近日一位凱迪拉克車主，發(fā)微信詢問筆者，車輛組合儀表顯示紅色的“Battery Not Charging”和“Service Charging System”故障警告燈亮了( 圖1)，是否能繼續(xù)行駛。 筆者告訴他警告信息的意思是“蓄電池?zé)o法充電，維修充電系統(tǒng)”，并且讓他盡快進(jìn)店維 修。因?yàn)槿绻l(fā)電機(jī)無法給蓄電池充電，蓄電池內(nèi)的電能很快就會(huì)用光，火花塞無法點(diǎn)火， 發(fā)動(dòng)機(jī)很快就要熄火了。駕駛著隨時(shí)都可能熄火的汽車在路上是非常危險(xiǎn)的。

結(jié)合該車故障現(xiàn)象，筆者想和各位分享凱迪拉克、別克、雪佛蘭等美國(guó)通用車系充電控制系統(tǒng)類型、結(jié)構(gòu)、原理及常見故障的診斷方法和技巧。

一、新式調(diào)壓控制系統(tǒng)

傳統(tǒng)的充電系統(tǒng)在汽車的發(fā)電機(jī)中內(nèi)置了溫度傳感器，以便建立發(fā)電機(jī)的設(shè)定電壓 值。當(dāng)發(fā)電機(jī)處于冷態(tài)時(shí)，發(fā)電機(jī)設(shè)定的輸出電壓值就會(huì)升高；當(dāng)發(fā)電機(jī)的溫度上升后， 設(shè)定輸出的電壓值就下降。采用這種電壓控制充電系統(tǒng)的汽車，在高速公路上長(zhǎng)時(shí)間行 駛過程中，容易出現(xiàn)過度充電現(xiàn)象，但在低速短途行駛時(shí)，又會(huì)出現(xiàn)充電不足現(xiàn)象。

新式電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)是一種新型的動(dòng)態(tài)控制車輛系統(tǒng)電壓的系統(tǒng)。它主要是根據(jù) 估算的蓄電池溫度和蓄電池的充電狀態(tài)來調(diào)節(jié)設(shè)定發(fā)電機(jī)的輸出電壓值。具有提高燃油 經(jīng)濟(jì)性、延長(zhǎng)蓄電池的壽命、延長(zhǎng)燈泡的壽命、延長(zhǎng)開關(guān)的壽命等優(yōu)點(diǎn)。

通用汽車公司已經(jīng)開始采用第三代新式電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)( 圖2)，主要裝配在卡迪 拉克CTS、SRX 和STS ；雪佛蘭和GMC 全尺寸卡車和多款SUV ；雪佛蘭Cobalt 和 Uplander ；別克LaCrosse 和Terazza ；龐蒂克Grand Prix 和 SV6 等新車型上。

新式電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)允許車輛電壓在一定范圍內(nèi)下上下波動(dòng)，這個(gè)波動(dòng)范圍一般是12~14V ；而傳統(tǒng)的電壓調(diào)節(jié)裝置通常 通常要求電壓穩(wěn)定在14V。

二、常見電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的兩 種類型

目前，通用汽車上常見的電壓調(diào)節(jié) 控制系統(tǒng)有：集成式電壓調(diào)節(jié)控制系 統(tǒng)(RVC) 和標(biāo)準(zhǔn)- 獨(dú)立電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) (SARVC)。

集成式電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(RVC) 通過蓄電池電流傳感器來采集蓄電池的 充電和放電信息，并傳輸給車身控制模 塊(BCM)。系統(tǒng)準(zhǔn)確測(cè)量蓄電池正極 電壓和點(diǎn)火開關(guān)處于OFF 擋和點(diǎn)火開 關(guān)處于ON 擋( 發(fā)動(dòng)機(jī)沒有運(yùn)行) 的電 路電壓。

當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)處于OFF 擋時(shí)，蓄電池 的充電狀態(tài)(State Of Change，SOC) 是通過準(zhǔn)確測(cè)量開路電壓來決定的。充 電狀態(tài)是酸濃度和蓄電池內(nèi)阻的函數(shù)，是 由蓄電池已經(jīng)靜態(tài)放置數(shù)小時(shí)期間的開 路電壓的讀數(shù)估算決定的。

