一种电子继电器、具有保护功能的起动机及其控制方法

摘要

本发明公开一种电子继电器、具有保护功能的起动机及其控制方法，电子继电器连接在起动机上，起动机还包括电磁开关和电机，电子继电器、电磁开关和电机依次连接，电子继电器与一蓄电池连接，电子继电器包括逻辑控制模块和功率管，逻辑控制模块包括延时断电控制电路和延时断电回路，延时断电控制电路和延时断电回路相连接；功率管分别与延时断电回路和电磁开关电连接；延时断电控制电路检测电子继电器通电时间大于一设定的时间T0后，延时断电控制电路控制延时断电回路断电，功率管截止，起动机停止运行。本发明能够有效防止起动机二次启动，并具有起动机顶齿保护和超越保护功能，缩短起动机的工作时间，减少零部件的失效，提高起动机的使用寿命。

权利要求

1.一种电子继电器，连接在起动机上，其特征在于，所述起动机还包括电磁开关和电机，所述电子继电器、所述电磁开关和所述电机依次连接，所述电子继电器与一蓄电池连接，所述电子继电器包括：逻辑控制模块，包括延时断电控制电路和延时断电回路，所述延时断电控制电路和所述延时断电回路相连接；以及

场效应管，分别与所述延时断电回路和所述电磁开关电连接；

其中，所述延时断电控制电路检测所述电子继电器通电时间大于一设定的时间T0后，所述延时断电控制电路控制所述延时断电回路断电，所述场效应管截止，所述起动机停止运行；

另，所述逻辑控制模块还包括电源端电压检测线路和电压控制电路，所述电子继电器还包括电源端端子，所述电源端端子与所述电源端电压检测线路连接，所述电压控制电路分别与所述电源端电压检测线路和所述场效应管连接，所述电源端电压检测线路检测所述电源端端子电压，所述电压控制电路判断所述电源端端子的电压以控制所述场效应管导通或截止。

2.根据权利要求1所述的电子继电器，其特征在于，所述场效应管包括栅极、源极和漏极，所述电磁开关包括吸拉线圈、保持线圈、电源端静端子和电机端静端子，所述吸拉线圈与所述保持线圈分别与所述源极相连接，所述漏极与所述电源端静端子连接，所述栅极与所述延时断电回路连接。

3.根据权利要求2所述的电子继电器，其特征在于，所述场效应管为一个，所述吸拉线圈的首端和所述保持线圈的首端分别与所述源极相连接，所述吸拉线圈的尾端与所述电机端静端子连接，所述保持线圈的尾端搭铁。

4.根据权利要求1所述的电子继电器，其特征在于，所述蓄电池和所述电子继电器通过一点火开关连接，所述电源端端子为靠近所述点火开关的端子或所述电源端端子是所述电源端静端子。

5.根据权利要求1所述的电子继电器，其特征在于，所述逻辑控制模块还包括电机端电压检测线路，所述电机端电压检测线路分别与所述电机端静端子和所述电压控制电路连接，所述电机端电压检测线路检测所述电机端静端子电压，所述电压控制电路判断所述电机端静端子的电压以控制所述场效应管导通或截止。

6.根据权利要求3所述的电子继电器，其特征在于，所述逻辑控制模块还包括电机端电压检测线路，所述电机端电压检测线路与所述电机端静端子连接，所述电压控制电路与所述电机端电压检测线路和所述栅极连接，所述电机端电压检测线路检测所述电机端静端子电压，所述电压控制电路判断所述电机端静端子的电压以控制所述场效应管导通或截止。

7.根据权利要求2所述的电子继电器，其特征在于，所述场效应管包括第一场效应管和第二场效应管，所述逻辑控制模块包括第一逻辑控制模块和第二逻辑控制模块，所述第一场效应管的栅极与所述第一逻辑控制模块的延时断电回路连接，所述第二场效应管的栅极与所述第二逻辑控制模块的延时断电回路连接，所述吸拉线圈的首端与所述第一场效应管的源极相连接，所述保持线圈的首端与所述第二场效应管的源极相连接，所述吸拉线圈的尾端与所述电机端静端子连接，所述保持线圈的尾端搭铁。

8.根据权利要求7所述的电子继电器，其特征在于，所述电源端电压检测线路检测所述电源端端子电压，所述电压控制电路判断所述电源端端子的电压以控制所述第一场效应管/第二场效应管导通或截止。

9.根据权利要求8所述的电子继电器，其特征在于，所述蓄电池和所述电子继电器通过一点火开关连接，所述电源端端子为靠近所述点火开关的端子或所述电源端端子是所述电源端静端子。

10.根据权利要求8所述的电子继电器，其特征在于，所述第一逻辑控制模块还包括电机端电压检测线路，所述电机端电压检测线路分别与所述电机端静端子和所述电压控制电路连接，所述电机端电压检测线路检测所述电机端静端子电压，所述电压控制电路判断所述电机端静端子的电压以控制所述第一场效应管导通或截止。

11.根据权利要求7所述的电子继电器，其特征在于，所述第一逻辑控制模块还包括电机端电压检测线路，所述电机端电压检测线路与所述电机端静端子连接，所述电压控制电路分别与所述电机端电压检测线路和所述栅极连接，所述电机端电压检测线路检测所述电机端静端子电压，所述电压控制电路判断所述电机端静端子的电压以控制所述第一场效应管导通或截止。

