1 引言
隨著國Ⅲ柴油汽車的發(fā)展和在我國的大力推行， 國Ⅲ柴油汽車占國產(chǎn)柴油汽車的比重越來越大。國Ⅲ柴油汽車比國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)以下的柴油汽車在電氣系統(tǒng)的智能控制方面更加全面，更加細(xì)化，采用ECU （中央控制單元） 作為整車所有電氣產(chǎn)品的控制核心，使得整車電氣系統(tǒng)的智能化、集成度越來越高。隨著ECU 在柴油汽車上的使用越來越多，原先通過鑰匙開關(guān)或者繼電器控制的負(fù)載在國Ⅲ柴油汽車上都由ECU 直接控制。但是， 由于ECU 的帶負(fù)載能力比起鑰匙開關(guān)或者繼電器的帶負(fù)載能力小的多，因此，控制起動(dòng)系統(tǒng)中的起動(dòng)繼電器其線圈電流大都在2A 左右，工作較頻繁，并且在工作時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生電磁脈沖干擾， 這些都有可能會(huì)損壞ECU.
目前， 國內(nèi)使用的國Ⅲ柴油汽車控制核心的ECU 往往并沒有設(shè)置對(duì)起動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的保護(hù)措施，對(duì)起動(dòng)機(jī)的單次起動(dòng)時(shí)間并沒有加以限制， 因此往往會(huì)造成由于單次起動(dòng)時(shí)間過長， 起動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量過大而損壞絕緣層而燒毀定轉(zhuǎn)子， 最終導(dǎo)致起動(dòng)機(jī)的損壞。
針對(duì)國Ⅲ柴油汽車在快速發(fā)展過程中遇到的上述兩方面的問題， 我公司設(shè)計(jì)開發(fā)了JGD24 -5 型固體式限時(shí)保護(hù)繼電器（以下簡稱限時(shí)保護(hù)繼電器）， 如圖1 所示。該限時(shí)保護(hù)繼電器采用電子式設(shè)計(jì)， 帶有單次起動(dòng)最長時(shí)間限制， 當(dāng)輸入端加電超過一定時(shí)間（30s） 時(shí)， 限時(shí)保護(hù)電路自動(dòng)斷電， 切斷限時(shí)保護(hù)繼電器的輸出端， 達(dá)到保護(hù)起動(dòng)機(jī)的目的。這種限時(shí)保護(hù)繼電器結(jié)構(gòu)簡單， 輸入端與輸出端都采用雙線制， 接線方便， 直接接在起動(dòng)機(jī)上即可， 安裝方便， 經(jīng)過試用， 極大的降低了起動(dòng)機(jī)的故障率。
2 主要參數(shù)、功能
2.1 主要參數(shù)
額定電壓： 24Vdc;
輸入電流： ≤300mA;
接通電壓： ≤18Vdc;
關(guān)斷電壓： ≥1Vdc;
額定輸出電流： 5Adc;
限時(shí)斷電時(shí)間： 30s;
延時(shí)時(shí)間： ≤200ms;
關(guān)斷時(shí)間： ≤10ms;
輸出電壓降： ≤0.5Vdc;
輸出漏電流： ≤10μA;
工作溫度： -40℃ ~100℃；
貯存溫度： -40℃ ~100℃；
介質(zhì)耐電壓： ≥660Vac;
絕緣電阻： ≥100MΩ；
封裝形式： 灌封式。
2.2 功能
2.2.1 限時(shí)保護(hù)繼電器開關(guān)功能
限時(shí)保護(hù)繼電器輸入端加電后， 輸出端接通；輸入端斷電后， 輸出端關(guān)斷， 并且輸入電流小， 輸出端接通和關(guān)斷時(shí)無火花， 動(dòng)作速度快， 不產(chǎn)生電磁干擾， 能夠很好的與ECU 匹配使用， 實(shí)現(xiàn)開關(guān)功能。
2.2.2 限時(shí)保護(hù)功能
限時(shí)保護(hù)繼電器輸入端加電后， 輸出端接通，開始工作， 當(dāng)輸入端單次加電超過一定時(shí)間時(shí)（30s）， 限時(shí)保護(hù)電路自動(dòng)切斷輸出端， 避免起動(dòng)機(jī)單次過長時(shí)間起動(dòng)， 起動(dòng)機(jī)因過熱損壞絕緣層而燒毀定轉(zhuǎn)子， 進(jìn)而損壞起動(dòng)機(jī)。
2.2.3 限時(shí)保護(hù)繼電器串聯(lián)輸出保護(hù)
限時(shí)保護(hù)繼電器輸出端采用固體式繼電器輸出端與電磁式繼電器輸出端串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)。這種輸出端串聯(lián)的方式在限時(shí)保護(hù)繼電器不工作時(shí)， 電磁繼電器輸出端斷開， 固體式繼電器因輸出端處于斷電狀態(tài)而不會(huì)受到整車電磁干擾的影響， 極大地降低了損壞的概率； 限時(shí)保護(hù)繼電器工作時(shí)， 輸入端加電， 電磁式繼電器輸出端先閉合， 而固體式繼電器輸出端后閉合； 輸入端斷電時(shí)， 固體式繼電器輸出端先斷開， 而電磁式繼電器輸出端后斷開。這種通斷控制方式可以徹底避免電磁式繼電器輸出端帶電切換， 避免電弧的產(chǎn)生， 極大地延長了電磁式繼電器的通斷壽命。通過輸出端串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)了同時(shí)保護(hù)電磁式繼電器與固體式繼電器的目的。
3 總體電路設(shè)計(jì)
限時(shí)保護(hù)繼電器主要由輸入電路、延時(shí)濾波電路、限時(shí)保護(hù)電路、隔離電路、驅(qū)動(dòng)電路和串聯(lián)輸出電路六大部分組成， 原理框圖見圖2.其主要工作原理為： 當(dāng)輸入控制電壓加到輸入端時(shí)， 經(jīng)過延時(shí)電路， 再通過振蕩電路和變壓器隔離電路將信號(hào)傳輸?shù)津?qū)動(dòng)電路， 由驅(qū)動(dòng)電路控制輸出電路的功率管導(dǎo)通， 然后電磁式繼電器輸出端導(dǎo)通， 從而使限時(shí)保護(hù)繼電器接通； 當(dāng)輸入信號(hào)去除時(shí)， 驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷輸出電路的功率管， 然后使電磁式繼電器輸出端關(guān)斷， 從而使限時(shí)保護(hù)繼電器關(guān)斷； 當(dāng)輸入端加電時(shí)間超過一定值（30s） 時(shí)， 限時(shí)保護(hù)繼電器自動(dòng)斷開輸出端。
限時(shí)保護(hù)繼電器與起動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的外圍接線圖如圖3 所示。