當(dāng)點(diǎn)火開關(guān)ON 擋(發(fā)動(dòng)機(jī)沒有運(yùn)行) 時(shí)，計(jì)算程序根據(jù)調(diào)節(jié)的電量(Ah 值)、 蓄電池容量、初始充電狀態(tài)、溫度等參數(shù) 連續(xù)估算蓄電池的充電狀態(tài)。

在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，蓄電池放電的大 小主要是由蓄電池電流傳感器來決定，這 個(gè)傳感器是用來采集凈Ah 值的。

車身控制模塊(BCM) 通過串行數(shù)據(jù)電路將采集到的與蓄表1 指令占空比與發(fā)電機(jī)輸出電壓對(duì)應(yīng)關(guān)系 電池相關(guān)的各種有用信息同ECM/PCM 交換信息，再由ECM/ PCM 直接控制發(fā)電機(jī)。

標(biāo)準(zhǔn)- 獨(dú)立電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(SARVC) 并不是采用車 身控制模塊(BCM) 來實(shí)現(xiàn)控制。它在蓄電池負(fù)極電纜處裝有 一個(gè)發(fā)電機(jī)蓄電池控制模塊，用來采集和分析蓄電池的電流、 電壓以及蓄電池溫度等信息。蓄電池的電流傳感器是設(shè)置在模 塊內(nèi)部的。發(fā)電機(jī)L 端的占空比直接由發(fā)動(dòng)機(jī)蓄電池控制模塊 來控制，而不是受ECM/PCM 控制。

上述兩種電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)都具有修正功能，從而使得蓄電 池能長(zhǎng)期保持處于80% 的電量狀態(tài)。

三、電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)運(yùn)行模式

下面以集成式電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)(RVC) 為例，介紹電壓調(diào) 節(jié)控制系統(tǒng)的運(yùn)行模式。RVC 的基本運(yùn)行模式包括：充電模式、 燃油經(jīng)濟(jì)模式、電壓降低模式、啟動(dòng)升壓模式、前大燈/ 后擋風(fēng) 玻璃化冰模式、蓄電池硫化模式。RVC 系統(tǒng)這6 種模式都是為 了讓蓄電池長(zhǎng)期處于不低于80% 電量狀態(tài)，同時(shí)保證汽車車載 電器的用電需求。需要特別說明的是，并不是所有的RVC 系統(tǒng) 都會(huì)進(jìn)入上述6 種運(yùn)行模式。

PCM/ECM( 用于全尺寸卡車的發(fā)電機(jī)和蓄電池控制模塊) 通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)L 電路的控制來控制發(fā)電機(jī)，通過監(jiān)控發(fā)電機(jī)磁 場(chǎng)電路的占空比信號(hào)來監(jiān)視發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。占空比為脈沖 寬度信號(hào)( 加上對(duì)脈沖寬度的調(diào)節(jié))，電壓5V，頻率128Hz, 用 0~100% 來表示( 表1)。正常的占空比是在5~95% 之間，處于 0~5% 和95~100% 則表示系統(tǒng)存在故障，需要診斷。

1.充電模式

只要滿足下列條件中的任意一項(xiàng)，控制模塊就會(huì)轉(zhuǎn)入充電模式。

● 節(jié)氣門開度超過90%，且噴油量( 由ECM/PCM 控制噴 油) 達(dá)到21g/s。

● 前大燈接通遠(yuǎn)光或者近光。

● 雨刮器開啟時(shí)間超過8s。

● 發(fā)動(dòng)機(jī)散熱器電子風(fēng)扇高速運(yùn)行。

● 后窗電加熱除霜功能開啟。

● 蓄電池充電電量(SOC) 低于80%。 只有滿足上述任意一項(xiàng)，控制模塊就會(huì)8~50mV/s 的速 度緩慢升高電壓，至13.4~15.5V( 具體取決于當(dāng)時(shí)發(fā)電機(jī)所 處狀態(tài))。

