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        3種起動(dòng)保護(hù)方式及可行性分析

        2012-12-23 06:21:14趙志剛
        汽車電器 2012年8期
        關(guān)鍵詞:起動(dòng)機(jī)低電平鑰匙

        趙志剛

        (鄭州宇通重工有限公司控制技術(shù)研究所, 河南 鄭州 450051)

        起動(dòng)系統(tǒng)作為整車系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,其性能的好壞對(duì)整車來說至關(guān)重要, 而起動(dòng)機(jī)是起動(dòng)系統(tǒng)的核心, 所以對(duì)起動(dòng)機(jī)進(jìn)行保護(hù)尤為必要。

        起動(dòng)系統(tǒng)的作用是在正常使用條件下, 通過起動(dòng)機(jī)將蓄電池儲(chǔ)存的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以足夠高的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn), 以便發(fā)動(dòng)機(jī)順利起動(dòng)。但如果在起動(dòng)過程中起動(dòng)鑰匙開關(guān)無法脫斷、 起動(dòng)繼電器粘連、 起動(dòng)機(jī)自身無法脫斷三者有一項(xiàng)成立, 則會(huì)出現(xiàn)起動(dòng)機(jī)跟著發(fā)動(dòng)機(jī)一起高速旋轉(zhuǎn),從而造成起動(dòng)機(jī)燒壞、 起動(dòng)系統(tǒng)線束著火等嚴(yán)重故障。

        1 3種起動(dòng)保護(hù)方式

        1.1 常閉繼電器保護(hù)

        在起動(dòng)系統(tǒng)回路中增加繼電器, 該繼電器采集到發(fā)電機(jī)D+端信號(hào)后, 立即將起動(dòng)回路斷開, 從而對(duì)起動(dòng)系統(tǒng)起到保護(hù)作用。 圖1為上海滬工電子元件有限公司生產(chǎn)的繼電器, 主要用于我公司裝載機(jī)上, 其原理圖見圖2。 具體工作原理如下。

        1.1.1 正常起動(dòng)過程

        起動(dòng)鑰匙開關(guān)旋至起動(dòng)檔, 起動(dòng)繼電器K2線圈得電導(dǎo)通, 起動(dòng)機(jī)控制線得電, 從而起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 發(fā)動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)后, 起動(dòng)鑰匙開關(guān)復(fù)位, K2線圈斷電, 起動(dòng)機(jī)控制線失電, 從而起動(dòng)機(jī)正常脫開。

        1.1.2 故障起動(dòng)過程

        若起動(dòng)鑰匙開關(guān)無法脫斷, 則在正常起動(dòng)后,發(fā)電機(jī)D+端輸出28 V電壓, K1繼電器起到保護(hù)作用。

        1.2 起動(dòng)保護(hù)繼電器保護(hù)

        在起動(dòng)系統(tǒng)回路內(nèi)增加QDB2501A 24 V起動(dòng)保護(hù)繼電器, 利用該起動(dòng)保護(hù)繼電器對(duì)起動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。 圖3為開封電機(jī)廠生產(chǎn)的起動(dòng)保護(hù)繼電器,主要用于我公司裝載機(jī)上, 其原理圖見圖4。 具體工作原理如下。

        1.2.1 正常起動(dòng)過程

        起動(dòng)鑰匙開關(guān)旋至起動(dòng)檔, 起動(dòng)保護(hù)繼電器上電, 此時(shí)X2輸出高電平電壓信號(hào), X1輸出低電平電壓信號(hào), 外接起動(dòng)繼電器K1線圈導(dǎo)通, K1觸點(diǎn)閉合, 起動(dòng)機(jī)控制線得電, 從而起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。 發(fā)動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)后, 起動(dòng)鑰匙開關(guān)復(fù)位, 起動(dòng)保護(hù)繼電器斷電, X2、 X1輸出均為低電平, K1線圈失電, 從而起動(dòng)機(jī)正常脫開。

        1.2.2 故障起動(dòng)過程

        若起動(dòng)鑰匙開關(guān)無法脫斷, 則在正常起動(dòng)后,發(fā)電機(jī)D+端輸出28 V電壓信號(hào), 起動(dòng)保護(hù)繼電器通過R腳采集到該信號(hào)后, 通過內(nèi)部程序, 使X2、 X1同時(shí)輸出低電平信號(hào), 強(qiáng)制切斷K1, 從而有效脫開起動(dòng)機(jī), 起到保護(hù)作用。

        1.3 起動(dòng)保護(hù)控制器保護(hù)

