阅读说明：本技术 基于电子继电器的发动机进气预热系统 (Engine air inlet preheating system based on electronic relay ) 是由 王博 唐西清 张衡 张奇峰 严利群 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于电子继电器的发动机进气预热系统,其特征在于包括电池、EMS模块、温度传感器、预加热装置和预加热继电器；电池经预加热继电器与预加热装置电连接；EMS模块的信号输入端分别与温度传感器、预加热装置和预加热继电器的信号输出端电连接；EMS模块的输出端与预加热继电器的使能端电连接；所述EMS模块接收的来自温度传感器的温度信号低于设置值时,EMS模块发送开启信号至预热继电器的使能端；预热继电器检测到开启信号后,判断预热继电器内部状态是否满足工作条件,如果条件满足,继电器即可激活导通,预热装置开始工作。本发明有效提高预加热系统的整体可靠性。(The invention provides an engine air inlet preheating system based on an electronic relay, which is characterized by comprising a battery, an EMS module, a temperature sensor, a preheating device and a preheating relay, wherein the battery is connected with the EMS module; the battery is electrically connected with the preheating device through the preheating relay; the signal input end of the EMS module is respectively and electrically connected with the signal output ends of the temperature sensor, the preheating device and the preheating relay; the output end of the EMS module is electrically connected with the enabling end of the preheating relay; when the temperature signal received by the EMS module from the temperature sensor is lower than a set value, the EMS module sends a starting signal to an enabling end of the preheating relay; after the preheating relay detects the opening signal, whether the internal state of the preheating relay meets the working condition or not is judged, if the condition is met, the relay can be activated and conducted, and the preheating device starts to work. The invention effectively improves the overall reliability of the preheating system.)

基于电子继电器的发动机进气预热系统

技术领域

本发明涉及汽车电子技术领域，具体涉及一种基于电子继电器的发动机进气预热系统。

背景技术

目前商用车发动机基本都采用机械继电器的方式控制预热器的通断实现对进气的加热功能。该机械继电器是通过控制电磁线圈产生的磁场有无，通过机械结构间接控制触点接通与断开。

这种机械的控制方式，1、无法避免由于触点通断造成的拉弧现象，降低产品可靠性或使触点发生粘连，造成预热系统长时间工作，严重时会造成车辆自燃或人员伤亡。2、无法避免工作过程中的机械损耗，如弹簧耐久、触点材料的磨损等一系列问题。3、无法根据预热系统中的异常电压、电流、温度等情况做出判断和处置动作。4、受整车环境影响大，由于振动、雨水、灰尘、金属腐蚀等因素会加速产品失效。5、机械式继电器失效后无法反馈故障给用户，无法让其及时发现，造成重大事故。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种基于电子继电器的发动机进气预热系统，有效提高预加热系统的整体可靠性。

本发明提供了一种基于电子继电器的发动机进气预热系统，其特征在于包括电池、EMS模块、温度传感器、预加热装置和预加热继电器；电池经预加热继电器与预加热装置电连接；EMS模块的信号输入端分别与温度传感器、预加热装置和预加热继电器的信号输出端电连接；EMS模块的输出端与预加热继电器的使能端电连接；所述EMS模块接收的来自温度传感器的温度信号低于设置值时，EMS模块发送开启信号至预热继电器的使能端；预热继电器检测到开启信号后，判断预热继电器内部状态是否满足工作条件，如果条件满足，继电器即可激活导通，预热装置开始工作。

上述技术方案中，预加热装置向EMS模块实时反馈预加热器工作信号，EMS模块对预加热器工作信号与开启信号进行比较，如果预加热器工作信号和开启信号逻辑异或为1时，EMS模块判定预加热继电器出现故障。

上述技术方案中，预热继电器内部检测到其导通状态与开启信号逻辑异或为1时，预热继电器发送内部故障信息至EMS模块。

上述技术方案中，还包括组合仪表，EMS模块的输出端与组合仪表电连接，EMS模块将故障信息发送至组合仪表用于显示。

上述技术方案中，电池和预加热继电器之间串联有保险丝。

上述技术方案中，预加热继电器包括控制保护模块和开关模块，开关模块采用MOS管，控制保护模块通过驱动模块向开关模块发送信号以控制开关模块的导通或断开；电池经正极输出端经开关模块与预加热装置的电源输入端电连接；控制保护模块的信号输入端与EMS模块电连接，用于接收开启信号并根据开启信号控制开关模块导通；控制保护模块的输出端与EMS模块的输入端电连接，用于向EMS模块反馈状态信息。