12.一种具有保护功能的起动机，其特征在于，包括依次连接的电子继电器、电磁开关和电机，所述电子继电器与一蓄电池连接所述电子继电器为权利要求1至11任一项所述的电子继电器。

13.一种具有保护功能的起动机的控制方法，用权利要求1至11任一项所述的电子继电器对起动机进行控制，其特征在于，所述控制方法包括：发动机状态判断步骤S100，包括电源端端子电压检测判断步骤：

通过一电源端电压检测线路检测电源端端子的电压，逻辑控制模块的电压控制电路判断该电压是否大于或等于设定的电压值U1，如果是，电压控制电路判断发动机在工作，电压控制电路控制场效应管不导通；如果不是，电压控制电路控制场效应管导通；

发动机状态判断步骤S100之后还包括通电时间判断步骤S200，其包括：

电子继电器通电，逻辑控制模块的延时断电控制电路判断电子继电器通电时间是否超过一设定的时间T0，如果是，延时断电控制电路控制延时断电回路断电，场效应管截止，起动机停止运行；如果不是，场效应管导通。

14.根据权利要求13所述的具有保护功能的起动机的控制方法，其特征在于，所述电源端端子电压检测判断步骤之后还包括电机端电压检测判断步骤：当场效应管通电时间达到设定的时间T1后，通过一电机端电压检测线路检测电机端端子的电压，电压控制电路判断该电压是否小于等于设定的电压值U2或电机端端子的电压和电源端端子的电压的电压差是否大于设定的△U，如果是，电压控制电路判断电磁开关触点未闭合，电压控制电路控制场效应管截止；如果不是，电压控制电路控制场效应管继续导通。

15.根据权利要求13所述的具有保护功能的起动机的控制方法，其特征在于，所述步骤S100包括电机端电压检测判断步骤：当场效应管通电时间达到设定的时间T1后，通过一电机端电压检测线路检测电机端端子的电压，电压控制电路判断该电压是否小于等于设定的电压值U2或电机端端子的电压和电源端端子的电压的电压差是否大于设定的△U，如果是，电压控制电路判断电磁开关触电未闭合，电压控制电路控制场效应管截止；如果不是，电压控制电路控制场效应管继续导通。

16.根据权利要求14所述的具有保护功能的起动机的控制方法，其特征在于，所述电机端电压检测判断步骤之后还包括电源端端子电压二次检测判断步骤：通过一电源端电压检测线路检测电源端端子的电压，电压控制电路判断该电压是否稳定大于设定电压值U3，如果是，场效应管截止，起动机停止工作；如果不是，场效应管继续导通。

说明书

一种电子继电器、具有保护功能的起动机及其控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种起动机及其电子继电器，具体地说，是涉及一种能够防止二次启动、具有顶齿和超越保护功能的起动机及其电子继电器，本发明还涉及该保护功能的起动机的保护功能控制方法。

背景技术

[0002] 图1为目前已有的软啮合起动机的剖视图，参考图1，对这种类型起动机的整体结构进行说明。在图1中，通过减速装置2降低电机1中的电枢11的输出转速同时增加其输出的旋转力矩，由电机1驱动通过单向器4安装于输出轴5的驱动齿轮6，进而对发动机施加起动力矩。

[0003] 图2为现有技术的软啮合起动机的电路图，该类型软啮合起动机的电路主要包括直流电机1、电磁开关3和触点继电器12，目前的软啮合起动机电磁开关3中的线圈都由一个吸引线圈L1和一个保持线圈L2组成，二个线圈的匝数基本相等，且首端连接在一起，即电磁开关3的50端与吸引线圈L1和保持线圈L2连接在一起，吸引线圈L1的尾端与直流电机1的电源端30b也是电磁开关3的主触点输出接线柱连接，保持线圈L2的尾端搭铁。

[0004] 电磁开关吸引线圈L1电阻较小，如额定电压为24V的起动机，其电阻一般约为50～150毫欧，这样起动机在电磁开关3的主触点闭合之前能够小扭矩慢转，从而让驱动齿轮6抵在飞轮齿圈10端面上时，驱动齿轮6能够慢慢旋转，叉开顶齿状态，啮入发动机飞轮齿圈10；
啮入齿圈后，电磁开关3主触点才会闭合，电机1中才会有大电流流过，起动机才会大扭矩输出，从而避免起动机铣齿故障的发生。因此这类起动机也称为柔性啮合起动机。

[0005] 由于这类起动机电磁开关3的吸引线圈L1和保持线圈L2的首端连在一起，为了保证电磁开关3可靠断电，这样电磁开关3的吸引线圈L1和保持线圈L2的有效匝数必须基本一致，而保持线圈L2的匝数又不能太少，这样吸引线圈L1的匝数也较多。虽然可以通过适当的增大吸引线圈L1的线径、并减少吸引线圈L1匝数的方法，使起动机在电磁开关3主触点未闭合之前能够慢慢旋转；但是吸引线圈L1的匝数不能减少的太多，否则，考虑电磁开关3可靠断电，保持线圈L1的匝数也需要大幅减少。由于这类起动机软啮合力矩有限，在一些异常情况下，驱动齿轮6无法啮入飞轮齿圈10，从而产生顶齿现象。由于驱动齿轮6无法啮入飞轮齿圈10，吸引线圈L1被迫长时间通电，而线圈中的电流又较大，这样软啮合起动机的电磁开关3容易产生故障。

