◆文/江蘇 田銳

在傳統(tǒng)的充電系統(tǒng)中，車載輔助蓄電池以恒定電壓充電，與駕駛條件無關(guān)。然而，交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的增加，從而導(dǎo)致燃油噴射量的增加，進(jìn)而影響燃油消耗。在輔助蓄電池上配有電流傳感器的充電控制系統(tǒng)中，通過在加速過程中減少交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，并在減速過程中增加交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電量，這樣可以降低發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)載，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU使用電流傳感器檢測到的蓄電池輸入/輸出電流計(jì)算充電狀態(tài)(SOC)。當(dāng)?shù)∷倩蛞院愣ㄋ俣刃旭倳r(shí)，控制發(fā)電電壓，使充電狀態(tài)更接近目標(biāo)值。如圖1和圖2所示。

一、集成電路調(diào)節(jié)器

交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電量隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加。因此，交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電量隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載隨行駛條件的變化而變化。IC調(diào)節(jié)器不僅在正常狀態(tài)下，而且在電壓輸出將超過規(guī)定范圍的情況下，將電壓輸出控制在規(guī)定范圍內(nèi)，如高速或低負(fù)載行駛。

作為對(duì)來自發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的發(fā)電控制信號(hào)的響應(yīng)，IC調(diào)節(jié)器還控制發(fā)電量，使其保持適合的駕駛條件。如圖3所示。端子釋義如表1所示。

二、蓄電池電流傳感器

用于檢測蓄電池充電或放電的電流量。它采用霍爾IC進(jìn)行檢測。如果在向蓄電池充電或從蓄電池放電期間，磁芯單元中產(chǎn)生的磁通密度發(fā)生變化，蓄電池電流傳感器將該變化轉(zhuǎn)換為電壓，并將其作為信號(hào)輸出。發(fā)動(dòng)機(jī)ECU通過該信號(hào)計(jì)算充電狀態(tài)。圖4為蓄電池電流傳感器及特性。

三、蓄電池溫度傳感器

蓄電池溫度傳感器用于檢測蓄電池附近的環(huán)境溫度(液體溫度)。如果在蓄電池液體溫度過低或過高的情況下重復(fù)充電/放電循環(huán)，可能會(huì)加速蓄電池劣化或?qū)е逻^度放電。因此，當(dāng)蓄電池溫度在10～70℃之間時(shí)，蓄電池溫度傳感器向發(fā)動(dòng)機(jī)ECU發(fā)出信號(hào)，以啟動(dòng)充電控制。

四、充電控制機(jī)理

1.基本控制模式

如果充電狀態(tài)達(dá)到90%或以上，則啟動(dòng)充電控制。充電狀態(tài)來自蓄電池的輸入/輸出電流，如果蓄電池的充電電流保持低(例如5A或更低)5min或更長時(shí)間，則充電狀態(tài)(SOC)判定為90%或更高。

當(dāng)充電狀態(tài)較低或處于補(bǔ)充充電模式時(shí)，如表2所示，將采用常規(guī)的恒壓方法(恒定14.3V)。

控制示例：如圖5、表3所示，以下只是充電控制的示例。實(shí)際上，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU在監(jiān)控充電狀態(tài)的同時(shí)執(zhí)行充電控制。

2.補(bǔ)充充電模式

蓄電池通過恒壓法充電產(chǎn)生的電能。在車輛長時(shí)間停放的情況下，通過防止蓄電池容量下降來實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池的保護(hù)。

蓄電池通過恒壓法充電產(chǎn)生的電能。長時(shí)間充電或放電有時(shí)會(huì)導(dǎo)致電流積分值出現(xiàn)誤差。此誤差可能導(dǎo)致蓄電池容量下降。為了防止這種情況，定期檢查充電容量以糾正誤差。

3.刷新充電模式

行駛20h后，刷新充電模式自動(dòng)激活。與補(bǔ)充充電模式一樣，進(jìn)行恒壓充電，但充電持續(xù)時(shí)間比補(bǔ)充充電模式的充電持續(xù)時(shí)間長，以此獲得足夠的電量。蓄電池僅定期充電，以防止重復(fù)充電和放電循環(huán)導(dǎo)致的蓄電池壽命縮短。

4.切換到恒壓發(fā)電模式

除了“補(bǔ)充充電模式”和“刷新充電模式”，還有其他使能條件可用于切換至恒壓發(fā)電模式。

如果由于電氣設(shè)備的操作導(dǎo)致蓄電池電壓發(fā)生變化，則交流發(fā)電機(jī)的電壓也會(huì)發(fā)生變化。如果交流發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電壓發(fā)生變化，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載也會(huì)發(fā)生變化。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的這種變化可能導(dǎo)致駕駛員在駕駛時(shí)感到不適。停止充電控制，以避免因發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載的變化而產(chǎn)生的不適感。

如果表4所示的任何傳感器出現(xiàn)故障，充電控制將停止，以防止充電容量下降。

如果發(fā)生過充電或過放電，則會(huì)停止充電控制，以保護(hù)蓄電池并防止充電容量下降。

5.GTS顯示充電控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)列表釋義

GTS顯示充電控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)列表釋義，如表5所示。

如圖6所示，可以檢查數(shù)據(jù)列表“交流發(fā)電機(jī)輸出占空比”，以了解交流發(fā)電機(jī)是否在空轉(zhuǎn)或每個(gè)工作條件下發(fā)揮其潛在性能。

