一种控制电路、控制器和起动电机的制作方法

本实用新型涉及自动控制技术领域，特别是涉及一种控制电路、控制器和起动电机。

背景技术：

车辆的发动机的起动需要外力的支持，起动电机的作用就是起动发动机。起动电机包括控制机构、直流电动机和传动装置等部分。直流电动机引入来自蓄电池的电流并且使起动电机的驱动齿轮产生机械运动；传动装置将驱动齿轮啮合入飞轮齿圈，同时能够在发动机起动后自动脱开。

控制机构通常包含电磁继电器和电磁开关，电磁开关用于打开传动装置；控制机构依靠电磁继电器的吸合来控制蓄电池的连通，即采用小电流来控制大电流。

然而，控制机构的功能依赖于电磁继电器和电磁开关的运动机构，例如衔铁、触点等。受限于电磁继电器的机械特性，起动电机的故障频发此外，电磁继电器在接通和断开的时刻均会产生较强的电磁辐射和反应延迟现象，一旦电磁继电器工作延迟，其他机构难以同步工作，进而使得起动电机的故障率提升。由此可见，依靠电磁继电器作为控制机构使得起动电机的可靠性较差。

技术实现要素：

基于上述问题，本实用新型提供了一种控制电路、控制器和起动电机，以提高起动电机的可靠性。

本实用新型提供以下技术方案：

第一方面，本实用新型提供一种控制电路，包括：

三极管M1、稳压元件和N沟道场效应管；

所述N沟道场效应管的漏极D用于与起动电机连接，所述N沟道场效应管的源极S接地；

所述三极管M1的集电极与所述N沟道场效应管的栅极G连接，所述三极管M1的发射极接地，所述三极管M1的基极接收发动机控制器ECU输出的控制信号；

所述稳压元件的负极与所述栅极G连接，所述稳压元件的正极接地；

所述三极管M1与所述稳压元件用于将所述ECU输出的控制电压放大至所述N沟道场效应管的阈值电压以上；当所述栅极G电压大于所述阈值电压时，所述漏极D与所述源极S导通，所述起动电机通电。

可选地，所述稳压元件包括相互串联的稳压二极管A和稳压二极管B；所述稳压二极管A的负极与所述稳压二极管B的正极连接，所述稳压二极管A的正极接地，所述稳压二极管B的负极与所述栅极G连接。

可选地，该控制电路还可以包括：

第一电阻、第二电阻、第三电阻、热敏电阻、三极管M2和电压比较器；其中，所述第一电阻与所述第三电阻串联构成第一支路，所述热敏电阻和所述第二电阻串联构成第二支路，所述第一支路与所述第二支路为并联的两条支路，所述第一电阻和所述热敏电阻分别连接电源正极，所述第二电阻和所述第三电阻分别接地；

所述三极管M2的基极与所述电压比较器的输出端连接，所述三极管M2的集电极与所述栅极G连接，所述三极管M2的发射极接地；所述电压比较器的正向输入端为所述第三电阻所分电压，所述电压比较器的负相输入端为所述第二电阻所分电压。

可选地，所述控制电路的输入端连接温度执行器，所述控制电路还用于获得第一控制信号；

所述温度执行器用于：接收温度反馈信号；根据所述温度反馈信号获得所述起动电机内部的温度；判断所述起动机内部的温度是否超过预设温度阈值，如果超过，向所述控制电路输入所述第一控制信号以使所述起动电机断电。

可选地，所述控制电路还用于获取第二控制信号；

所述ECU的执行器用于：接收起动时间反馈信号；根据所述起动时间反馈信号获得所述发动机的起动时间，判断所述发动机的起动时间是否超过预设时间阈值，如果超过，向所述控制电路输入所述第二控制信号以使所述起动电机断电。

可选地，所述控制电路还用于获取第三控制信号，所述第三控制信号用于当所述起动电机转速超过第一转速阈值时通过所述控制电路控制所述起动电机断电。

可选地，所述控制电路还用于获取第四控制信号，所述第四控制信号用于当发动机转速超过第二转速阈值时通过所述控制电路控制所述起动电机断电。

第二方面，本实用新型提供一种控制器，控制器上封装集成有前述第一方面提供的控制电路，所述控制器用于控制起动电机的连通状态。

第三方面，本实用新型提供一种起动电机，包括电磁开关、直流电动机和传动装置，起动电机上集成有前述第二方面提供的控制器。

相较于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的控制电路，包括：三极管M1、稳压元件和N沟道场效应管；N沟道场效应管的漏极D用于与起动电机连接，N沟道场效应管的源极S接地；三极管M1的集电极与N沟道场效应管的栅极G连接，三极管M1的发射极接地，三极管M1的基极接收发动机控制器ECU输出的控制信号；稳压元件的负极与栅极G连接，稳压元件的正极接地；三极管M1与稳压元件用于将ECU输出的控制电压放大至N沟道场效应管的阈值电压以上；当栅极G电压大于阈值电压时，漏极D与源极S导通，起动电机通电。