[0006] 由于吸引线圈L1中的电流较大，而吸引线圈L1的匝数又较多，导致电磁开关3产生的电磁力较大，造成驱动齿轮6作用在飞轮齿圈10端面的作用力过大，造成齿圈端面损害严重；此外由于驱动齿轮6作用在飞轮齿圈10端面的作用力过大，顶齿时，造成驱动齿轮6传动的阻力矩较大，起动机容易产生顶齿，长时间顶齿，容易导致电磁开关3产生烧毁的故障。

发明内容

[0007] 本发明的目的是解决目前软啮合起动机采用的继电器为电磁式继电器，体积比较大，功能比较单一；当用户异常使用起动机时，如长时间起动发动机，或者发动机工作过程中给起动机通电时，由于该继电器不具有保护功能，无法保护车辆起动系统，将会降低起动机、蓄电池或发动机飞轮齿圈的使用寿命，甚至损坏起动机、蓄电池或发动机飞轮齿圈等问题，提供一种带有保护功能的软啮合起动机及其电子继电器，能够防止二次启动、具有顶齿超越的保护功能。

[0008] 本发明还提供一种具有保护功能的起动机的保护功能控制方法。

[0009] 为了实现上述目的，本发明的电子继电器，连接在起动机上，所述起动机还包括电磁开关和电机，所述电子继电器、所述电磁开关和所述电机依次连接，所述电子继电器与一蓄电池连接，所述电子继电器包括：

[0010] 逻辑控制模块，包括延时断电控制电路和延时断电回路，所述延时断电控制电路和所述延时断电回路相连接；以及

[0011] 功率管，分别与所述延时断电回路和所述电磁开关电连接；

[0012] 其中，所述延时断电控制电路检测所述电子继电器通电时间大于一设定的时间T0后，所述延时断电控制电路控制所述延时断电回路断电，所述功率管截止，所述起动机停止运行。

[0013] 上述的电子继电器，其中，所述功率管为MOS管。

[0014] 上述的电子继电器，其中，所述场效应管包括栅极、源极和漏极，所述电磁开关包括吸拉线圈、保持线圈、电源端静端子和电机端静端子，所述吸拉线圈与所述保持线圈分别与所述源极相连接，所述漏极与所述电源端静端子连接，所述栅极与所述延时断电回路连接。

[0015] 上述的电子继电器，其中，所述场效应管为一个，所述吸拉线圈的首端和所述保持线圈的首端分别与所述源极相连接，所述吸拉线圈的尾端与所述电机端静端子连接，所述保持线圈的尾端搭铁。

[0016] 上述的电子继电器，其中，所述逻辑控制模块还包括电源端电压检测线路和电压控制电路，所述电子继电器还包括电源端端子，所述电源端端子与所述电源端电压检测线路连接，所述电压控制电路分别与所述电源端电压检测线路和所述栅极连接，所述电源端电压检测线路检测所述电源端端子电压，所述电压控制电路判断所述电源端端子的电压以控制所述场效应管导通或截止。

[0017] 上述的电子继电器，其中，所述蓄电池和所述电子继电器通过一点火开关连接，所述电源端端子为靠近所述点火开关的端子或所述电源端端子是所述电源端静端子。

[0018] 上述的电子继电器，其中，所述逻辑控制模块还包括电机端电压检测线路，所述电机端电压检测线路分别与所述电机端静端子和所述电压控制电路连接，所述电机端电压检测线路检测所述电机端静端子电压，所述电压控制电路判断所述电机端静端子的电压以控制所述场效应管导通或截止。

[0019] 上述的电子继电器，其中，所述逻辑控制模块还包括电机端电压检测线路和电压控制电路，所述电机端电压检测线路与所述电机端静端子连接，所述电压控制电路分别与所述电机端电压检测线路和所述栅极连接，所述电机端电压检测线路检测所述电机端静端子电压，所述电压控制电路判断所述电机端静端子的电压以控制所述场效应管导通或截止。

[0020] 上述的电子继电器，其中，所述场效应管包括第一场效应管和第二场效应管，所述逻辑控制模块包括第一逻辑控制模块和第二逻辑控制模块，所述第一场效应管的栅极与所述第一逻辑控制模块的延时断电回路连接，所述第二场效应管的栅极与所述第二逻辑控制模块的延时断电回路连接，所述吸拉线圈的首端与所述第一场效应管的源极相连接，所述保持线圈的首端与所述第二场效应管的源极相连接，所述吸拉线圈的尾端与所述电机端静端子连接，所述保持线圈的尾端搭铁。

[0021] 上述的电子继电器，其中，所述第一逻辑控制模块/第二逻辑控制模块还包括电源端电压检测线路和电压控制电路，所述电子继电器还包括电源端端子，所述电源端端子与所述电源端电压检测线路连接，所述电压控制电路分别与所述电源端电压检测线路和所述栅极连接，所述电源端电压检测线路检测所述电源端端子电压，所述电压控制电路判断所述电源端端子的电压以控制所述第一场效应管/第二场效应管导通或截止。

[0022] 上述的电子继电器，其中，所述蓄电池和所述电子继电器通过一点火开关连接，所述电源端端子为靠近所述点火开关的端子或所述电源端端子是所述电源端静端子。

[0023] 上述的电子继电器，其中，所述第一逻辑控制模块还包括电机端电压检测线路，所述电机端电压检测线路分别与所述电机端静端子和所述电压控制电路连接，所述电机端电压检测线路检测所述电机端静端子电压，所述电压控制电路判断所述电机端静端子的电压以控制所述第一场效应管导通或截止。

