本發(fā)明涉及汽車起動控制技術。

背景技術：

目前，越來越多的汽車起動控制系統(tǒng)使用了起動機限流器。圖1示出了現(xiàn)有的使用起動機限流器的汽車起動控制系統(tǒng)的原理示意圖。如圖所示，現(xiàn)有的汽車起動控制系統(tǒng)包括蓄電池U1、點火開關起動控制電路2、起動機限流器3、起動機通電開關電路4以及起動機5。點火開關起動控制電路2的輸入端與蓄電池U1的輸出端連接，點火開關起動控制電路2的輸出端分別與起動機限流器3的控制端和起動機通電開關電路4的控制端連接。起動機限流器3的輸入端與蓄電池U1的輸出端連接，起動機限流器3的輸出端與起動機通電開關電路4的輸入端連接，起動機通電開關電路4的輸出端與起動機5連接。

其中，起動機限流器3包括開關控制電路31、限流電阻R1、限流支路開關S1和非限流支路開關S2。開關控制電路31的輸入端與點火開關起動控制電路2的輸出端連接，開關控制電路31的第一輸出端和第二輸出端分別與限流支路開關S1的控制端和非限流支路開關S2的控制端連接。限流支路開關S1的第一端與蓄電池U1的輸出端連接，限流支路開關S1的第二端與限流電阻R1的一端連接，限流電阻R1的另一端與起動機通電開關電路4的輸入端連接。非限流支路開關S2的第一端與限流支路開關S1的第一端連接，非限流支路開關S2的第二端與限流電阻R1的另一端連接。點火開關起動控制電路2由點火開關打開檔繼電器K1和點火開關起動檔繼電器K2組成，點火開關打開檔繼電器K1的常開觸點1a與點火開關起動檔繼電器K2的常開觸點2a相互串聯(lián)。起動機通電開關電路4由起動繼電器K3構成，起動繼電器K3的電磁線圈與點火開關起動控制電路2的輸出端連接，起動繼電器K3的常開觸點3a串聯(lián)在起動機限流器3的輸出端與起動機5之間。

當點火開關打開檔（ON檔）繼電器K1的觸點1a和點火開關起動檔（ST檔）繼電器K2的觸點2a閉合時，起動機限流器3的開關控制電路31和起動繼電器K3得電。開關控制電路31控制起動機限流器的限流支路開關S1導通，同時起動繼電器K3的觸點3a也導通，限流電阻R1開始工作。經(jīng)過預定的延時時間t（通常設為100ms）后，開關控制電路31控制起動機限流器的非限流支路開關S2導通，由限流支路開關S1和限流電阻R1組成的限流支路32被短路，由蓄電池U1流出的電流通過非限流支路33、起動繼電器K3的常開觸點3a流入起動機5，限流電阻R1不再工作。

起動機限流器存在著失效的可能性，起動機5也有發(fā)生電機堵轉和電機過載的可能性，而現(xiàn)有的使用起動機限流器的汽車起動控制系統(tǒng)缺乏相應的保護功能。一旦起動機發(fā)生電機堵轉或過載，或是起動機限流器失效，而起動機仍在繼續(xù)工作的話，不僅會導致起動機的損壞，還會帶來安全隱患。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種起動機保護器，其能夠在起動機的起動過程中識別出起動機限流器和起動機發(fā)生故障的狀況，并在起動機限流器和起動機發(fā)生故障時自動切斷外部控制電壓與起動機限流器之間的連接，從而對起動機起到保護作用。

本發(fā)明所要解決的又一技術問題在于提供一種采用了上述起動機保護器的汽車起動控制系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本發(fā)明實施例提供一種用于控制起動機限流器的起動機保護器，所述的起動機保護器包括：

高邊開關，高邊開關用于串聯(lián)在外部控制電壓至起動機限流器的控制端的連接路徑上，外部控制電壓用于控制所述起動機限流器執(zhí)行限流工作；

第一采樣電路，用于采集起動機限流器的輸入端電壓；

第二采樣電路，用于采集起動機限流器的輸出端電壓；

第三采樣電路，用于采集所述的外部控制電壓；

控制器，控制器的輸入端分別與第一采樣電路的輸出端、第二采樣電路的輸出端和第三采樣電路的輸出端連接，控制器的輸出端與高邊開關的控制端連接；控制器用于控制高邊開關的導通和關斷；其中：

控制器在確認第三采樣電路采集到外部控制電壓時控制高邊開關導通；

控制器在高邊開關導通時將第一采樣電路采集到的起動機限流器輸入端電壓KL30與預設的電壓閾值V1進行比較，如果KL30＜V1且KL30＜V1的持續(xù)時間超過預設的第一時間T1，則控制高邊開關斷開；

