(4) 启动持续及间隔时间信号
为保证蓄电池能够向启动机提供足够的电能,在发动机2次启动时需要至少间隔5 s,以留给蓄电池足够的恢复时间。同时启动机为直流短时工作电动机,每次启动持续时间不能超过10 s,否则启动机会因为长时间工作发热而烧坏。但在实际使用过程中,尤其在冬季或天气寒冷的季节,司机很难做到这点。基于以上情况,将启动持续时间T1设置为10 s,T1达到10 s 为“1” ,不到10 s 为“0”;将间隔启动时间T2设置为3 s ,T2达到3 s 为“1”,不到3 s 为“0” 。
2.启动保护控制原理
启动保护控制原理如图2所示。MCU对比采集到的D+、W、K、T1、T2信号及设定值,只要有1个信号为“1” ,其输出即由高电平变为低电平。MCU输出低电平,便切断了启动机电源,启动机即停止启动。
启动控制过程如下:将挡位选择器置于空挡位置,并将启动开关接通ON挡,使MCU与外部线圈端通电;启动开关接通START挡,使P1.1端口得电,P2.1和P2.2端口高电平输出, 2个MOS管开关导通,分别控制继电器J1和J2吸合,启动机随即启动。
MCU根据设定值,有以下几种情况会断开启动机电源:挡位选择器未置于空挡位置,导致P1.4端口未检测到高电平;P1.1端口连续2次通电启动时,最短时间间隔小于3 s;发电机D+和转速W都没有高电平输入(即发动机没有完全启动);P1.1端口检测到START挡持续启动时间T1达到10 s。另外,当发电机、D+线路出现故障以及P1.2端口处于悬空状态时,MCU通过对P1.3端口发动机转速信号的检测,也可实现启动机断电保护。
当P1.2端口检测到发电机D+为高电平信号,或MCU内部高速计数判断转速信号W达到4.2万个脉冲(高电平)时,MCU的P2.1和P2.2端口便会立即变为低电平输出,将2个MOS管开关截止,从而切断J1和J2继电器电源,使启动机停止启动。
3.改进后的效果
(1) 促进充电系统正常工作
发动机启动保护采用MCU集成控制模块,不仅能实现启动机保护功能,同时在充电系统发生故障时,也能保证发动机不能启动。充电系统不能正常充电时,预励磁电路将处于空载状态,预励磁电路和充电指示电路的电源电压叠加在MCU信号输入端,使输入端的电压接近24 V电源电压。MCU检测到P1.2端口高电平信号,便认为发电机已工作正常,发动机也运转正常,从而将P2.1和P2.2端口变为低电平输出,使2个MOS管开关截止,启动机电源即被切断。只有当充电系统故障排除后,P1.2端口检测到低电平信号时,启动机才能启动。
(2) 促进启动机正确使用
MCU通过计算,可在启动机每次启动持续时间T1达到10 s和2次启动间隔时间T2达到3 s时停止其工作,能对启动机和蓄电池起到保护作用,以避免启动机和蓄电池过早损坏。我们选取的10 s和3 s是结合启动机和蓄电池自身技术参数要求和实际启动经验的平均值得出的。在天气寒冷的季节,每次启动10 s可能不会使发动机实现运转,但加装预热装置则问题不大。
(3) 有效降低启动故障
MCU输出的2路信号分别控制启动机的电源线圈和励磁线圈,可以有效减少传统数字控制模块的缺陷。采用这种双回路控制方式,2个继电器同时出现卡滞或粘连的概率很低,这样可以有效降低继电器自身引起的启动故障。