[0024] 上述的电子继电器，其中，所述第一逻辑控制模块还包括电机端电压检测线路和电压控制电路，所述电机端电压检测线路与所述电机端静端子连接，所述电压控制电路分别与所述电机端电压检测线路和所述栅极连接，所述电机端电压检测线路检测所述电机端静端子电压，所述电压控制电路判断所述电机端静端子的电压以控制所述第一场效应管导通或截止。

[0025] 本发明还提供一种具有保护功能的起动机，包括依次连接电子继电器、电磁开关和电机，所述电子继电器与一蓄电池连接，所述电子继电器为上述的电子继电器。

[0026] 本发明还提供一种具有保护功能的起动机的控制方法，用上述的电子继电器对起动机进行控制，其中，所述控制方法包括通电时间判断步骤S200，包括：

[0027] 电子继电器通电，逻辑控制模块的延时断电控制电路判断电子继电器通电时间是否超过一设定的时间T0，如果是，延时断电控制电路控制延时断电回路断电，功率管截止，起动机停止运行；如果不是，功率管导通。

[0028] 上述的具有保护功能的起动机的控制方法，其中，所述通电时间判断步骤S200之前还包括发动机状态判断步骤S100，所述步骤S100包括电源端端子电压检测判断步骤：

[0029] 通过一电源端电压检测线路检测电源端端子的电压，逻辑控制模块的电压控制电路判断该电压是否大于或等于设定的电压值U1，如果是，电压控制电路判断发动机在工作，电压控制电路控制功率管不导通；如果不是，电压控制电路控制功率管导通。

[0030] 上述的具有保护功能的起动机的控制方法，其中，所述电源端端子电压检测判断步骤之后还包括电机端电压检测判断步骤：

[0031] 当功率管通电时间达到设定的时间T1后，通过一电机端电压检测线路检测电机端端子的电压，电压控制电路判断该电压是否小于等于设定的电压值U2或电机端端子的电压和电源端端子的电压的电压差是否大于设定的△U，如果是，电压控制电路判断电磁开关触点未闭合，电压控制电路控制功率管截止；如果不是，电压控制电路控制功率管继续导通。

[0032] 上述的具有保护功能的起动机的控制方法，其中，所述通电时间判断步骤S200之前还包括发动机状态判断步骤S100，所述步骤S100包括电机端电压检测判断步骤：

[0033] 当功率管通电时间达到设定的时间T1后，通过一电机端电压检测线路检测电机端端子的电压，电压控制电路判断该电压是否小于等于设定的电压值U2或电机端端子的电压和电源端端子的电压的电压差是否大于设定的△U，如果是，电压控制电路判断电磁开关触电未闭合，电压控制电路控制功率管截止；如果不是，电压控制电路控制功率管继续导通。

[0034] 上述的具有保护功能的起动机的控制方法，其中，所述电机端电压检测判断步骤之后还包括电源端端子电压二次检测判断步骤：

[0035] 通过一电源端电压检测线路检测电源端端子的电压，电压控制电路判断该电压是否稳定大于设定电压值U3，如果是，功率管截止，起动机停止工作；如果不是，功率管继续导通。

[0036] 本发明的有益功效在于，采用本发明的具有保护功能的起动机及其电子继电器，能够有效防止起动机二次启动，并具有起动机顶齿保护和超越保护功能，可以缩短起动机的工作时间，减少零部件的失效，如单向器卡死、换向器散排，提高起动机的使用寿命。

[0037] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

[0038] 图1为现有技术的软啮合起动机的剖视图；

[0039] 图2为图1中的软啮合起动机的电路图；

[0040] 图3为本发明第一实施例的起动机的电路图；

[0041] 图4为本发明第一实施例的起动机保护功能的控制流程图；

[0042] 图5为本发明第一实施例的逻辑控制模块的组成结构图；

[0043] 图6为本发明第二实施例的起动机的电路图；

[0044] 图7为本发明第三实施例的起动机的电路图；

[0045] 图8为本发明第四实施例的起动机的电路图；

[0046] 图9为本发明第五实施例的起动机的电路图；

[0047] 图10为本发明第六实施例的起动机的电路图；

[0048] 图11为本发明第七实施例的起动机的电路图；

[0049] 图12为本发明第六实施例的起动机保护功能的控制流程图。

[0050] 其中，附图标记

[0051] 1—电机

[0052] 2—减速装置

[0053] 3—电磁开关

[0054] 4—单向器

[0055] 5—输出轴

[0056] 6—驱动齿轮

[0057] 10—飞轮齿圈

[0058] 11—电枢

[0059] 12—电子继电器

[0060] L1—吸引线圈

[0061] L2—保持线圈

[0062] 22—电子继电器

[0063] 35—点火钥匙

[0064] 221—50c端电压检测线路

[0065] 223—30b端电压检测线路

[0066] 224—30端电压检测线路

[0067] 226—功率管Q3的逻辑控制模块

[0068] 227—功率管Q2的逻辑控制模块

[0069] 228—50c端电压检测线路

[0070] 229—30端电压检测线路

[0071] 36a—电磁开关的电源端静端子

[0072] 36b—电磁开关的电机端静端子

具体实施方式

[0073] 下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案进行详细的描述，以更进一步了解本发明的目的、方案及功效，但并非作为本发明所附权利要求保护范围的限制。