控制器從高邊開關導通之時起經(jīng)過預設的第二時間T1后，將第一采樣電路采集到的起動機限流器輸入端電壓KL30與第二采樣電路采集到的起動機限流器輸出端電壓KLS之間的電壓差KLD同預設的電壓差閾值V2進行比較，如果KLD＞V2，則控制高邊開關斷開；

并且，控制器將所述高邊開關導通的時間與預設的第三時間T3進行比較，如果高邊開關導通的時間超過預設的第三時間T3，則控制高邊開關斷開；

預設的第二時間T2大于所述起動機限流器執(zhí)行限流工作的時間，所述預設的第三時間T3比預設的第一時間T1和預設的第二時間T2都大。

本發(fā)明實施例還提供了一種汽車起動控制系統(tǒng)，包括蓄電池、點火開關起動控制電路、起動機限流器、起動機通電開關電路以及起動機；點火開關起動控制電路的輸入端與所述蓄電池的輸出端連接，點火開關起動控制電路的輸出端與起動機通電開關電路的控制輸入端連接；起動機限流器的輸入端與蓄電池的輸出端連接，起動機限流器的輸出端與起動機通電開關電路的輸入端連接，起動機通電開關電路的輸出端與起動機連接；其中，汽車起動控制系統(tǒng)還包括起動機保護器；起動機保護器包括：高邊開關，高邊開關串聯(lián)在所述點火開關起動控制電路的輸出端至起動機限流器的控制端的連接路徑上，起動機限流器在接收到點火開關起動控制電路輸出的外部控制電壓時執(zhí)行限流工作；第一采樣電路，用于采集起動機限流器的輸入端電壓；第二采樣電路，用于采集起動機限流器的輸出端電壓；第三采樣電路，用于采集所述的外部控制電壓；控制器，控制器的輸入端分別與第一采樣電路的輸出端、第二采樣電路的輸出端和第三采樣電路的輸出端連接，控制器的輸出端與高邊開關的控制端連接；控制器用于控制高邊開關的導通和關斷，其中：控制器在確認第三采樣電路采集到外部控制電壓時控制高邊開關導通；控制器在高邊開關導通時將第一采樣電路采集到的起動機限流器輸入端電壓KL30與預設的電壓閾值V1進行比較，如果KL30＜V1且KL30＜V1的持續(xù)時間超過預設的第一時間T1，則控制高邊開關斷開；控制器從高邊開關導通之時起經(jīng)過預設的第二時間T2后，將第一采樣電路采集到的起動機限流器輸入端電壓KL30與第二采樣電路采集到的起動機限流器輸出端電壓KLS之間的電壓差KLD同預設的電壓差閾值V2進行比較，如果KLD＞V2，則控制高邊開關斷開；并且，控制器將高邊開關導通的時間與預設的第三時間T3進行比較，如果高邊開關導通的時間超過預設的第三時間T3，則控制高邊開關斷開；預設的第二時間T2大于所述起動機限流器執(zhí)行限流工作的時間，預設的第三時間T3比預設的第一時間T1和預設的第二時間T2都大。

采用上述技術方案后，本發(fā)明至少達到以下的有益效果之一：

本發(fā)明實施例的起動機保護器通過采集起動機限流器的輸入端電壓和輸出端電壓，由控制器對這些電壓信號進行處理，可識別出電機堵轉、過載和起動機限制器失效的情況，并在起動機限流器和起動機發(fā)生故障時自動切斷外部控制電壓與起動機限流器之間的連接，進而切斷起動機的電源，從而保護起動機不被燒壞。

附圖說明

圖1示出了現(xiàn)有的使用起動機限流器的汽車起動控制系統(tǒng)的原理示意圖。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的汽車起動控制系統(tǒng)以及起動機保護器的原理示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明做出進一步說明。

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的汽車起動控制系統(tǒng)以及用于控制起動機限流器的起動機保護器的原理示意圖。請參考圖2，根據(jù)本發(fā)明一實施例的汽車起動控制系統(tǒng)包括蓄電池U1、點火開關起動控制電路2、起動機限流器3、起動機通電開關電路4以及起動機5。點火開關起動控制電路2的輸入端與蓄電池U1的輸出端連接，點火開關起動控制電路2的輸出端與起動機通電開關電路4的控制輸入端連接。起動機限流器3的輸入端與蓄電池U1的輸出端連接，起動機限流器3的輸出端與起動機通電開關電路4的輸入端連接，起動機通電開關電路4的輸出端與起動機5連接。