2.燃油經(jīng)濟(jì)模式

只要滿足下列條件，控制模塊會(huì)進(jìn)入燃油經(jīng)濟(jì)模式。

● 計(jì)算的環(huán)境空氣溫度高于0℃ (32 ℉ )，低于或者等于 80℃ (176 ℉ ) ；

● 計(jì)算的蓄電池電流大于8A，但小于15A ；

● 蓄電池充電電量(SOC) 大于或等于80% ；

● 發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)占空比信號(hào)小于99%。 此模式下，發(fā)電機(jī)的目標(biāo)輸出電壓值是12.5~13.1V。只要 滿足充電模式的條件，控制模塊將會(huì)退出這種模式而進(jìn)入充電 模式。

3.電壓降低模式

只要滿足下列條件，控制模塊會(huì)進(jìn)入電壓降低模式。

● 計(jì)算的環(huán)境空氣溫度高于0℃ (32 ℉ ) ；

● 計(jì)算的蓄電池電流大于-7A，小于2A ；

● 發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)占空比信號(hào)小于99% ； 此模式下，發(fā)電機(jī)的輸出電壓目標(biāo)值是12.9V。只要滿足充 電模式的條件，控制模塊將會(huì)退出這種模式。

4.啟動(dòng)增壓模式

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，控制模塊會(huì)設(shè)定發(fā)電機(jī)的輸出目標(biāo)電壓值 為14.5V，并保持30s。

5.前大燈/后擋風(fēng)玻璃化冰模式

只要打開前大燈( 無論是近光燈還是遠(yuǎn)光燈)，車身控制模塊就會(huì)進(jìn)入前大燈/ 后擋風(fēng)玻璃化冰模式，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出電壓在 13.9~14.5V。

6.蓄電池硫化模式

當(dāng)蓄電池的電壓低于13.2V，并持續(xù)了45min，控制模 塊就會(huì)進(jìn)入蓄電池硫化模式。只要進(jìn)入這個(gè)模式，控制模塊就 會(huì)設(shè)定發(fā)電機(jī)的輸出目標(biāo)電壓值在13.9~15.5V 之間，并保持 5min，隨后，控制模塊就根據(jù)系統(tǒng)的電壓需要而決定進(jìn)入其他 模式。

控制模塊根據(jù)蓄電池的電量狀態(tài)，決定充電的電壓。當(dāng)點(diǎn)火 鑰匙處于關(guān)閉狀態(tài)，即在車輛停駛期間，每間隔8h，系統(tǒng)測(cè)量 一次蓄電池電壓，然后根據(jù)24h 期間測(cè)得的3 次電壓估算出蓄 電池的電量狀態(tài)。如果點(diǎn)火開關(guān)處于ON 位置，即發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期 間，系統(tǒng)將對(duì)蓄電池電壓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并將這些電壓測(cè)量值與 蓄電池溫度進(jìn)行比較，從而判斷蓄電池的電量狀態(tài)，并決定蓄電 池充電電流和放電電流，同時(shí)控制模塊通過調(diào)節(jié)充電電壓，使得 蓄電池電量始終保持在80% 以上。

四、系統(tǒng)硬件

1.蓄電池電流傳感器

蓄電池電流傳感器( 圖3) 是一個(gè)可以更換的零件，位于蓄電 池附近，與蓄電池負(fù)極相連。蓄電池電流傳感器是3 根線的霍爾 效應(yīng)傳感器，用來監(jiān)測(cè)蓄電池的電流，并將電流信號(hào)直接提供給 車身模塊BCM。車身模塊BCM 產(chǎn)生5V、128Hz 的脈沖占空 比信號(hào)。系統(tǒng)正常時(shí)，占空比在5%~95% 之間。

2.車身控制模塊(BCM)

車身控制模塊(BCM) 決定著發(fā)電機(jī)的輸出，并且為ECM/ PCM 提供信息，而ECM/PCM 控制發(fā)電機(jī)L 端的控制線路。 車身控制模塊BCM 通過監(jiān)測(cè)來自ECM/PCM 發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)占空 比信號(hào)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸出功率。另外，它還監(jiān)測(cè)蓄電池電 流、正極電壓、溫度，從而控制蓄電池的充電狀態(tài)。車身模塊( BCM)還通過執(zhí)行或者發(fā)送控制指令到ECM 或者其他的控制器去實(shí)現(xiàn) 怠速提升和負(fù)載管理。