[0074] 本发明公开了一种带有保护功能的软啮合起动机、多种保护功能的电子继电器及其保护功能控制策略，该软啮合起动机包括电子继电器22、电磁开关3及电机1，所述电子继电器为多功能电子继电器，该电子继电器内部包括逻辑控制模块222和控制电磁开关3线圈同时断电的功率管Q1，逻辑控制模块222中可包含一个延时断电回路，逻辑控制模块222通过检测端子连接到起动机电磁开关3的30b端（接近电机端静端子35b）、电子继电器22的50c端（接近点火开关的电源端）或电磁开关3的30端（接近电源端静端子35a），该逻辑控制模块222的电压控制电路通过电压检测线路检测起动机电磁开关3的30b端的电压、电子继电器
22的50c端或30端的电压，电压控制电路通过各个测试电压及工作时间等，进行逻辑判断，判断起动机是否正常工作，控制晶体管Q1（Q2）的导通或截止，进而控制电磁开关3的吸引线圈L1和保持线圈L2的通断电；从而实现对起动机进行多种保护，降低起动机失效的故障率，提高起动机、飞轮齿圈及蓄电池的使用寿命。

[0075] 以下举出多个实施例进行说明：

[0076] 实施方式一：

[0077] 图3为本发明的第一实施例的软啮合起动机的电路原理图，该起动机主要包括电机1、电磁开关3、电子继电器22；该电子继电器22包括一个逻辑控制模块222和一个功率管Q1。参见图3和图5，图5为本实施例的逻辑控制模块的组成结构图。其中逻辑控制模块222包括一个50c端（电源端端子）电压检测线路221、一个电磁开关30b端（电机端端子）电压检测线路223、一个通过电压检测线路检测的电压控制功率管Q1的电压控制电路、一个延时断电回路和控制延时断电回路的延时断电控制电路。逻辑控制模块222通过输入端子40和41分别连接到电子继电器22的50c端和电磁开关3的30b端，即电子继电器22有一个端子连接到电磁开关3的30b端，电子继电器22其它线路连接方式同目前柔性啮合起动机。逻辑控制模块222通过检测电子继电器22的50c端和电磁开关3的30b端的电压，判断起动机的工作状态，控制功率管Q1的导通及截止，从而控制电磁开关3的吸引线圈L1和保持线圈L2的通断电，进而控制起动机的工作状态。

[0078] 下面结合图4本发明第一实施例的起动机的保护控制流程图，简要介绍一下本实施例中起动机的工作过程。

[0079] 如流程图所示，钥匙门开关35接通后，电子继电器22的逻辑控制模块222的50c端电压检测线路221检测电子继电器22的50c端的电压并传输给电压控制电路，当电压控制电路判断检测到的50c端的电压大于等于设定的值U1（发电机发电时，调节器输出电压为27.8±03V，U1设定为27.5V），则判断发动机在工作，电压控制电路控制功率管Q1不导通，发动机停止工作。这样可以防止由于司机误操作造成的起动机二次起动，从而导致驱动齿轮断齿。当电压检测线路221检测到50c端电压小于U1时，逻辑控制模块222控制的功率管Q1导通，这样30端的电流通过功率管Q1流到电磁开关3的吸引线圈L1和保持线圈L2中，驱动齿轮在电磁开关3产生电磁力的作用下朝飞轮齿圈打出，同样由于电磁开关3的吸引线圈L1的电阻比较小，电机1可以带动驱动齿轮小扭矩旋转，驱动齿轮开始与飞轮齿圈进行柔性啮合。

[0080] 当功率管Q1通电时间达到设定的时间T1后，如T1设置为0.1～0.5s，逻辑控制模块222通过30b端电压检测线路223检测电磁开关的30b端的电压，逻辑控制模块222的电压控制电路判断电磁开关3的触点是否已经闭合，即间接判断驱动齿轮是否啮入发动机飞轮齿圈，当检测到电磁开关3的30b端的电压与50c端的压降大于设定的值ΔU，或者30b端的电压≤U2，则判断电磁开关3的触点未闭合，电磁开关3的触点30端与30b端未导通，即驱动齿轮未与飞轮齿圈实现啮合，逻辑控制模块222的电压控制电路控制功率管Q1截止，强制电磁开关3和起动机停止工作，从而可以防止由于异常原因造成的起动机顶齿时而导致的电磁开关3的吸引线圈L1烧毁等故障的发生。因为通电时线圈产生热量，线圈电阻会越来越大，从而导致起动机产生的柔性啮合力矩越来越小，也就是说继续通电已经没有任何意义，驱动齿轮与飞轮齿圈将不会实现啮合，反而由于电磁开关3长时间通电产生的过多热量影响起动机下次啮合。

[0081] 如果逻辑控制模块222的电压控制电路检测到电磁开关30b端的电压与50c端的压降小于设定的值ΔU，或者30b端的电压大于U2，则判断电磁开关3的触点实现了闭合，即驱动齿轮与飞轮齿圈已经实现了啮合，逻辑控制模块222的电压控制电路将继续控制功率管Q1导通，由于电磁开关3的触点发生了闭合，电磁开关3的吸引线圈L1将会被短路，只有保持线圈L2中通过电流，这样功率管Q1中通过的电流将会降为几十安培，甚至只有几个安培。同样由于触点发生了闭合，蓄电池中的电流将会直接通过电磁触点流到电机1，起动机会大扭矩输出，起动机开始发动机。