根據(jù)本發(fā)明一實施例的汽車起動控制系統(tǒng)與現(xiàn)有的汽車起動控制系統(tǒng)的主要區(qū)別在于，根據(jù)本發(fā)明一實施例的汽車起動控制系統(tǒng)還包括一起動機保護器6。

起動機保護器6包括高邊開關60、第一采樣電路61、第二采樣電路62、第三采樣電路63和控制器64。

高邊開關60串聯(lián)在點火開關起動控制電路2的輸出端至起動機限流器3的控制端的連接路徑上，起動機限流器3在接收到點火開關起動控制電路2輸出的外部控制電壓時執(zhí)行限流工作。高邊開關60可以是三極管、MOS管或繼電器。使用三極管的好處是，三極管有限流功能，在短路的情況下，可以自我保護。

第一采樣電路61用于采集起動機限流器3的輸入端電壓KL30，也即蓄電池U1的輸出端電壓。第二采樣電路62用于采集起動機限流器3的輸出端電壓KLS。第三采樣電路63用于采集點火開關起動控制電路2輸出的外部控制電壓KL50。

控制器64的輸入端分別與第一采樣電路61的輸出端、第二采樣電路62的輸出端和第三采樣電路63的輸出端連接，控制器64的輸出端與高邊開關60的控制端連接?？刂破?4用于控制高邊開關60的導通和關斷。其中：控制器64在確認第三采樣電路63采集到所述的外部控制電壓時控制高邊開關60導通；控制器64在高邊開關60導通時將第一采樣電路61采集到的起動機限流器輸入端電壓KL30與預設的電壓閾值V1進行比較，如果KL30＜V1且KL30＜V1的持續(xù)時間超過預設的第一時間T1，則控制高邊開關60斷開；控制器60從高邊開關60導通之時起經(jīng)過預設的第二時間T2后，將第一采樣電路61采集到的起動機限流器輸入端電壓KL30與第二采樣電路62采集到的起動機限流器輸出端電壓KLS之間的電壓差KLD（KLD=KL30-KLS）同預設的電壓差閾值V2進行比較，如果KLD＞V2，則控制高邊開關60斷開；并且，控制器64將高邊開關60導通的時間與預設的第三時間T3進行比較，如果高邊開關60導通的時間超過預設的第三時間T3，則控制高邊開關60斷開。也就是說，上述三種情況有任何一種情況發(fā)生，控制器64都會控制高邊開關60斷開。高邊開關60斷開后，起動機限流器3因不再接收到外部控制電壓，進而切斷了蓄電池U1對起動機5的供電，從而對起動機5起到保護作用。預設的第二時間T2大于起動機限流器執(zhí)行限流工作的時間，預設的第三時間T3比預設的第一時間T1和預設的第二時間T2都大。通過使高邊開關60在其導通時間達到預設的第三時間T3后立即斷開，可以防止因駕駛員一直打火，造成起動機過載。在本實施例中，起動機限流器執(zhí)行限流工作的時間為100ms。控制器64優(yōu)選采用MCU，但不限于此，也可采用硬件電路的方式實現(xiàn)。

優(yōu)選地，控制器64在接收到第三采樣電路63采集到的外部控制電壓KL50的上升沿時，將第一采樣電路61采集到的起動機限流器輸入端電壓KL30（即蓄電池U1的輸出電壓）與預設的電壓范圍進行比較，若起動機限流器輸入端電壓KL30位于預設的電壓范圍內則控制高邊開關60導通，如果超出該預設的電壓范圍，則不會導通高邊開關60。當蓄電池U1的額定輸出電壓為12V時，該預設的電壓范圍例如可設為10～14V。進一步地，控制器64從接收到上升沿之時起經(jīng)過預設的第四時間T4后進入休眠模式。預設的第四時間T4的取值范圍為5～5.5s，優(yōu)選為5s。

在本實施例中，起動機限流器3包括開關控制電路31、限流電阻R1、限流支路開關S1和非限流支路開關S2。

開關控制電路31的輸入端與高邊開關60的輸出端連接，開關控制電路31的第一輸出端和第二輸出端分別與限流支路開關S1的控制端和非限流支路開關S2的控制端連接；限流支路開關S1的第一端與蓄電池U1的輸出端連接，限流支路開關S1的第二端與限流電阻R1的一端連接，限流電阻R1的另一端與起動機通電開關電路4的輸入端連接。非限流支路開關S2的第一端與限流支路開關S1的第一端連接，非限流支路開關S2的第二端與限流電阻R1的另一端連接。開關控制電路31用于在接收到高邊開關60輸出的外部控制電壓KL50 IN時先控制起動機限流器的限流支路開關S1導通，在經(jīng)過預定的延時時間t（即起動機限流器執(zhí)行限流工作的時間，通常設為100ms）后再控制非限流支路開關S2導通，而在沒有接收到高邊開關60輸出的外部控制電壓KL50 IN時控制限流支路開關S1和非限流支路開關S2都斷開，從而切斷蓄電池U1對起動機5的供電。