        在起動(dòng)系統(tǒng)回路內(nèi)增加起動(dòng)保護(hù)控制器, 利用起動(dòng)保護(hù)控制器對(duì)起動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行有效保護(hù)。 圖5為鄭州銘泰科技有限公司生產(chǎn)的起動(dòng)保護(hù)控制器, 主要用于我公司裝載機(jī)上, 其原理圖見圖6。 具體工作原理如下。

        1.3.1 正常起動(dòng)過程

        起動(dòng)鑰匙開關(guān)旋至ON檔, 起動(dòng)保護(hù)控制器帶電。 此時(shí)如果空檔開關(guān)在空檔位置, 且各接線均正確, 則在鑰匙開關(guān)旋至START檔時(shí), 控制器5腳輸出高電平信號(hào), 起動(dòng)機(jī)繼電器吸合, 0.5 s后控制器6腳輸出高電平信號(hào), 起動(dòng)繼電器吸合, 起動(dòng)機(jī)起動(dòng)。此時(shí)如果鑰匙開關(guān)START檔斷開 (START檔閉合時(shí)間應(yīng)小于8 s), 起動(dòng)繼電器釋放, 0.5 s后, 起動(dòng)機(jī)繼電器釋放, 起動(dòng)機(jī)斷電, 正常起動(dòng)過程結(jié)束。

        1.3.2 故障起動(dòng)過程

        1) 若起動(dòng)鑰匙開關(guān)無法脫斷 (START閉合時(shí)間大于8 s即可), 則在8 s時(shí)起動(dòng)保護(hù)控制器強(qiáng)制將6腳置低電平, 起動(dòng)繼電器失電釋放, 0.5 s后起動(dòng)保護(hù)控制器5腳置低電平, 起動(dòng)機(jī)繼電器失電釋放,從而有效脫開起動(dòng)機(jī)。

        2) 若起動(dòng)繼電器或起動(dòng)機(jī)繼電器粘連, 則當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值時(shí) (一般取發(fā)動(dòng)機(jī)怠速值),起動(dòng)保護(hù)控制器8腳接到一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)怠速時(shí)的頻率信號(hào) [具體值可根據(jù)公式 (1) 設(shè)置], 此時(shí)起動(dòng)保護(hù)控制器強(qiáng)制將6腳置低電平, 起動(dòng)繼電器立即失電釋放, 0.5 s后將5腳置低電平, 起動(dòng)機(jī)繼電器失電釋放,從而有效起到脫開起動(dòng)機(jī)對(duì)其保護(hù)的作用。

        式中: f——頻率; n——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速; N——發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼齒輪齒數(shù)。

        2 3種起動(dòng)保護(hù)方式對(duì)比

        方案1, 成本較小, 但其只能實(shí)現(xiàn)起動(dòng)鑰匙開關(guān)無法脫斷時(shí)對(duì)起動(dòng)機(jī)的保護(hù), 無法實(shí)現(xiàn)起動(dòng)繼電器粘連故障時(shí)對(duì)起動(dòng)機(jī)的保護(hù)。

        方案2, 成本介于方案1和方案3之間, 但其也僅能實(shí)現(xiàn)方案1的功能, 故不推薦采用此種保護(hù)方式。

        方案3, 相對(duì)前兩種方案來說成本最高, 且需用兩個(gè)繼電器。 也正是該種控制方式, 使其既能在鑰匙開關(guān)無法脫斷故障時(shí)起到保護(hù)作用, 又能在起動(dòng)繼電器粘連時(shí)起到保護(hù)作用。

        此外, 方案1、 方案2采集的是發(fā)電機(jī)D+端信號(hào),發(fā)電機(jī)D+端輸出為正弦波信號(hào); 方案3采集的是轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào), 轉(zhuǎn)速傳感器輸出的是方波信號(hào), 相對(duì)來說方波信號(hào)更穩(wěn)定。 但方案3也有一個(gè)局限, 就是如果起動(dòng)機(jī)在8 s內(nèi) (該時(shí)間可調(diào), 但如果太大可能會(huì)損壞起動(dòng)機(jī), 起不到保護(hù)作用) 無法起動(dòng), 則系統(tǒng)會(huì)默認(rèn)為存在故障, 強(qiáng)制將起動(dòng)回路切斷, 使系統(tǒng)無法起動(dòng)。 這種情況往往發(fā)生在蓄電池電量不太充足或環(huán)境溫度較低的情況下, 故為了匹配該保護(hù)控制器, 應(yīng)該保證選用的蓄電池具備充分的冷起動(dòng)能力, 或者在起動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)增加預(yù)熱裝置, 在起動(dòng)之前進(jìn)行預(yù)熱, 然后再進(jìn)行起動(dòng)。

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