[0082] 当发动机起动后，起动机的负载变小，电子继电器22的50c端的电压会上升。这样起动的过程中，逻辑控制模块222的电压控制电路通过50c端电压检测线路221再次检测50c端电压，当检测到50c端电压稳定超过设定电压U3(如U3设置为24±0.3V)，功率管Q1截止，电磁开关3断电，起动机停止工作，这样可以缩短起动机的工作时间，减少零部件的失效，如单向器卡死、换向器散排，提高起动机的使用寿命。

[0083] 如果检测到电磁开关3的50c端电压一直小于设定的电压U3，逻辑控制模块222的电压控制电路让功率管Q1继续导通，直到逻辑控制模块222的延时断电控制检测到功率管Q1导通时间达到设定时间T0（如设定T0为22～30s），电压控制电路通过控制延时断电回路控制功率管Q1截止，从而让电磁开关3触点断开、驱动齿轮推出发动机飞轮齿圈，起动机停止工作，防止由于起动机长时间通电，导致的一些故障的发生（换向器甩排、单向器卡死、电磁开关保持线圈烧等。

[0084] 本实施例中电压U1、U2、U3以及ΔU的设置原理如下：

[0085] 24V车辆系统中，起动蓄电池端电压最大为27V（充满电状态），这样发动机未工作时，蓄电池的端电压必然≤27V；即只有发动机在工作时，发电机给蓄电池充电，蓄电池端的电压才会大于27V。24V汽车电器系统的发电机调节器调节电压28.5±0.3V，其中规定的最低电压为28.2V，即发动机工作时，调节器给蓄电池输出的最低电压为28.2V。这样考虑线路压降和控制电路制造的误差，将U1设置为27.5V，即认为当50c或者30端电压＞27.5V时，就认为发动机在工作。

[0086] 根据测试数据可知，24V起动系统，起动机发生顶齿时，驱动齿轮无法啮合齿圈，30b端的电压分布范围约为1～7V，30端的电压分布范围约为19～23V，这样30端与30b端的压降将会达到12～22V，这样设置ΔU为12V，当ΔU≥12V时，认为起动机发生了顶齿。

[0087] 根据汽车电器设备基本技术条件标准可知，发动机起动过程中(起动机完成了啮合，无顶齿故障)，30端的电压最小约为12V，这样设置当U2≤12V时，认为起动机未完成啮合，起动机发生了顶齿故障。

[0088] 起动机起动发动机后，30端的电压必然上升，因为当发动机被起动机拖动后，发动机的摩擦负载降低进而导致对起动机负载需求降低，从而导致系统电压的上升，即30端和50c端电压上升。对于24V系统，蓄电池的电压大于24V，起动发动机后，系统电压可迅速回升到24V，经过大量的试验测试，将U3设置为24±0.3V比较合适，可以有效地缩短起动机的工作时间；并且不会由于电压值设置过低，导致起动机提前停止工作。

[0089] 本实施例中，T1是根据实验数据确定的，一般软啮合起动机的啮合时间约为30～100ms，最严酷情况下也只有100ms。如果驱动齿轮无法啮合齿圈，电磁开关吸引线圈会被迫一直通过大电流，而且由于线圈发热，起动机更加无法啮合齿圈，这样如果起动机通电
100ms后，无法啮入齿圈，继续通电也不会啮入齿圈。因此可将T1设置为0.1～0.5s。

[0090] 起动机标准中规定起动机最大允许工作的时间为30s，这样设置T0最大值为30s，以便起动机最大通电30s后，强制起动机断电。

[0091] 以下实施例的以上电压值和时间值的设置与上同，不再重复描述。

[0092] 这样在目前软啮合起动机上使用带有多种保护功能的电子继电器，软啮合起动机将具有如下的功能：

[0093] 1）发动机正在工作时，给电子继电器通电时，继电器及起动机将无反应，可以有效地避免驱动齿轮和发动机飞轮齿圈的损坏。

[0094] 2）在异常情况下，如齿轮副匹配存在问题时，当驱动齿轮打出，无法与发动机飞轮齿圈实现啮合时，可以防止电磁开关发生烧毁故障，并提高下次起动机啮合的成功率。

[0095] 3）起动机起动发动机后，可以及时断电，缩短起动机的工作时间，提高起动机及蓄电池的使用寿命。

[0096] 4）当起动机起动发动机的时间大于设定的值后，让起动机断电，防止电磁开关保持线圈、电机部分发生烧毁故障；同时防止蓄电池过早地损坏。

[0097] 由于继电器防止二次起动及超越保护功能均是通过相同的端子采集继电器与顶齿保护功能、延时断电功能是独立的，因此，针对不同用户需求，可以屏蔽某些检测端子（如40或者41端子），从而让电子继电器及起动机具有不同的保护功能。如以下实施方式二到四所示。

[0098] 实施方式二：

[0099] 如图6所示，该电子继电器22及起动机不设置30b端（电机端）电压检测控制电路，或者在实施方式一的基础上屏蔽电子继电器22的41端子，从而不通过41端子检测电磁开关22的30b端电压，即41端与电磁开关3的30b端无任何连接。该实施方式继电器的线路连接方式同目前软啮合起动机。

[0100] 该电子继电器可用于啮合成功率比较高的起动机、啮合过程中不发生顶齿现象的起动机（如强制啮合起动机）、或者用户无此需求的起动机。该实施方式除不具备啮合顶齿保护功能外，其他功能、线路连接、控制策略均与实施方式一一致；这里不再赘述。