上述控制电路能够替代传统的电磁继电器实现对起动电机通电状态的控制，无需衔铁、触点等运动机构，因此，相比于现有技术中采用电磁继电器作为起动电机的控制机构，控制起动电机的可靠性得到提高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种控制电路的示意图；

图2为本实用新型提供的另一种控制电路的示意图；

图3为本实用新型提供的一种起动电机的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

根据上文描述，由于起动电机控制机构的电磁继电器依靠运动机构控制整个起动电机的通电状态，这种机械特性实现的控制功能时常引发故障，因此可靠性较差。基于此问题，本实用新型提供了一种控制电路、控制器及起动电机。下面结合实施例和附图对的实现方式进行详细描述。

第一实施例

参见图1，该图为本实用新型提供的一种控制电路的示意图。

如图1所示，本实用新型提供的控制电路，包括：

三极管M1、稳压元件和N沟道场效应管；

其中，所述N沟道场效应管的漏极D用于与起动电机连接，所述N沟道场效应管的源极S接地；

所述三极管M1的集电极与所述N沟道场效应管的栅极G连接，所述三极管M1的发射极接地，所述三极管M1的基极接收发动机控制器ECU输出的控制信号；

所述稳压元件的负极与所述栅极G连接，所述稳压元件的正极接地；

所述三极管M1与所述稳压元件用于将所述ECU输出的控制电压放大至所述N沟道场效应管的阈值电压以上；当所述栅极G电压大于所述阈值电压时，所述漏极D与所述源极S导通，所述起动电机通电。

作为一个示例，由发动机控制器ECU提供控制信号，控制电压的范围在0～5V，三极管M1与稳压元件将控制电压放大为10.2V。10.2V高于N沟道场效应管的阈值电压，且N沟道场效应管的源极S接地，基于N沟道场效应管的特性，当N沟道场效应管的栅极G、源极S电压差稳定在10.2V时，可实现对漏极D电流Id的控制。当漏极D与源极S导通时，与漏极D连接的起动电机通电。

以上为本实用新型提供的控制电路，该控制电路能够替代传统的电磁继电器实现对起动电机通电状态的控制，无需衔铁、触点等运动机构，因此，相比于现有技术中采用电磁继电器作为起动电机的控制机构，控制起动电机的可靠性得到提高。

需要说明的是，本实用新型提供的附图中，e表示三极管的发射极，b表示三极管的基极，c表示三极管的集电极。

本实用新型还提供了另一种控制电路。下面结合实施例和附图对该控制电路进行描述。

第二实施例

参见图2，该图为本实用新型提供的另一种控制电路的示意图。

如图2所示，本实施例提供的控制电路，包括：

三极管M1、稳压二极管A、稳压二极管B和N沟道场效应管；稳压二极管A和稳压二极管B串联；所述稳压二极管A的负极与所述稳压二极管B的正极连接，所述稳压二极管A的正极接地，所述稳压二极管B的负极与N沟道场效应管的栅极G连接；

所述N沟道场效应管的漏极D用于与起动电机连接，所述N沟道场效应管的源极S接地；

所述三极管M1的集电极与所述N沟道场效应管的栅极G连接，所述三极管M1的发射极接地，所述三极管M1的基极接收发动机控制器ECU输出的控制信号；

所述三极管M1与相互串联的两个稳压二极管A和B用于将所述ECU输出的控制电压放大至所述N沟道场效应管的阈值电压以上；当所述栅极G电压大于所述阈值电压时，所述漏极D与所述源极S导通，所述起动电机通电。

作为一示例，ECU输出的控制电压在0～5V之间，稳压二极管A和稳压二极管B的稳定电压分别为5.1V，从而，N沟道场效应管的栅极G电压稳定在10.2V。

可选地，控制电路中还包括：

第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、热敏电阻RT、三极管M2和电压比较器；其中，第一电阻R1与第三电阻R3串联构成第一支路，热敏电阻RT和第二电阻R2串联构成第二支路，第一支路与第二支路为并联的两条支路，第一电阻R1和热敏电阻RT分别连接电源正极，第二电阻R2和第三电阻R3分别接地。

所述三极管M2的基极与所述电压比较器的输出端连接，所述三极管M2的集电极与所述栅极G连接，所述三极管M2的发射极接地；所述电压比较器的正向输入端为所述第三电阻R3所分电压，所述电压比较器的负相输入端为所述第二电阻R2所分电压。

可选地，所述电源正极与ECU控制端(即控制信号输入端)之间连接一个20千欧的电阻；所述电源正极与N沟道场效应管的栅极G之间连接一个20千欧的电阻；栅极G与地之间连接一个1兆欧的电阻。

起动电机一端与N沟道场效应管的漏极D连接，另一端连接电源正极。

可以理解的是，起动电机本身可能存在某些异常，发动机在起动过程中也可能发生异常情况，为保护器件避免过限使用，本实用新型提供的控制电路，还能够根据反馈信号执行对应的控制操作。

