通，這時蓄電池給電容C5充電，其充電回路是：蓄電池的正極→電磁式電源總開關(guān)線圈→電連接插座中的接線端子J→控制電路中的輸出端4→二極管D4→電阻R8→電容C5→公共搭鐵端→控制電路中的電源負(fù)極接入端5→蓄電池負(fù)極。電容C5兩端的電壓很快被充至接近蓄電池的電壓，為系統(tǒng)工作做好了準(zhǔn)備。需要接通電磁式電源總開關(guān)時，我們可以按下按鈕開關(guān)K1，電容C5經(jīng)過電阻R7開始給電容C4充電，電容C4兩端電壓迅速升至場效應(yīng)管Q4的開啟電壓以上，場效應(yīng)管Q4漏極、源極導(dǎo)通，電磁式電源總開關(guān)線圈回路通電，其觸點閉合，電磁式電源總開關(guān)被接通。適當(dāng)選擇電容C4、電容C5、電阻R7的電容量或阻值，可以使我們在按下按鈕K1的一瞬間，電容C4被充電至兩端的電壓比場效應(yīng)管Q4的開啟電壓高很多 （接近電容C5兩端的電壓），場效應(yīng)管Q4漏極、源極導(dǎo)通，控制電路的輸出端4、電源負(fù)極接入端5接通，即電連接插座中的接線端子J、E-之間接通，電磁式電源總開關(guān)也保持接通狀態(tài)。放開按鈕開關(guān)K1，電容C4開始放電，放電回路有兩路：一路是電容C4正極→穩(wěn)壓管DW3的反向電阻→電容C4負(fù)極；一路是電容C4正極→二極管D2的反向電阻→電阻R2→控制電路中的輸入端2→發(fā)電機N極到負(fù)極間的等效電阻→電連接插座中的接線端子E-→控制電路中的電源負(fù)極接入端5→電容C4的負(fù)極。當(dāng)電容C4放電到兩端的電壓低于場效應(yīng)管Q4的開啟電壓時，場效應(yīng)管Q4漏極、源極之間斷開，控制電路延時工作狀態(tài)結(jié)束，控制電路的輸出端4、電源負(fù)極接入端5斷開，即電連接插座中的連接端子J、E-之間斷開，電磁式電源總開關(guān)斷開。

在本機動車用電子開關(guān)工作于延時狀態(tài)下，如果按動開關(guān)K2，可以隨時放掉電容C4上的電，使場效應(yīng)管Q4的柵極的電壓處在開啟電壓以下，場效應(yīng)管Q4漏極、源極間截止，控制電路的輸出端4、電源負(fù)極接入端5斷開，即電連接插座中的接線端子J、E-之間斷開，電磁式電源總開關(guān)斷開。

在本機動車用電子開關(guān)工作于延時狀態(tài)下，如果起動發(fā)動機進入工作狀態(tài)，則發(fā)電機發(fā)電，其N輸出極有電壓信號輸出，并通過電連接插座中的接線端子N→控制電路中的輸入端2→電阻R2→二極管D2→電容C4→控制電路中的電源負(fù)極接入端5→電連接插座中的接線端子E-→發(fā)電機負(fù)極形成回路，使電容C4與場效應(yīng)管Q4柵極連接端保持高電位，場效應(yīng)管Q4漏極、源極之間導(dǎo)通，控制電路中的輸出端4、電源負(fù)極輸入端5接通，即電連接插座中的接線端子J、E-之間接通，電磁式電源總開關(guān)也保持接通狀態(tài)，且電容C4被充足電；當(dāng)關(guān)閉發(fā)動機，發(fā)電機N極無電壓信號輸出時，控制電路自動進入延時工作狀態(tài)，延時結(jié)束自動斷開，控制電路的輸出端4、電源負(fù)極接入端5斷開，即電連接插座中的連接端子J、E-之間斷開，電磁式電源總開關(guān)斷開。

4 應(yīng)用實例

圖5是本實用新型作為 “暗開關(guān)”安裝于汽油電噴車型的實際應(yīng)用接線圖。本電子開關(guān)與繼電器組合控制發(fā)動機點火電路 （也可控制噴油電路），起到了防盜的作用。所謂 “暗開關(guān)”就是將本電子開關(guān)安裝在隱蔽處。防盜作用是這樣實現(xiàn)的：該電子開關(guān)通過一個繼電器控制發(fā)動機的點火電路，常態(tài)下繼電器控制線圈不通電，其觸點斷開，發(fā)動機點火線圈電源正極通路也就斷開了，此時發(fā)動機無法起動。由于本電子開關(guān)安裝在隱蔽處，盜賊無法順利操縱本電子開關(guān)，也就無法順利將車輛開走。駕駛員需要起動車輛時，提前輕輕點按一下本電子開關(guān)上的按鈕開關(guān)K1，本電子開關(guān)就控制繼電器進入工作狀態(tài)，其觸點接通，發(fā)動機點火線圈電源正極通路也就接通，發(fā)動機可以正常起動。發(fā)動機起動后其發(fā)電機的中心極N就有電壓信號輸出，這個信號與本電子開關(guān)的N接線柱相連，用于維持本開關(guān)控制繼電器的觸點保持接通狀態(tài)，保證發(fā)動機點火電路正常工作。當(dāng)駕駛員停下車輛并使發(fā)動機熄火，其發(fā)電機不發(fā)電，發(fā)電機的N極就無電信號輸出，本電子開關(guān)就自動進入延時工作狀態(tài)，延時結(jié)束 （本電子開關(guān)設(shè)定延時時間為1min以內(nèi)，時間長短可選）自動斷開，本開關(guān)的J極與E-之間斷開，本開關(guān)與繼電器組成的防盜系統(tǒng)進入防盜狀態(tài)。

該機動車用電子開關(guān)，按圖5所示的接線圖用于轎車防盜已經(jīng)使用一年了，未出現(xiàn)功率管工作發(fā)熱的現(xiàn)象，工作穩(wěn)定可靠，達到了預(yù)期效果。按圖3所示的電路連接，用于柴油面包車、輕型載貨汽車，控制電磁式電源總開關(guān)，工作也一年了，工作穩(wěn)定可靠，未出現(xiàn)故障，也達到了預(yù)期效果，得到了使用者的認(rèn)可，受到了使用者的好評。