[0101] 实施方式三：

[0102] 如图7所示，该电子继电器22及起动机不设置50c端（电机端）电压检测控制电路，或者在实施方式1的基础上屏蔽电子继电器22的40端子，从而不通过40端子检测继电器22的50c端电压，即40端与继电器50c端无任何连接。该电子继电器22通过41端子连接到电磁开关3的30b端，从而检测继电器工作过程中30b端的电压，从而判断起动机是否顺利完成了啮合。

[0103] 如果继电器通电设定的时间T1后，起动驱动齿轮与飞轮齿圈无法顺利完成啮合，即通过41端子检测到30b端电压比较低，逻辑控制模块222的电压控制电路控制功率管Q1截止，从而让电磁开关3断电，以防止电磁开关3烧毁故障的发生。

[0104] 起动机起动发动机过程中，如果起动机的工作时间大于设定T0的时间，如22～30s，电子继电器22的电压控制电路控制功率管Q1截止，起动停止工作，从而防止由于起动机由于长时间失效造成的一些故障，如电磁开关保持线圈烧、电枢散排、电机烧、蓄电池损坏等故障。

[0105] 该实施方式的顶齿保护功能及延时保护功能控制策略均与实施方式一一致；这里不再赘述。

[0106] 实施方式四：

[0107] 如图8所示，该电子继电器22及起动机不设置50c端（电源端）和30b端（电机端）电压检测线路，或者在实施方式一的基础上屏蔽电子继电器22的40端及41端子，从而不通过40端或41端子检测电子继电器22的50c端电压和电磁开关3的30b端电压。该逻辑控制模块
222只包括延时断电回路和延时断电控制电路。当起动机或者控制继电器22通电时间大于设定的时间后，自动断电，从而防止由于起动机长时间工作造成的一些失效。该实施方式继电器的接线方式同目前的柔性啮合起动机，由于相对实施方式比较简单，此处不再赘述。

[0108] 实施方式五：

[0109] 在一些情况下，如发动机后置，控制线路的电压降比较大，这样电子继电器22的50c端和蓄电池正极端的压降分布范围比较大，对于24V系统，有的甚至达到了2V以上。这样通过检测50c端的电压大小，对起动机进行控制将不准确或起不到有效的保护作用，甚至起动相反的作用。如超越保护电压值设置过小，在压降比较小的车辆上，起动机还未完成起动，电子控制装置的保护功能就起作用，起动机被迫强制断电。当线路压降比较大时，起动机50c端的电压将有可能一直小于设置电压，起动机的超越保护功能将可能永远起不到作用。

[0110] 针对上述问题，在实施方式一的基础上，又提出了另外一种方案，由于电磁开关3的30端（接近电磁开关3的电源端静端子30a）与蓄电池正级间的连接导线比较粗又比较短，这样电磁开关3的30端的压降将会比较小，通过检测电磁开关3的30端的电压对起动机进行多种保护控制将会更加准确，如图9所示。由于30端与蓄电池正极之间长度分布范围相对比较窄，这样不同的应用，同一款起动机起动发动机时，30端的电压分布范围将会比较窄，设置检测电压值将会更加方便，超越保护功能将会更加有效。

[0111] 本实施方式中继电器与起动机的连线连接与实施方式一，控制策略基本与实施方式一相同，不同的是通过检测30端的电压，判断起动机是否符合起动条件及起动机是否已经起动了发动机。

[0112] 实施方式五中，继电器防止二次起动及超越保护功能均是通过相同的端子采集继电器与顶齿保护功能、延时断电功能是独立的，因此，针对不同用户需求，可以屏蔽某些检测端子（如40或者41端子），从而让电子继电器22及起动机具有不同的保护功能，同上述的实施方式二至四。

[0113] 实施方式六：

[0114] 为了提高软啮合起动机柔性啮合的成功率，发明专利201210213899.6将电磁开关的吸引线圈和保持线圈首端分开，采用两个继电器分别控制电磁开关的吸引线圈和保持线圈，吸引线圈的电阻比目前的柔性啮合起动机小，这样电机产生柔性啮合力矩比较大，起动机的柔性啮合成功率比较高；但是该起动机仍然采用两个普通电磁继电器，无其他保护功能。

[0115] 针对上述问题，提出了一种改进方案，如图10所示，采用具有多种保护功能的电子继电器22控制电磁开关3，该电磁开关3的吸引线圈L1和保持线圈L2首端分开，该电子继电器22包括两个逻辑控制模块226和227、两个功率管Q2和Q3等。逻辑控制模块226和227分别包括一个50c端（电源端）电压检测线路228，逻辑控制模块227还包括一个电磁开关3的30b端（电机端）电压检测线路223。电子继电器22其他线路连接方式同目前柔性啮合起动机。另外，逻辑控制模块226和227分别还包括延时断电回路、延时断电控制电路等，逻辑控制模块226和227通过检测电子继电器22的50c端和电磁开关3的30b端的电压，判断起动机的工作状态，控制功率管Q2和Q3的导通及截止，从而控制电磁开关3的吸引线圈L1和保持线圈L2的通断电。