上述技术方案中，还包括用于检测开关模块温度的温度检测模块，温度检测模块的输入端与开关模块电连接，温度检测模块的输出端与控制保护模块输入端电连接；温度检测模块向控制保护模块反馈开关模块的温度信息，当开关模块的温度超过控制保护模块的内部设定值时，控制保护模块驱动开关模块断开，并向EMS模块反馈过温故障状态信息。

上述技术方案中，还包括电源模块；电源模块的输入端与电池的输出端电连接，电源模块的输出端与控制保护模块的电源输入端电连接；控制保护模块的信号输入端经第一电压检测模块与电源模块电连接；电池经电源模块为控制保护模块供电；第一电压检测模块用于检测电源模块的输出电压，当电源模块的输出电压大于或小于控制保护模块的额定值时，控制保护模块驱动开关模块断开；所述控制保护模块通过第二电压检测模块获取开关模块的输出电压状态，当开关模块的输出电压状态与开启信号逻辑异或为1时，控制模块向EMS模块反馈开关模块的MOS管失效或驱动模块失效信息。

上述技术方案中，所述控制保护模块通过电流检测模块获取开关模块的输出电流；当开关模块的输出电流大于控制保护模块的内部设定值时，控制保护模块判定开关模块故障并驱动开关模块断开；控制模块向EMS模块反馈故障状态信息。

上述技术方案中，当控制保护模块长时间持续接收到开启信号且控制保护模块计时单元计时达到设定时间，控制保护模块控制开关模块断开；此后需要断开开启信号后再次接通，控制保护模块恢复正常工作。

本发明采用电子控制模块实现对预加热系统工作的控制，由于预热系统工作电流大，因此控制保护模块内部采用MCU+驱动芯片的方式控制MOSFET的通断，并实时监控电源电压、负载电流、MOSFET温度、工作时间、MOSFET导通状态等参数，实现了过压保护、欠压保护、过流保护、过温保护、超时保护等一系列的自我保护功能，另外同时将故障信号发给用户，用于提醒用户及时采取措施。本发明的硬件设计的看门狗功能可以防止软件跑飞带来的死机等不受控的极限情况。本贩卖你个使用电子方案替换了传统机械方案，控制模块内部使用功率器件MOSFET作为开关器件，开关次数大于100万次，较机械方案可靠性大大提高。因此可以解决现有技术中拉弧、可靠性低、触点粘连、机械损耗等一系列问题。本发明采用的PCB板+灌封胶工艺，外部完全密封，极大提高产品耐振动、防护、耐腐蚀性能。可靠性的提升，表现出来的是车辆安全性能的提高、商业价值的提高、客户信任度的提高。

附图说明

图1为本发明的示意图

图2位本发明的预加热继电器示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。

如图1所示，本发明提供了一种基于电子继电器的发动机进气预热系统，包括电池、EMS模块、温度传感器、预加热装置和预加热继电器；电池经预加热继电器与预加热装置电连接；EMS模块的信号输入端分别与温度传感器、预加热装置和预加热继电器的信号输出端电连接；EMS模块的输出端与预加热继电器的使能端电连接；所述EMS模块接收的来自温度传感器的温度信号低于设置值时，EMS模块发送开启信号至预热继电器的使能端；预热继电器检测到开启信号后，判断预热继电器内部状态是否满足工作条件，如果条件满足，继电器即可激活导通，预热装置开始工作。

上述技术方案中，预加热装置向EMS模块实时反馈预加热器工作信号，EMS模块对预加热器工作信号与开启信号进行比较，如果预加热器工作信号和开启信号逻辑异或为1时，EMS模块判定预加热继电器出现故障。预热继电器内部检测到其导通状态与开启信号状态逻辑异或为1时，预热继电器发送内部故障信息至EMS模块。

上述技术方案中，还包括组合仪表，EMS模块的输出端与组合仪表电连接，EMS模块将故障信息发送至组合仪表用于显示。电池和预加热继电器之间串联有保险丝。

图1中，EMS指EMS模块，batterie指电池，fuse指保险丝，pre-heater relay指预加热继电器，pre-heater指预加热装置，temperature sensor指温度传感器。温度传感器用于监测发动机冷却液温度或进气温度。使用过程中，EMS模块接收的温度传感器信号6低于0℃时，EMS模块通过IN+端子给预热继电器使能端一个开启信号4，预热继电器的MCU检测到信号4后，判断电源电压、MOSFET温度、负载电流是否满足工作条件，如果条件满足，继电器即可激活，输出部分1与2导通，即预热器开始工作。同时EMS模块实时检测预加热装置的工作信号3，EMS对信号3与信号4进行比较，如果信号4和信号3逻辑异或为1时，EMS模块通过信号7报相应故障信息(预热继电器常通、预热继电器常断等)到组合仪表上。如果预热继电器内部MCU检测到内部MOSFET导通状态与驱动信号逻辑异或为1时，预热继电器需要通过Dia端子发出相应故障信息5(预热继电器内部故障)给EMS模块，由EMS模块转发至组合仪表用于提醒用户及时停车处理。如果当电源回路短路时，线上保险可以立即熔断(FUSE＝200A)，保障用户安全。

