田金磊，白冰，張震華

（海馬轎車有限公司，河南 鄭州 450016）

某微車充電指示電路設計改進

田金磊，白冰，張震華

（海馬轎車有限公司，河南 鄭州 450016）

闡述設計前期選用一款發(fā)電機，在裝車試驗時出現(xiàn)車輛不能熄火的故障。分析其原因并提出解決方法，然后通過試驗車輛進行驗證。

發(fā)電機；不能熄火；控制策略

汽車前期開發(fā)中，電氣系統(tǒng)工程師需要搜集整車各個終端用電設備的詳細參數(shù)及內(nèi)部原理圖，然后根據(jù)這些資料繪制出電源分配圖和電氣原理圖，并寫出電氣計算書。其中電氣計算書很重要，它不但使汽車關鍵用電器滿足電氣性能的要求，而且保證了用電器與整車電子電路良好匹配。所以用完善規(guī)范的電氣計算書來指導產(chǎn)品開發(fā)，可以減少后期驗證出現(xiàn)的問題，提高設計開發(fā)效率。本文通過某微車發(fā)電機設計及匹配時，出現(xiàn)不能正常熄火的故障為例，來闡述發(fā)電機選型與問題分析，并提出解決方法。

1 發(fā)電機選型

1.1 發(fā)電機額定電流計算與校核

發(fā)電機額定電流應大于極限用電工況（夏季雨夜）下的最大用電負荷，即豪華配置的發(fā)電機額定電流≥最大用電負荷×系數(shù)（功能擴展用經(jīng)驗系數(shù)）=60.78×1.15≈70A，根據(jù)廠家產(chǎn)品目錄，選取額定電流為75A的發(fā)電機。

車輛正常行駛時，發(fā)動機的轉速為1500～3000 r／min，發(fā)電機皮帶輪傳動比為2.375。換算到發(fā)電機：2.375×1 500=3 562 r／min，2.375×3 000=7 125 r／min，則發(fā)電機的轉速3 562～7 125 r／min。校核所選發(fā)電機輸出特性曲線在車輛正常行駛時如圖1所示，熱態(tài)時發(fā)電機電流為67～75A，滿足設計要求。

1.2 車輛怠速工況對發(fā)電機的校核

考慮到應避免選定的發(fā)電機功率冗余過大，導致成本浪費。車輛實際運行過程中（怠速情況），允許蓄電池短時間輔助發(fā)電機同時給整車用電器供電，即怠速極限用電工況下用電器消耗電流=發(fā)電機怠速工況下的輸出電流+蓄電池放電電流=連續(xù)工作制電流+短時工作制電流×頻率系數(shù)。滿足蓄電池電量100%狀態(tài)下輔助供電70min后，能夠保證下次發(fā)動機起動所需的電流和電壓。

經(jīng)過計算校核，選出了適合該車輛的某品牌發(fā)電機，并進行臺架試驗測試，結果為滿足設計要求。

2 問題描述與查找

某微車樣車在一切正常的狀態(tài)下，起動發(fā)動機后鑰匙關到OFF狀態(tài)時，車輛不熄火。在發(fā)動機故障指示燈點亮、掛倒檔、觸動玻璃升降開關等任一IG1電的電器元件工作時，車輛可以正常熄火。

1）發(fā)動機不熄火一般都是發(fā)動機ON檔電源信號（IG1）未斷開，測量原理圖（圖2）檢測點1，發(fā)現(xiàn)IG1有2.5V的電壓?？梢耘懦切铍姵爻ｋ娕cIG1電路通過線束并聯(lián)所致，判斷為用電器內(nèi)部電路故障。

2）更換ECU，故障依然存在，然后針對IG1電路上面的其他電器元件與車輛線路，逐個斷開并檢測檢測點1的電壓，發(fā)現(xiàn)儀表或發(fā)電機勵磁繞組斷開的時候，發(fā)動機可以正常熄火且檢測點1的電壓為0。

3）更換儀表，故障依然存在，對發(fā)電機進行測量，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機可以正常發(fā)電。將發(fā)電機勵磁繞組端子、電源輸出端子、充電指示燈端子逐個斷開，當充電指示燈端子斷開后，車輛熄火且檢測點電壓為0。測量充電指示燈線路一切正常，最終確定為發(fā)電機問題。

