充电系统的说明和操作
电源管理概述
电源管理系统用于监测和控制充电系统，并发出诊断信息，提醒驾驶员注意蓄电池和发电机可能存在故障。本电源管理系统主要利用已有的车载电脑功能，使发电机效率最大化，管理负载，改善蓄电池充电状态和寿命，使系统对燃油经济性的影响降到最小程度。电源管理系统执行 3 个功能：
- • 监测蓄电池电压并估测蓄电池的状态
- • 通过提高怠速转速和调节电压进行校正
- • 进行诊断并提醒驾驶员
在点火开关置于“ON（打开）”位置/车辆点火或“OFF（关闭）”位置/车辆熄火期间，估计蓄电池状态。在点火开关置于“OFF（关闭）”位置/车辆熄火期间，测量开路电路的电压以确定蓄电池的充电状态。充电状态是蓄电池的酸液浓度和内阻的函数。蓄电池停止工作数小时后，通过读取蓄电池开路电压估计充电状态。
任何时候，点火开关置于“ON（打开）”位置/车辆点火时，车辆算法根据调整的净 Ah 数、蓄电池容量、初始充电状态和计算的温度，持续估算蓄电池充电状态。
发动机运行时，蓄电池放电程度主要由集成式蓄电池电流传感器确定，可获取净 Ah 数。
此外，电源管理功能用于执行调节电压控制，以改善蓄电池充电状态、蓄电池寿命和燃油经济性。这是通过对蓄电池充电状态和温度的了解，将充电电压设置为不损害蓄电池寿命的最佳充电电压来完成的。
充电系统部件
发电机
发动机传动皮带驱动发电机。当转子旋转时，它将使定子线圈产生交流电 (AC)。然后，交流电压通过一系列二极管整流。整流电压转换成供车辆电气系统使用的直流电 (DC)，以保持电气负载和蓄电池充电。电压调节器与发电机控制装置集成一体，控制着发电机的输出；其不可维修。电压调节器控制供给转子的电流量。如果发电机磁场控制电路出现故障，则发电机默认输出电压为 13.8 V。
发电机作为一个总成维修。如果诊断出发电机故障，则必须将它作为一个总成更换。
发电机皮带轮
皮带轮通过发动机传动皮带驱动发电机。皮带轮有两种类型：
1.用螺栓固定至发电机定子轴的传统刚性皮带轮。此类皮带轮可单独维修。
2.单向离合器皮带轮或超限交流发电机去耦器皮带轮，可使发电机在发动机突然减速，转速迅速降低时自动旋转。此零件不可维修，需要将发电机作为一个总成更换。
车身控制模块 (BCM)
车身控制模块与发动机控制模块 (ECM) 和组合仪表通信以进行电源管理操作。车身控制模块确定发电机输出，并发送信息到发动机控制模块，以控制发电机接通信号电路。它监测来自发动机控制模块的发电机磁场占空比信号电路信息，以控制发电机。它监测蓄电池电流传感器、蓄电池正极电压电路，并估计蓄电池温度以确定蓄电池充电状态。车身控制模块还执行怠速提高。
蓄电池电流传感器（如适用）
蓄电池电流传感器是一个可维修的部件，它与蓄电池的蓄电池负极电缆连接。蓄电池电流传感器是一个 3 线式霍尔效应电流传感器。蓄电池电流传感器监测蓄电池电流。它直接输入到车身控制模块中。它产生一个 128 Hz、占空比为 0–100% 的 5 V 脉宽调制 (PWM) 信号。正常的占空比在 5–95% 之间。诊断使用 0–5% 和 95–100% 之间的占空比。
蓄电池传感器模块（如适用）
车身控制模块通过串行数据监测蓄电池传感器模块，以确定蓄电池的电流状态、寿命状态和蓄电池充电情况。如果判定蓄电池处于不良的寿命状态或充电状态低，车身控制模块将不允许发动机控制模块进行自动停止。
发动机控制模块 (ECM)
发动机运行时，发动机控制模块将发电机接通信号发送至发电机以打开调节器。发电机电压调节器通过控制转子的电流从而控制输出电压。转子电流与调节器供给的电子脉冲宽度成正比。发动机启动后，调节器通过内部导线检测定子上的交流电压从而感应发电机的转动。一旦发动机运行，调节器通过控制脉冲宽度来改变励磁电流。这就能调节发电机输出电压，使蓄电池正常充电，电气系统正常运行。发电机磁场占空比端子向内连接至电压调节器，并向外连接至发动机控制模块。当电压调节器检测到充电系统故障时，它将电路连接至搭铁，从而向发动机控制模块发送信号，提示存在故障。发动机控制模块监测发电机磁场占空比信号电路，并接收基于车身控制模块信息而作出的控制指令。
组合仪表
某些车辆可能在组合仪表中配备了电压表和/或在驾驶员信息中心内配备了系统电压显示屏，以显示充电系统的工作情况。这些设备可显示当前车辆系统电压。
如果充电系统出现问题，组合仪表还可通知客户。有两种通知方式：组合仪表上的充电指示灯和/或驾驶员信息中心 (DIC)（如装备）上显示“维修系统”信息。
充电系统框图
充电系统的操作
充电系统的目的在于保持蓄电池充电和车辆负载。有 6 种操作模式，它们包括：
- • 蓄电池硫化模式
- • 充电模式
- • 燃油经济模式
- • 前大灯模式
- • 启动模式
- • 电压下降模式
发动机控制模块通过发电机接通信号电路（又称为发电机 L 端子）控制发电机。发动机控制模块通过发电机磁场占空比信号电路（又称为发电机 F 端子）监测发电机性能。
发电机接通信号（发电机 L 端子）是一个 128 Hz、占空比为 0–100% 的脉宽调制 (PWM) 信号。正常的占空比在 5–95% 之间。诊断使用 0–5% 和 95–100% 之间的占空比，0–5% 用于监测是否存在电路开路故障，95–100% 用于监测在固定 13.8 V 时是否对搭铁短路。下表显示发电机指令的占空比和输出电压：
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指令的占空比
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发电机输出电压 (+/- .25 V)
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0–5%
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13.8 V
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10%
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11 V
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20%
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11.56 V
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30%
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12.13 V