6.GTS主動(dòng)測試控制交流發(fā)電機(jī)電壓

GTS主動(dòng)測試控制交流發(fā)電機(jī)電壓，如表6所示。

如圖7所示，以下是進(jìn)行主動(dòng)測試發(fā)電機(jī)輸出電壓時(shí)所監(jiān)視的數(shù)據(jù)列表。但是，交流發(fā)電機(jī)的電流值不是來自數(shù)據(jù)列表，而是通過電路測試儀測量所獲得的數(shù)據(jù)。

橫坐標(biāo)“控制交流發(fā)電機(jī)電壓”是在主動(dòng)測試中操縱的電壓值，通過此主動(dòng)測試，可以檢查交流發(fā)電機(jī)是否按照發(fā)動(dòng)機(jī)ECU的發(fā)電指令的要求發(fā)電(功能檢查)。

7.GTS的具體使用

將GTS用于蓄電池(檢查充電輸入和放電平衡)，蓄電池的充電量與蓄電池的放電量之間的關(guān)系稱為“充電輸入與放電平衡”，如果充電輸入與放電平衡之間的平衡丟失，則可能導(dǎo)致蓄電池過度放電并造成蓄電池故障。

當(dāng)客戶聲稱蓄電池過度放電情況時(shí)，表示“蓄電池已耗盡”或“發(fā)動(dòng)機(jī)無法啟動(dòng)”再或當(dāng)檢測到故障診斷碼P1602“蓄電池劣化”時(shí)，有必要檢查客戶使用車輛時(shí)的情況，并檢查寄生電流等。此外，還必須確定充電輸入和放電平衡是否正常。執(zhí)行如下所示的兩種檢查。

①將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在2 000r/min時(shí)施加電氣負(fù)載。

②通過在交流發(fā)電機(jī)可顯示其最大輸出的轉(zhuǎn)速下檢查交流發(fā)電機(jī)輸出，確認(rèn)車輛現(xiàn)有性能潛力。

①根據(jù)客戶車輛問診信息表中的描述，在駕駛車輛時(shí)施加電氣負(fù)載。

②通過模擬客戶描述的故障情況，可以縮小故障原因的范圍，以確定故障是由車輛的使用引起的還是車輛本身引起的。

在檢查充電輸入和放電平衡時(shí)，可以先對(duì)蓄電池進(jìn)行完全充電，以消除由蓄電池中現(xiàn)有充電引起的故障。要使蓄電池充滿電，需將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在允許最大交流發(fā)電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)有電流所造成的充電誤差，如果蓄電池的電流值略低于5A，則表示蓄電池已充滿電。

①檢查交流發(fā)電機(jī)輸出

啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并使其預(yù)熱。然后，在將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速保持在2 000r/min左右的同時(shí)，依次施加客戶正在使用的電氣負(fù)載，并檢查數(shù)據(jù)列表和交流發(fā)電機(jī)的電流值。

如表7所示，通過這個(gè)檢查，可以檢查交流發(fā)電機(jī)的最大輸出，還可以確定客戶使用的電氣負(fù)載程度是否超過了交流發(fā)電機(jī)的最大輸出。

如圖8所示，通過連接GTS診斷儀進(jìn)入車輛充電控制系統(tǒng)對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)流進(jìn)行提取后，從最左側(cè)的項(xiàng)目開始，伴隨逐步施加的電氣負(fù)載(示寬燈、近光燈、遠(yuǎn)光燈、后除霧、前空調(diào)、后空調(diào)、霧燈及車內(nèi)燈等)，“Alternator Output Duty”的占空比也隨之增大，“Battery Current”的值卻隨之減小，直至電流消耗超過交流發(fā)電機(jī)輸出，“Battery Current”的值變?yōu)樨?fù)值(放電)時(shí)，則判斷客戶此刻使用的電氣負(fù)載已超過交流發(fā)電機(jī)輸出。

②在模擬條件下檢查充電輸入和放電之間的平衡

根據(jù)客戶車輛問診信息表中的描述，模擬問題條件下駕駛車輛，并評(píng)估充電輸入和放電之間的平衡。檢查在客戶遇到蓄電池電量不足的情況下(路況、駕駛條件、電氣負(fù)載等)，充電和放電是否平衡。通過連接GTS診斷儀，運(yùn)行駕駛測試并檢查與充電控制相關(guān)的數(shù)據(jù)列表，如表8、圖9所示。

如圖10所示，通過連接GTS診斷儀進(jìn)入車輛充電控制系統(tǒng)對(duì)表-7數(shù)據(jù)流進(jìn)行提取后，進(jìn)行車輛駕駛測試，伴隨駕駛員油門踏板的踩下，車輛處于加速狀態(tài)行駛，車速隨之提升，為了有效的利用發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出進(jìn)行加速，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU向交流發(fā)電機(jī)的IC調(diào)節(jié)器發(fā)送電壓降低的指令(即減少流經(jīng)轉(zhuǎn)子線圈的電流量，降低轉(zhuǎn)子磁力)，在減少交流發(fā)電機(jī)發(fā)電量的同時(shí)也減少了發(fā)電產(chǎn)生的負(fù)載，從而保證了發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出和車輛的加速性能。隨著駕駛員油門踏板的釋放，車輛處于減速狀態(tài)行駛，為了最大程度的利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力用于驅(qū)動(dòng)交流發(fā)電機(jī)以產(chǎn)生的再生電能，在減速過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU向交流發(fā)電機(jī)的IC調(diào)節(jié)器發(fā)送電壓升高的指令(即增加流經(jīng)轉(zhuǎn)子線圈的電流量，提高轉(zhuǎn)子磁力)，此時(shí)交流發(fā)電機(jī)的發(fā)電量被最大化以給蓄電池充電。