3 問題分析

由圖2得知，發(fā)電機充電指示燈信號通過儀表內(nèi)燈泡與儀表的IG1電源相連。斷開儀表與發(fā)電機充電指示燈電路，當鑰匙在ON檔時，檢測點1處電壓為12 V，發(fā)電機指示燈輸出電路檢測點2為2.1 V（圖3a），兩點間有10V左右電位差。當鑰匙在ST檔車輛起動后，檢測點1電壓升高到發(fā)電機的輸出電壓14.2V，而此時發(fā)電機指示燈輸出電路檢測點2由2.1V上升到14.2V（圖3b），兩點電位差為0。連接儀表與發(fā)電機充電指示燈電路，鑰匙在ON檔時，由所測得的電位差可知指示燈點亮，車輛起動后指示燈熄滅。

所選發(fā)電機電路簡圖如圖4所示。由圖4可知，發(fā)電機充電指示燈接線柱L在發(fā)電機內(nèi)接二極管D7~ D9和3個共陽極組二極管組成的三相橋式整流電路，整流后為14.2V直流電壓信號。當車輛從起動狀態(tài)到關閉狀態(tài)的瞬間，直流電壓信號出現(xiàn)了一定的延時。由圖2可知，它通過充電指示燈燈泡與儀表內(nèi)電子電路產(chǎn)生了回路，以致儀表內(nèi)的IG1（檢測點1）針腳產(chǎn)生2.5V的電壓。此電壓通過儀表傳遞到整車IG1電路，如ECU、發(fā)電機勵磁繞組、倒車燈、玻璃升降等電路，使ECU（廠家回復IG1針腳電壓高于0.5 V ECU就能工作）與發(fā)電機勵磁繞組都正常工作。發(fā)電機處在自勵狀態(tài)，充電指示燈電路靠發(fā)電機自勵產(chǎn)生的電壓一直提供給IG1電路（檢測點1）2.5V的電壓，導致發(fā)動機不熄火。同時只要儀表內(nèi)與IG1相連的燈泡（含發(fā)電機故障指示燈）或外部IG1電路工作時，就會拉低IG1電路的電壓到0.5V以下，此時ECU停止工作，發(fā)動機熄火。

4 解決方案

4.1 整改儀表

把儀表中的充電指示燈燈泡改用發(fā)光二極管，這樣就可以對發(fā)電機觸點L的電路起到隔離作用，車輛關閉時不能與IG1電源系統(tǒng)形成回路。

4.2 更換發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)模塊

更換發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)模塊控制方式為搭鐵控制。優(yōu)化后發(fā)電機電路簡圖如圖5所示。點火開關接通且發(fā)電機未轉動時，蓄電池端電壓經(jīng)接線柱IG輸入單片集成電路，使三極管T1、T2均有基極電流流過，于是T1、T2同時導通。T1導通使勵磁繞組搭鐵，發(fā)電機由蓄電池進行他勵。T2導通時有電流流過充電指示燈，電流流向為：蓄電池正極→點火開關→充電指示燈→接線柱L→T2→搭鐵E→蓄電池負極；充電指示燈亮，表示發(fā)電機不發(fā)電。

發(fā)動機起動后，發(fā)電機運轉，其端電壓高于蓄電池電動勢而小于調(diào)節(jié)電壓時，T1仍導通，但發(fā)電機由他勵轉為自勵，并向蓄電池充電。同時，由于P點電壓輸入單片集成電路，使T2截止，電流消失，故充電指示燈熄滅，表明發(fā)電機正常工作。這時發(fā)電機充電指示燈電路與儀表電路截止，不能通過儀表與IG1電源系統(tǒng)形成回路。

5 結束語

通過整改對充電指示燈電路形成了雙重截斷，使出現(xiàn)該問題的幾率降到了最低，后期可靠性車輛耐久試驗時也從未發(fā)生過類似問題。針對發(fā)電機的選型設計書，增加了信號控制方面的要求，以保證用電器與整車電子電路良好匹配，提高設計效率。

［1］李春明．汽車電器與電路［M］．北京：高等教育出版社，2003．

［2］康華光．電子技術基礎［M］．北京：高等教育出版社，2006．

［3］GB／T2820.7—2002，往復式內(nèi)燃機驅動的交流發(fā)電機組第7部分：用于技術條件和設計的技術說明［S］．

（編輯 心翔）

Design Improvement of Charging Indication Circuit for A Minicar

TIAN Jin-lei，BAI Bing，ZHANG Zhen-hua
（Haima Automobile Co.，Ltd.，Zhengzhou，450016，China）

A style of generator is used in the preliminary design，but the vehicle can not stall in the running test.The authors analyzed the fault causes，proposed the solution and verified it through test.

generator；can not stall；control strategy

U463.631

A

1003－8639（2014）07－0006－02

2013-08-08；

2013-09-01

田金磊（1985-），男，助理工程師，從事電氣系統(tǒng)設計工作；白冰（1982-），男，工程師；張震華（1976-），男，工程師。