3.發(fā)電機(jī)蓄電池控制模塊

發(fā)電機(jī)蓄電池控制模塊是可以更換的零件，位于蓄電池附近， 并與蓄電池負(fù)極電纜相連。它直接控制發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)控制電路的輸 入信號(hào)，監(jiān)測(cè)發(fā)電機(jī)磁場(chǎng)占空比信號(hào)電路，監(jiān)測(cè)內(nèi)部電流傳感器， 監(jiān)測(cè)蓄電池正極電壓電路，并且估算蓄電池溫度，以便決定蓄電 池的充電狀態(tài)。同PCM、IPC 和BCM 保持通訊，以實(shí)現(xiàn)電壓 調(diào)節(jié)控制功能。

五、充電系統(tǒng)診斷思路

對(duì)每輛車而言，當(dāng)充電系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)根據(jù)該車型充電 系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)及規(guī)范進(jìn)行診斷，遇到故障碼時(shí)還必須查看該車 的維修手冊(cè)，以了解故障碼的確切含義。

當(dāng)充電系統(tǒng)和蓄電池有故障時(shí)，車輛的組合儀表和信息顯示 屏?xí)|發(fā)充電警告燈亮和顯示警告文字信息。具體情形如下：

● 發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊ECM 檢測(cè)到發(fā)電機(jī)的輸出電壓低于11V 或高于16V，組合儀表將收到發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊通過GM 局域網(wǎng) (GMLAN) 發(fā)來的要求點(diǎn)亮警告燈的信息。

● 組合儀表確定系統(tǒng)電壓低于11V 或者高于16V，且持續(xù) 時(shí)間超過30s，組合儀表將收到車身控制模塊BCM 通過GM 局 域網(wǎng)發(fā)來的電壓超出正常范圍的信息。

● 每次打開點(diǎn)火開關(guān)時(shí)，組合儀表將進(jìn)行“充電警告燈”測(cè)試， 充電警告燈會(huì)點(diǎn)亮3s。

如果充電電壓始終保持在13.8V，而不會(huì)隨著用電系統(tǒng)負(fù)載 的變化而變化，這種現(xiàn)象有可能是進(jìn)入了缺省故障狀態(tài)，這時(shí)應(yīng) 該檢測(cè)發(fā)電機(jī)的磁場(chǎng)控制電路。

對(duì)于發(fā)電機(jī)L 端的診斷，可使用萬用表的頻率擋進(jìn)行測(cè)量 ( 例如FLUKE 88V 型汽車專用萬用表)，也可以使用示波器進(jìn)行 測(cè)量。充電系統(tǒng)工作正常時(shí)，萬用表或者示波器測(cè)得的占空比在 5%~95% 之間，占空比的具體數(shù)值取決于充電系統(tǒng)所處模式和 蓄電池的充電狀態(tài)。

集成式電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)(RVC) 的占空比信號(hào)是ECM/PCM 產(chǎn)生的5V 脈沖寬度參考電壓信號(hào)；標(biāo)準(zhǔn)獨(dú)立電壓調(diào)節(jié)系統(tǒng) (SARVC) 的占空比信號(hào)是發(fā)電機(jī)蓄電池控制模塊產(chǎn)生的5V 脈 沖寬度參考電壓信號(hào)，這個(gè)占空比信號(hào)是由發(fā)電機(jī)本身控制循環(huán) 搭鐵的。

如果充電系統(tǒng)存在故障，不但要關(guān)注與充電系統(tǒng)相關(guān)的故障 碼，同時(shí)也要關(guān)注與電壓低相關(guān)的故障碼。因?yàn)槌潆娤到y(tǒng)發(fā)生故 障時(shí)，首先會(huì)產(chǎn)生這些故障碼。

如果充電系統(tǒng)存在故障，卻沒有存儲(chǔ)故障碼，則應(yīng)按照維修 手冊(cè)上的操作規(guī)范和步驟對(duì)充電系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)。如果仍然沒能找 到故障點(diǎn)，則需要通過路試做進(jìn)一步的檢查。

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