一种新型机动车用电子开关研制成功

王明先

（山东唐骏汽车制造集团有限公司，山东 淄博 255130）

1 机动车用电子开关解决的问题及其简介

1.1 现有的电磁式电源总开关存在的问题

现有的机动车电磁式电源总开关，一般是由机械开关来控制的，机械开关的接通与断开可以控制电磁式电源总开关的接通与断开。实际使用中，驾驶员经常忘记及时断开电磁式电源总开关，造成蓄电池不必要的放电，使车辆下次起动困难。

为解决此问题，人们把机械开关设置在电门锁上，当钥匙插进电门锁时，机械开关就处于接通状态，当拔下钥匙时，机械开关就处于断开状态，这样驾驶员下车，只要拔下钥匙也就断开了机械开关，相应的与之相联接的电磁式电源总开关也就断开了。可是在车辆使用中，特别是多人使用的车辆以及新车生产环节装配调试过程中，许多驾驶员离开车辆时容易忘记及时拔下钥匙，电磁式电源总开关仍处在接通状态，其线圈及车上开着的电器设备继续耗电，易造成蓄电池不必要的放电，常常影响车辆下一次起动。

为此有人又设计了 “汽车电源自动开关”（如专利号：91232324.8），这种汽车电源自动开关能够解决驾驶员忘记及时断开电磁式电源总开关的问题，但是存在以下不足之处：结构复杂、制造成本高、通用性差、安装布线不方便。汽车电源自动开关的思路是在电磁式电源总开关上进行改进，来解决驾驶员易忘记断开电磁式电源总开关的问题；而在机动车电磁式电源总开关的控制开关上进行改进，以解决上述问题还没有大的突破，于是急需一种经济有效的解决方案。

1.2 机动车用电子开关简介

为解决上述问题，唐骏汽车集团的一名员工，经过3年多的研究、试验、改进，成功研制、开发出一种机动车用电子开关，并于2011年9月9日获中国实用新型专利 （专利号：201120034861.3）。该电子开关用来控制机动车电磁式电源总开关，既可以手动控制也可以自动控制电磁式电源总开关，实现延时自动断开电磁式电源总开关，且保证发动机上的发电机N极 （或W极）有电压信号输出时，电磁式电源总开关处在接通状态。该 “机动车用电子开关”经装车试用，效果良好，不仅解决了驾驶员易忘记及时断开电源总开关的问题，该开关还有以下效果：①将其安装在隐蔽处，具有车辆防盗功能；②安装了该开关的机动车，驾驶员夜间将车辆停进车库后，可以利用车灯照明走出车库，之后车辆自动断电关闭车灯；③该开关还可以单独或与继电器组合控制机动车上的发动机点火或供油电路，起到防盗作用；④该开关也可以控制机动车上的其它用电设备。本实用新型不仅适用于机动车，还适用于飞机、轮船等交通工具。

机动车用电子开关的实物图 （不含外壳）如图1所示。本实物是具有两级延时功能的延时开关，电连接插头中有5根线，其中2根线可以连接一个动合开关，动合开关在特殊情况可用来直接控制电磁式电源总开关。

2 机动车用电子开关的工作原理

图2是本实用新型一种技术方案的电路结构框图，包括外壳、机械开关组、控制电路、电连接插座。控制电路是一个电子延时开关电路的改进电路。利用机械开关组内的开关可以触发控制电路进入延时工作状态，其延时结束自动断开，利用机械开关组内的开关也可以随时触发控制电路结束其延时工作状态；当机动车上的发动机处在工作状态，也即发动机上的发电机的N极 （或W极）有电压信号输出，并通过接线端子N传输给控制电路时，控制电路保持在输出端4与公共搭铁端 （也是电源负极接入端5）接通状态；当发动机停止工作，即发动机上的发电机的N极 （或W极）无电压信号输出时，控制电路自动进入延时工作状态，延时结束自动断开，其输出端4与公共搭铁端断开，控制电路的两种工作状态 （输出端4与公共搭铁端接通或断开）通过电连接插座中的接线端子J、E-，与本实用新型所要控制的电磁式电源总开关控制端连接，可完成对电磁式电源总开关接通或断开的控制。

图3是本实用新型用于控制电磁式电源总开关的一种应用线路图。其中外壳内的电路是机动车用电子开关 （以下称电子开关）。

图4是本实用新型一种形式的 “电子开关”控制电磁式电源总开关的连接电路图。电连接插座中的接线端子N、J、E-分别接发电机N输出极、电磁式电源总开关线圈的a端、蓄电池的负极，发电机的负极接蓄电池的负极，电磁式电源总开关线圈的b端、触点的d端接蓄电池的正极，触点的c端接用电器。电子开关可以实现以下功能：①在发动机不工作的待机状态，本实用新型电连接插座中的J接线端子与E-之间呈断开状态，保证所控制的电磁式电源总开关处在断开状态；②当驾驶员按一下按钮开关K1，“电子开关”控制电磁式电源总开关 （以下称电源总开关）进入导通状态，之后会自动延时断开电源总开关，在延时过程中，如果我们想提前断开电源总开关，也可随时按一下按钮开关K2断开电源总开关；③机动车的发动机处在工作状态时电源总开关保持接通状态，发动机熄火后自动延时断开电源总开关。