作为一种可能的实现方式，所述控制电路的输入端连接温度执行器，所述控制电路还用于获得第一控制信号；

所述温度执行器用于：接收温度反馈信号；根据所述温度反馈信号获得所述起动电机内部的温度；判断所述起动机内部的温度是否超过预设温度阈值，如果超过，向所述控制电路输入所述第一控制信号以使所述起动电机断电。

可以理解的是，当起动电机内部的温度超过预设温度阈值，表明当前温度过高，继续利用起动电机起动发动机可能导致器件损坏或带来其他安全隐患，为此，利用根据第一控制信号控制起动电机断电。

作为一种可能的实现方式，所述控制电路还用于获取第二控制信号；

所述ECU的执行器用于：接收起动时间反馈信号；根据所述起动时间反馈信号获得所述发动机的起动时间，判断所述发动机的起动时间是否超过预设时间阈值，如果超过，向所述控制电路输入所述第二控制信号以使所述起动电机断电。

作为示例，预设时间阈值可以为12秒。可以理解的是，当发动机的起动时间超过预设时间阈值，表示在预设时间阈值内发动机未能正常起动，此时，继续起动发动机容易导致起动电机报废。为此，需要根据第二控制信号利用控制电路控制起动电机断电，从而，保护发动机。

作为一种可能的实现方式，所述控制电路还用于获取第三控制信号，所述第三控制信号用于当所述起动电机转速超过第一转速阈值时通过所述控制电路控制所述起动电机断电。

作为示例，第一转速阈值可以为200倍速比，速比是指发动机齿圈的齿速与起动机齿轮的齿速之比。当然，在实际应用中，根据器件的型号、类型、使用情况等，还可以将第一转速阈值设置为其他数值。此处对于第一速度阈值的具体数值不进行限定。可以理解的是，当起动电机转速超过第一转速阈值，表明起动电机转速异常，继续使用起动电机容易导致起动电机损坏，或带来安全隐患。为此，需要根据第三控制信号利用控制电路控制起动电机断电，从而，保护起动机。

作为一种可能的实现方式，所述控制电路还用于获取第四控制信号，所述第四控制信号用于当发动机转速超过第二转速阈值时通过所述控制电路控制所述起动电机断电。

作为示例，第二转速阈值可以为400r/min，当然在实际应用中，也可以设置为其他数值。可以理解的是，当发动机转速超过第二转速阈值，表明发动机转速异常，继续使用发动机容易导致发动机损坏，或带来安全隐患。为此，需要根据第四控制信号利用控制电路控制起动电机断电，从而，停止起动发动机，保护发动机。

通过上文描述可知，本实用新型提供的控制电路能够根据温度、发动机的起动时间、发动机转速以及起动机转速等实际参数，实时控制起动电机的通断电，从而通过实现反馈控制实现超限保护。

基于前述实施例提供的控制电路，相应地，本实用新型还提供一种控制器。该控制器封装有前述实施例提供的控制电路。该控制器用于控制起动电机的连通状态。由于该控制器能够替代传统的电磁继电器实现对起动电机通电状态的控制，无需衔铁、触点等运动机构，因此，相比于现有技术中采用电磁继电器作为起动电机的控制机构，控制起动电机的可靠性得到提高。

另外，基于上文提供的控制器，相应地，本实用新型还提供一种起动电机。下面结合附图对该起动电机的功能和结构进行说明。

第三实施例

参见图3，该图为本实用新型提供的一种起动电机的结构示意图。

如图3所示，本实用新型提供的起动电机31包括电磁开关311、直流电动机312、传动装置313以及集成于起动电机31上的控制器314。该控制器314上封装有本实用新型提供的控制电路。其中，控制器314可以是上文所述的控制器314。

蓄电池正极线安装在电磁开关311的端子，经电磁开关311到电动机312，将电能转化成机械能。电磁开关311触点闭合过程中拨叉打出，传动装置313将起动电机31的驱动齿轮啮入飞轮齿圈，在发动机起动后根据信号反馈起动电机31自动断开。

通过发动机ECU将控制信号发送至控制器314，控制器314根据输入端的控制信号控制起动电机31的通断状态。

该起动电机31中控制电路替代了传统的电磁继电器实现对起动电机31通电状态的控制，无需衔铁、触点等运动机构，因此，相比于现有技术中采用电磁继电器作为起动电机31的控制机构，该起动电机31集成了电子元件构成的控制电路，控制起动电机31的可靠性得到提高。

可以理解的是，起动电机31本身可能存在某些异常，发动机在起动过程中也可能发生异常情况，为保护器件避免过限使用，本实用新型提供的控制电路，还能够根据反馈的温度、发动机的起动时间、发动机转速以及起动机转速等实际参数获得相应的控制信号，当上述参数超限时，控制起动电机断电。可以理解的是，电磁继电器中衔铁、线圈、铁芯等质量都比较大，相比于现有技术的起动电机，本实施例提供的起动电机31采用控制电路实现通断控制，质量更为轻便。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。