一種新型機動車用電子開關研制成功

王明先

（山東唐駿汽車制造集團有限公司，山東 淄博 255130）

1 機動車用電子開關解決的問題及其簡介

1.1 現有的電磁式電源總開關存在的問題

現有的機動車電磁式電源總開關，一般是由機械開關來控制的，機械開關的接通與斷開可以控制電磁式電源總開關的接通與斷開。實際使用中，駕駛員經常忘記及時斷開電磁式電源總開關，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，人們把機械開關設置在電門鎖上，當鑰匙插進電門鎖時，機械開關就處于接通狀態，當拔下鑰匙時，機械開關就處于斷開狀態，這樣駕駛員下車，只要拔下鑰匙也就斷開了機械開關，相應的與之相聯接的電磁式電源總開關也就斷開了。可是在車輛使用中，特別是多人使用的車輛以及新車生產環節裝配調試過程中，許多駕駛員離開車輛時容易忘記及時拔下鑰匙，電磁式電源總開關仍處在接通狀態，其線圈及車上開著的電器設備繼續耗電，易造成蓄電池不必要的放電，常常影響車輛下一次起動。

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

1.2 機動車用電子開關簡介

為解決上述問題，唐駿汽車集團的一名員工，經過3年多的研究、試驗、改進，成功研制、開發出一種機動車用電子開關，并于2011年9月9日獲中國實用新型專利 （專利號：201120034861.3）。該電子開關用來控制機動車電磁式電源總開關，既可以手動控制也可以自動控制電磁式電源總開關，實現延時自動斷開電磁式電源總開關，且保證發動機上的發電機N極 （或W極）有電壓信號輸出時，電磁式電源總開關處在接通狀態。該 “機動車用電子開關”經裝車試用，效果良好，不僅解決了駕駛員易忘記及時斷開電源總開關的問題，該開關還有以下效果：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閉車燈；③該開關還可以單獨或與繼電器組合控制機動車上的發動機點火或供油電路，起到防盜作用；④該開關也可以控制機動車上的其它用電設備。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，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，動合開關在特殊情況可用來直接控制電磁式電源總開關。

2 機動車用電子開關的工作原理

圖2是本實用新型一種技術方案的電路結構框圖，包括外殼、機械開關組、控制電路、電連接插座。控制電路是一個電子延時開關電路的改進電路。利用機械開關組內的開關可以觸發控制電路進入延時工作狀態，其延時結束自動斷開，利用機械開關組內的開關也可以隨時觸發控制電路結束其延時工作狀態；當機動車上的發動機處在工作狀態，也即發動機上的發電機的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 （也是電源負極接入端5）接通狀態；當發動機停止工作，即發動機上的發電機的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，延時結束自動斷開，其輸出端4與公共搭鐵端斷開，控制電路的兩種工作狀態 （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控制端連接，可完成對電磁式電源總開關接通或斷開的控制。

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

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

3 機動車用電子開關的工作過程

電路連接完畢，設定此時發動機不工作，發電機不發電，電容C4未被充電，兩端電壓為零，場效應管Q4柵極處在低電位，其漏極與源極不導通，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極接入端5→蓄電池負極。電容C5兩端的電壓很快被充至接近蓄電池的電壓，為系統工作做好了準備。需要接通電磁式電源總開關時，我們可以按下按鈕開關K1，電容C5經過電阻R7開始給電容C4充電，電容C4兩端電壓迅速升至場效應管Q4的開啟電壓以上，場效應管Q4漏極、源極導通，電磁式電源總開關線圈回路通電，其觸點閉合，電磁式電源總開關被接通。適當選擇電容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管Q4的開啟電壓高很多 （接近電容C5兩端的電壓），場效應管Q4漏極、源極導通，控制電路的輸出端4、電源負極接入端5接通，即電連接插座中的接線端子J、E-之間接通，電磁式電源總開關也保持接通狀態。放開按鈕開關K1，電容C4開始放電，放電回路有兩路：一路是電容C4正極→穩壓管DW3的反向電阻→電容C4負極；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→發電機N極到負極間的等效電阻→電連接插座中的接線端子E-→控制電路中的電源負極接入端5→電容C4的負極。當電容C4放電到兩端的電壓低于場效應管Q4的開啟電壓時，場效應管Q4漏極、源極之間斷開，控制電路延時工作狀態結束，控制電路的輸出端4、電源負極接入端5斷開，即電連接插座中的連接端子J、E-之間斷開，電磁式電源總開關斷開。

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

在本機動車用電子開關工作于延時狀態下，如果起動發動機進入工作狀態，則發電機發電，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極接入端5→電連接插座中的接線端子E-→發電機負極形成回路，使電容C4與場效應管Q4柵極連接端保持高電位，場效應管Q4漏極、源極之間導通，控制電路中的輸出端4、電源負極輸入端5接通，即電連接插座中的接線端子J、E-之間接通，電磁式電源總開關也保持接通狀態，且電容C4被充足電；當關閉發動機，發電機N極無電壓信號輸出時，控制電路自動進入延時工作狀態，延時結束自動斷開，控制電路的輸出端4、電源負極接入端5斷開，即電連接插座中的連接端子J、E-之間斷開，電磁式電源總開關斷開。

4 應用實例

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

該機動車用電子開關，按圖5所示的接線圖用于轎車防盜已經使用一年了，未出現功率管工作發熱的現象，工作穩定可靠，達到了預期效果。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，工作也一年了，工作穩定可靠，未出現故障，也達到了預期效果，得到了使用者的認可，受到了使用者的好評。