3 机动车用电子开关的工作过程

电路连接完毕，设定此时发动机不工作，发电机不发电，电容C4未被充电，两端电压为零，场效应管Q4栅极处在低电位，其漏极与源极不导通，这时蓄电池给电容C5充电，其充电回路是：蓄电池的正极→电磁式电源总开关线圈→电连接插座中的接线端子J→控制电路中的输出端4→二极管D4→电阻R8→电容C5→公共搭铁端→控制电路中的电源负极接入端5→蓄电池负极。电容C5两端的电压很快被充至接近蓄电池的电压，为系统工作做好了准备。需要接通电磁式电源总开关时，我们可以按下按钮开关K1，电容C5经过电阻R7开始给电容C4充电，电容C4两端电压迅速升至场效应管Q4的开启电压以上，场效应管Q4漏极、源极导通，电磁式电源总开关线圈回路通电，其触点闭合，电磁式电源总开关被接通。适当选择电容C4、电容C5、电阻R7的电容量或阻值，可以使我们在按下按钮K1的一瞬间，电容C4被充电至两端的电压比场效应管Q4的开启电压高很多 （接近电容C5两端的电压），场效应管Q4漏极、源极导通，控制电路的输出端4、电源负极接入端5接通，即电连接插座中的接线端子J、E-之间接通，电磁式电源总开关也保持接通状态。放开按钮开关K1，电容C4开始放电，放电回路有两路：一路是电容C4正极→稳压管DW3的反向电阻→电容C4负极；一路是电容C4正极→二极管D2的反向电阻→电阻R2→控制电路中的输入端2→发电机N极到负极间的等效电阻→电连接插座中的接线端子E-→控制电路中的电源负极接入端5→电容C4的负极。当电容C4放电到两端的电压低于场效应管Q4的开启电压时，场效应管Q4漏极、源极之间断开，控制电路延时工作状态结束，控制电路的输出端4、电源负极接入端5断开，即电连接插座中的连接端子J、E-之间断开，电磁式电源总开关断开。

在本机动车用电子开关工作于延时状态下，如果按动开关K2，可以随时放掉电容C4上的电，使场效应管Q4的栅极的电压处在开启电压以下，场效应管Q4漏极、源极间截止，控制电路的输出端4、电源负极接入端5断开，即电连接插座中的接线端子J、E-之间断开，电磁式电源总开关断开。

在本机动车用电子开关工作于延时状态下，如果起动发动机进入工作状态，则发电机发电，其N输出极有电压信号输出，并通过电连接插座中的接线端子N→控制电路中的输入端2→电阻R2→二极管D2→电容C4→控制电路中的电源负极接入端5→电连接插座中的接线端子E-→发电机负极形成回路，使电容C4与场效应管Q4栅极连接端保持高电位，场效应管Q4漏极、源极之间导通，控制电路中的输出端4、电源负极输入端5接通，即电连接插座中的接线端子J、E-之间接通，电磁式电源总开关也保持接通状态，且电容C4被充足电；当关闭发动机，发电机N极无电压信号输出时，控制电路自动进入延时工作状态，延时结束自动断开，控制电路的输出端4、电源负极接入端5断开，即电连接插座中的连接端子J、E-之间断开，电磁式电源总开关断开。

4 应用实例

图5是本实用新型作为 “暗开关”安装于汽油电喷车型的实际应用接线图。本电子开关与继电器组合控制发动机点火电路 （也可控制喷油电路），起到了防盗的作用。所谓 “暗开关”就是将本电子开关安装在隐蔽处。防盗作用是这样实现的：该电子开关通过一个继电器控制发动机的点火电路，常态下继电器控制线圈不通电，其触点断开，发动机点火线圈电源正极通路也就断开了，此时发动机无法起动。由于本电子开关安装在隐蔽处，盗贼无法顺利操纵本电子开关，也就无法顺利将车辆开走。驾驶员需要起动车辆时，提前轻轻点按一下本电子开关上的按钮开关K1，本电子开关就控制继电器进入工作状态，其触点接通，发动机点火线圈电源正极通路也就接通，发动机可以正常起动。发动机起动后其发电机的中心极N就有电压信号输出，这个信号与本电子开关的N接线柱相连，用于维持本开关控制继电器的触点保持接通状态，保证发动机点火电路正常工作。当驾驶员停下车辆并使发动机熄火，其发电机不发电，发电机的N极就无电信号输出，本电子开关就自动进入延时工作状态，延时结束 （本电子开关设定延时时间为1min以内，时间长短可选）自动断开，本开关的J极与E-之间断开，本开关与继电器组成的防盗系统进入防盗状态。

该机动车用电子开关，按图5所示的接线图用于轿车防盗已经使用一年了，未出现功率管工作发热的现象，工作稳定可靠，达到了预期效果。按图3所示的电路连接，用于柴油面包车、轻型载货汽车，控制电磁式电源总开关，工作也一年了，工作稳定可靠，未出现故障，也达到了预期效果，得到了使用者的认可，受到了使用者的好评。