介绍五菱之光车用间歇刮水继电器的电路原理， 分析其工作波形， 提出继电器控制电路的改进设想。

The author introduces the circuit principle of wiper intermittent relay on WULING mini-car, analyzesits working waveform, advances the improvement proposals of the relay control circuit.

1 五菱之光车用间歇刮水继电器的电路原理与工作波形

五菱之光车用间歇刮水继电器的电路原理图见图1， 该部件包含洗涤刮水和间歇刮水两种功能。洗涤开关接通 （搭铁） 时， 工作于洗涤刮水功能，洗涤泵开始喷水， 同时电源经D2、 R3、 R1、 D1对C1充电， 当C1端电压大于0.7V时， Q1导通， 继电器线圈得电， 常开触点与动触点接通， 刮水电动机低速绕组经继电器常开触点接负极， 刮水电动机开始转动。 从洗涤开关接通起， 至Q1导通止， 所经历的时间为洗涤刮水启动延时， 该时间由R3、 C1、 R1组成电路的时间常数决定。 洗涤开关为自动回位开关，断开后， C1经R2、 Q1发射极放电， Q1继续导通， 延续时间由R3、 C1、 R2时间常数决定， 随着放电的持续， C1端电压下降， Q1由饱和导通状态进入放大状态， 最终进入完全截止状态。 Q1的输出波形见图2。

由图2可知， Q1提供给继电器线圈的电压波形不是矩形波， 而是一个上升和下降都很慢的锯齿波， 这是由电容充、 放电电路的工作特性所决定的。

间歇刮水开关接通 （搭铁） 时， 工作于间歇刮水功能， 电源经D2、 Q1发射极、 R4、 R5、 R8接负极，Q1导通， 继电器线圈得电， 常开触点与动触点接通， 刮水电动机低速绕组经继电器常开触点接负极， 开始转动， 当刮水电动机自停触点与内部的搭铁铜环接触时， 电源经Q2发射极、 R7、 R6、 D3接负极， Q2导通， 从而导致Q1截止， 继电器已闭合的常开触点释放， 刮水电动机低速绕组经继电器常闭触点接负极， 继续转动。 与此同时， 电源经C4、 R6、D3接负极， 给C4充电， 当刮水电动机自停触点与刮水电动机内部接正极的铜环接触时， 低速绕组两端短接， 刮水电动机停止运转， 这时C4两端的电压维持Q2导通， 使Q1继续截止， 刮水电动机保持静止，从而形成一个停息时间 （间歇时间）， 其时长由C4、R7的时间常数决定。 间歇刮水时， Q1的输出波形见图3。 由图3可知， 这时Q1输出波形也是锯齿波。

根据继电器的选用注意事项， 继电器线圈电压波形尽量使用阶跃电压， 前述的锯齿波会对继电器的使用寿命产生不利影响， 因为继电器在动作过程中， 存在触点压力变化、 触点抖动和接触不稳定等阶段， 当在线圈上施加的电压是逐渐增加时， 会使前述的不稳定阶段变长， 影响继电器的使用寿命。

在图1中， 尽管继电器线圈上并联的续流二极管对抑制反向电压效果很好， 但会降低动触点返回常闭位置的速度， 因而影响继电器的使用寿命。

2 五菱之光车用间歇刮水继电器电路的改进与改进后的工作波形

由于图1的单级晶体管电路无法输出矩形波， 现通过在Q1的输出端加一级放大电路， 即图4中R9、R10、 R11、 D5、 Q3组成的电路， 对Q1的输出波形整形。

关于续流电路， 虽然在线圈上并联电阻对继电器的使用寿命影响最小， 但若所并电阻的阻值较大， 则对反向电动势的抑制效果不佳， 对Q3的安全产生威胁； 而所并电阻的阻值过小时， 会增加驱动电路的电流。 为此， 将续流电路改为二极管串联电阻的方式， 使Q3截止时反向电动势抑制在一个安全的范围内， 同时对继电器触点返回影响最小， 详见改进后的电路原理图 （图4）。 改进后， 洗涤刮水控制电路提供给继电器线圈的电压波形见图5， 间歇刮水控制电路提供给继电器线圈的电压波形见图6。

3 改进措施的实施

为确保上述改进措施产生预期的效果， 同时能最大限度降低新部件使用风险， 需要按照零部件设计更改的流程， 要求零部件供应商根据改进后的控制电路提供工装样件， 进行台架试验及道路实车试验， 最后进行生产件批准等开发阶段。目前零部件在路试阶段， 预计2012年10月份零部件可以进行切换。