在本實施例中，點火開關起動控制電路2由點火開關打開檔繼電器K1和點火開關起動檔繼電器K2組成，點火開關打開檔繼電器K1的常開觸點1a與點火開關起動檔繼電器K2的常開觸點2a相互串聯(lián)。起動機通電開關電路4由起動繼電器K3構成，起動繼電器K3的電磁線圈與點火開關起動控制電路2的輸出端連接，起動繼電器K3的常開觸點3a串聯(lián)在起動機限流器3的輸出端與起動機5之間。

在起動機5正常工作時，當點火開關打開檔（ON檔）繼電器K1的觸點1a和點火開關起動檔（ST檔）繼電器K2的觸點2a閉合時，起動繼電器K3得電，起動繼電器K3的觸點3a閉合。控制器64檢測到第三采樣電路63采集到的點火開關起動控制電路2輸出的外部控制電壓KL50(外部控制電壓)的上升沿，將第一采樣電路61采集到的起動機限流器輸入端電壓KL30與預設的電壓范圍進行比較，若起動機限流器輸入端電壓KL30位于預設的電壓范圍內，則控制高邊開關60導通。開關控制電路31獲得高邊開關60輸出的外部控制電壓KL50 IN，進而控制起動機限流器的限流支路開關S1導通，使限流電阻R1開始工作。經(jīng)過預定的延時時間t（通常為100ms）后，開關控制電路31控制起動機限流器的非限流支路開關S2導通，由限流支路開關S1和限流電阻R1組成的限流支路32被短路，由蓄電池U1流出的電流通過非限流支路33、起動繼電器K3的常開觸點3a流入起動機5，限流電阻R1不再工作。

以蓄電池的輸出電壓為12V為例。當起動機限流器3和起動機5均工作正常時，在限流支路開關S1導通后、同時非限流支路開關S2導通前，由于存在著限流電阻R1的壓降，起動機限流器輸入端電壓KL30與起動機限流器輸出端電壓KLS之間的電壓差KLD會大于某個電壓值，例如1.6V。經(jīng)過100ms的延時時間t、非限流支路開關S2導通之后，由于限流支路開關S1和限流電阻R1組成的限流支路32被短路，電壓差KLD會下降到低于某個電壓值，例如1.0V。整個起動機起動過程中，起動機限流器輸入端電壓KL30會大于某個電壓值，例如9V。而起動機限流器3工作不正常的情況有兩種：一種情況是限流支路32失效，電流只能通過與限流支路32并聯(lián)的非限流支路33流入起動機5，蓄電池U1的輸出端電壓（即起動機限流器輸入端電壓KL30）會下降到低于某個電壓值，例如7V以下；另一種是非限流支路33失效，電流只能通過限流支路32流入起動機5，起動機限流器輸入端電壓KL30與起動機限流器輸出端電壓KLS之間的電壓差KLD會大于某個電壓值，例如1.6V。起動機5工作不正常的情況也有兩種：一種情況是起動機發(fā)生堵轉，此時起動機5相當于短路到地，這樣的話蓄電池U1到起動機5的回路電流會變得很大，由于蓄電池U1的內阻的原因使得蓄電池U1的輸出端電壓（即起動機限流器輸入端電壓KL30）會下降到低于某個電壓值，例如6V以下；另一種情況是起動機過載，蓄電池U1到起動機5的回路電流也會變得很大，但要小于起動機發(fā)生堵轉的情況， 此時起動機限流器輸入端電壓KL30也會下降到低于某個電壓值，例如8.5V以下。根據(jù)上述原理，在蓄電池的輸出電壓為12V時，電壓閾值V1可設為8.5V，電壓差閾值V2可設為1.6V。預設的第一時間T1可設為300～800ms，優(yōu)選為300ms。預設的第二時間T2的取值范圍為180～220ms，優(yōu)選為200ms。預設的第三時間T3可設為2min。

本發(fā)明實施例的起動機保護器通過采集起動機限流器的輸入端電壓和輸出端電壓，由控制器對這些電壓信號進行處理，可識別出電機堵轉、過載和電機電流限制器失效的情況，并在起動機限流器和起動機發(fā)生故障時自動切斷外部控制電壓與起動機限流器之間的連接，進而切斷起動機的電源，從而保護起動機不被燒壞。

顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。