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40%
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12.69 V
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50%
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13.25 V
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60%
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13.81 V
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70%
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14.38 V
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80%
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14.94 V
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90%
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15.5 V
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95–100%
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13.8 V
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发电机通过发电机磁场占空比信号电路将发电机电压输出的脉宽调制反馈信号提供至发动机控制模块。然后此信息被发送至车身控制模块 (BCM)。发电机磁场占空比信号（发电机 F 端子）是一个 60–460 Hz、占空比为 0–100% 的脉宽调制信号。正常的占空比在 5–100% 之间。0–5% 保留用于诊断目的。
因为充电系统工作时需保持蓄电池充电并管理车辆电气负载，组合仪表上的电压表或驾驶员信息中心内的系统电压显示屏出现波动或变化是正常现象。这不代表故障。根据蓄电池充电状态和车辆电气负载，这些值可能在 12.5 V 至 15.5 V 之间变化。
充电系统模式
蓄电池硫化模式
当转换的发电机输出电压低于 13.2 V 并持续 45 分钟时，车身控制模块将进入此模式。当此情况出现时，车身控制模块 (BCM) 将进入充电模式 2–3 分钟。然后根据电压需求，车身控制模块将确定进入哪一个模式。
充电模式
满足以下任一条件时，车身控制模块将进入“充电模式”：
- • 挡风玻璃刮水器开启并持续超过 3 s。
- • HVAC 控制模块通过串行数据感应到温度控制电压提高模式请求属实。高速冷却风扇、后窗除雾器和 HVAC 高速鼓风机操作会导致车身控制模块至进入充电模式。
- • 估测的蓄电池温度低于 0°C (32°F)。
- • 蓄电池充电状态低于 80%。
- • 车速高于 145 km/h (90 MPH)。
- • 存在电流传感器故障
- • 确定系统电压低于 12.56 V
满足上述任一条件后，根据蓄电池充电状态和估计的蓄电池温度，系统将发电机目标输出电压设置为 13.9–15.5 V 之间的充电电压。
燃油经济模式
当估计的蓄电池温度高于 0°C (32°F) 但低于或等于 80°C (176°F)，计算的蓄电池电流小于 15 A 但大于 −8 A，且蓄电池充电状态大于或等于 80% 时，车身控制模块 (BCM) 将进入燃油经济模式。它的目标发电机输出电压为蓄电池开路电压，可以在 12.5–13.1 V 之间。当燃油经济模式启用时，发电机不充电，仅保持开路蓄电池电压。出现以上所述任一条件时，车身控制模块将退出此模式并进入“充电模式”。
前大灯模式
当前大灯（远光或近光）打开时，车身控制模块将进入“前大灯模式”。在 13.9–14.5 V 之间调节电压。
启动模式
发动机启动后，车身控制模块 (BCM) 将发电机目标输出电压设为 14.5 V 并持续 30 s。
牵引/拖运模式（如适用）
按下中控面板上的牵引/拖运模式按钮，车辆系统电压将升高，且远端（非车载）蓄电池开始充电。将前大灯打开会提高系统电压，如果按下了牵引/拖运模式按钮，不会起任何作用。电压在 13.9-14.5 V 之间调节。
组合仪表的操作
充电指示灯的操作
以下一种或多种情况发生时，组合仪表点亮充电指示灯，并在驾驶员信息中心（如装备）显示警告信息：
- • 发动机控制模块检测到发电机输出低于 11 V 或高于 16 V。组合仪表接收到来自发动机控制模块请求点亮指示灯的串行数据信息。
- • 组合仪表确定系统电压连续 30 s 以上低于 11 V 或高于 16 V。组合仪表接收到一条来自车身控制模块的串行数据信息，指示系统电压范围存在问题。
- • 组合仪表在每次点火循环开始时执行显示测试。指示灯点亮约 3 s。
驾驶员信息中心信息：“BATTERY NOT CHARGING SERVICE CHARGING SYSTEM（蓄电池不充电，维修充电系统）”或“SERVICE BATTERY CHARGING SYSTEM（维修蓄电池充电系统）”
车身控制模块和发动机控制模块将一条串行数据消息发送到驾驶员信息中心，以显示“BATTERY NOT CHARGING SERVICE CHARGING SYSTEM（蓄电池不充电，维修充电系统）”或“SERVICE BATTERY CHARGING SYSTEM（维修蓄电池充电系统）”消息。在充电系统 DTC 为当前 DTC 时显示该信息当清除 DTC 的条件满足后，此信息消失。
电压表和/或系统电压显示屏（如装备）
某些车辆可能在组合仪表中配备了电压表和/或在驾驶员信息中心内配备了系统电压显示屏，以显示充电系统的工作情况。这些设备可显示当前车辆系统电压。
因为充电系统工作时需保持蓄电池充电并管理车辆电气负载，组合仪表上的电压表或驾驶员信息中心内的系统电压显示屏出现波动或变化是正常现象。这不代表故障。根据蓄电池充电状态和车辆电气负载，这些值可能在 12.5 V 至 15.5 V 之间变化。