[0116] 结合图12，上述结构的软啮合起动机及继电器的工作过程为，点火钥匙35接通，电子继电器22的50c端得电，逻辑控制模块226和227通过44和45端子分别检测继电器22的50c端的电压，以便确定电子继电器的电源端电压是否在允许的工作电压U1范围内，如50c端电压是否小于27.5V。当检测到50c端的电压大于等于设定的值U1，则判断发动机在工作，电压控制电路将不让功率管Q2、Q3导通，起动机通电无反应，这样可以防止由于司机误操作造成的起动机二次起动，从而导致驱动齿轮断齿。当检测到50c端电压小于U1时，逻辑控制模块226和227的电压控制电路控制的功率管Q2和Q3导通，这样30端的电流通过功率管Q2和Q3流到电磁开关3吸引线圈L1和保持线圈L2中，驱动齿轮在电磁开关3产生电磁力的作用下朝飞轮齿圈10打出，由于电磁开关3的吸引线圈L1的电阻相对比较小，电机1可以产生较大的扭矩，带动驱动齿轮旋转，驱动齿轮开始与飞轮齿圈进行柔性啮合。

[0117] 当电子继电器22的通电时间达到设定的时间T1后，如T1设置为0.1～0.5s，逻辑控制模块227通过30b端电压检测线路223检测30b端的电压，以便于电压判断电路判断电磁开关3触点是否已经闭合，即间接判断驱动齿轮是否啮入发动机飞轮齿圈，当检测到电磁开关3的30b端的电压与50c端的压降大于设定的值ΔU，如24V系统，ΔU设置为12V，或者30b端的电压≤U2，如24V系统，U2设置为12V，则判断电磁开关3的触点未闭合，电磁开关3的触点30端与30b端未导通，即驱动齿轮未与飞轮齿圈实现啮合，逻辑控制模块227的电压控制电路控制功率管Q2截止，强制电磁开关3的吸引线圈L1断电，从而可以防止由于异常原因造成的起动机顶齿时，最终导致电磁开关3的吸引线圈L1烧毁等故障的发生。因为吸引线圈L1通电时线圈产生热量较大，约为4～6Kw，线圈电阻会越来越大，从而导致起动机产生的柔性啮合力矩越来越小，也就是说继续通电已经没有任何意义，驱动齿轮与飞轮齿圈将不会实现啮合，反而由于电磁开关3长时间通电产生的过多热量影响起动机下次啮合。

[0118] 如果逻辑控制模块227检测到电磁开关3的30b端的电压与50c端的压降小于设定的值ΔU，或者30b端的电压大于U2，则判断电磁开关触点实现了闭合，即驱动齿轮与飞轮齿圈已经实现了啮合，逻辑控制模块227将继续控制功率管Q2导通，由于电磁开关触点发生了闭合，电磁开关3的吸引线圈L1将会被短路，只有保持线圈L2中通过电流，这样功率管Q2中将几乎无电流通过。逻辑控制模块226继续控制功率管Q3导通。同样由于电磁开关3触点发生了闭合，蓄电池中的电流将会直接通过开关3触点流到电机1，起动机会大扭矩输出，起动机开始发动机。

[0119] 当发动机起动后，起动机的负载变小，电子继电器22的50c端的电压会上升。这样起动的过程中，逻辑控制模块226和227分别通过44和45端子分别检测继电器50c端的电压，当检测到50c端电压稳定超过设定电压U3(如U3设置为24±0.3V)，功率管Q2和功率管Q3截止，强制电磁开关3断电，起动机停止工作，这样可以缩短起动机的工作时间，减少零部件的失效，如单向器卡死、换向器散排，提高起动机的使用寿命。

[0120] 如果检测到电磁开关3的50c端电压一直小于设定的电压U3，逻辑控制模块226和227让功率管Q2和Q3继续导通，直到逻辑控制模块226和227中的延时断电控制电路检测到
50c端通电时间达到设定时间T0（如设定T0为22～30s），延时断电控制电路控制延时断电回路断开，从而控制功率管Q2和Q3截止，强制让电磁开关3触点断开、驱动齿轮推出发动机飞轮齿圈，起动机停止工作，防止由于起动机长时间通电，导致的一些故障的发生（换向器甩排、单向器卡死、电磁开关保持线圈烧等。

[0121] 实施方式七：

[0122] 本实施方式是在实施方式六的基础上进行了优化，如图11所示，仍然包括电子继电器22、电磁开关3、电机1三部分组成；在实施方式六的基础上取消了50c端电压检测线路228，增加电磁开关3的30端电压检测线路229，该电子继电器22包括两个逻辑控制模块226和227、两个功率管Q2和Q3等。逻辑控制模块226和227分别包括一个30b端（电机端）电压检测线路229、逻辑控制模块227还包括一个电磁开关3的30b端（电源端，即电磁开关的电源端静端子）电压检测线路223。另外，逻辑控制模块226和227分别包括延时断电回路、延时断电控制电路，逻辑控制模块226和227的电压判断电路通过电压检测线路检测电子继电器22的
30端和电磁开关3的30b端的电压，判断起动机的工作状态，控制功率管Q2和Q3的导通及截止，从而控制电磁开关3的吸引线圈L1和保持线圈L2的通断电。电子继电器22其他线路连接方式同目前柔性啮合起动机。

[0123] 这样电磁开关3的30端的压降将会比较小，通过检测电磁开关3的30端的电压对起动机进行多种保护控制将会更加准确。

[0124] 该实施方式的其他线路连接及控制策略均与实施方式六基本一致，只是将检测继电器22的50c端电压改为了检测电磁开关3的30b端电压，这里将不再赘述。

[0125] 当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。