上述技术方案中，预加热继电器包括控制保护模块和开关模块，开关模块采用MOS管，控制保护模块通过驱动模块向开关模块发送信号以控制开关模块的导通或断开；电池经正极输出端经开关模块与预加热装置的电源输入端电连接；控制保护模块的信号输入端与EMS模块电连接，用于接收开启信号并根据开启信号控制开关模块导通；控制保护模块的输出端与EMS模块的输入端电连接，用于向EMS模块反馈状态信息。

上述技术方案中，还包括用于检测开关模块温度的温度检测模块，温度检测模块的输入端与开关模块电连接，温度检测模块的输出端与控制保护模块输入端电连接；温度检测模块向控制保护模块反馈开关模块的温度信息，当开关模块的温度超过控制保护模块的内部设定值时，控制保护模块驱动开关模块断开，并向EMS模块反馈过温故障状态信息。

上述技术方案中，还包括电源模块；电源模块的输入端与电池的输出端电连接，电源模块的输出端与控制保护模块的电源输入端电连接；控制保护模块的信号输入端经第一电压检测模块与电源模块电连接；电池经电源模块为控制保护模块供电；第一电压检测模块用于检测电源模块的输出电压，当电源模块的输出电压大于控制保护模块的额定值时，控制保护模块自动断电；所述控制保护模块通过第二电压检测模块获取开关模块的输出电压，当开关模块的输出电压低于或高于控制保护模块的内部设定值时，控制保护模块驱动开关模块断开；控制模块向EMS模块反馈过压或欠压状态信息。

上述技术方案中，所述控制保护模块通过电流检测模块获取开关模块的输出电流；当开关模块的输出电流大于控制保护模块的内部设定值时，控制保护模块判定开关模块故障并驱动开关模块断开；控制模块向EMS模块反馈故障状态信息。

上述技术方案中，当控制保护模块长时间持续接收到开启信号且控制保护模块计时单元计时达到设定时间，控制保护模块控制开关模块断开；此后需要断开开启信号后再次接通，控制保护模块恢复正常工作。

预加热继电器包括外壳，控制保护模块、开关模块、电源模块、电压检测模块、驱动模块、温度检测模块、电流检测模块均设置于外壳的壳体内。外壳表面设置有电源输入端和电源输出端，电源输入端用于与电池电连接，并与电源模块和开关模块电连接；电源输出端用于为预加热装置的供电；电源输出端与开关模块的输出端电连接。外壳表面还是设置有接地端、诊断接口Dia和信号输入端口IN+。

EMS通过IN+端子给预热继电器一个开启信号4后，预热继电器即可控制预加热装置开始加热进气管中的空气。预热系统工作过程中，当控制保护模块检测到电源电压(即开关模块的输入电压)高于32V或低于16V时，会激活控制保护模块过压保护或欠压保护功能，预加热继电器停止输出；当控制保护模块检测到电源电压恢复至16V-32V时，控制模块发出启动信号至MOSFET驱动模块，驱动开关模块的MOSFET导通。

如果控制保护模块长时间接收外部触发命令(及开启信号)时，当控制保护模块计时单元计时满60S时，激活控制保护模块超时保护功能，预加热继电器停止输出，此时需要断开开启信号再次接通才能使预加热继电器再次工作。

如果由于预加热继电器连续频繁工作或由于其他原因频繁激活预加热继电器，开关模块的MOSFET温度快速升高，当控制保护模块采集的温度达到温度保护阈值110℃-120℃时，激活控制保护模块过温保护功能，预加热继电器停止输出，当MOSFET温度降低至110℃以下时继电器可以被重新激活。

如果预热系统线束发生短路或者预加热装置内部短路，控制保护模块采集通过MOSFET的电流超过240A时，在10S内激活控制模块过载保护功能，如果控制保护模块采集通过MOSFET的电流超过240A时，立即激活过载保护功能，预加热继电器停止输出，当短路解除后再重新激活后才可正常工作。

如果预热继电器开启信号状态与开关模块的输出电压信号逻辑异或为1时，即可判断开关模块的MOSFET失效或驱动模块失效。当控制模块通过诊断接口Dia将上述所有故障状态信息反馈至EMS模块，EMS模块转发故障信息7至组合仪表，用于提醒用户及时采取措施。

本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。