发布于 04-18 16:51:34
（1）交流发电机内部电路结构
别克轿车装用上海法雷奥交流发电机，交流发电机内部装用摩托罗拉公司的电压调节器，电路如图4-30所示。
图4-30 别克轿车交流发电机电路
R1—定子绕组1；R2—定子绕组2；REG—电压调节器；F—励磁绕组；R—隔离电阻；VD—续流二极管；VD1～VD12—整流二极管；C—防干扰电容
该交流发电机采用两套独立的定子绕组R1和R2，都有自己独立的整流器。VD1～VD6组成绕组R1的三相全波整流电路；VD7～VD12组成绕组R2的三相全波整流电路；输出端并联后向外供电。这种双定子绕组连接方式的特点是，在输出功率一定的情况下，每项绕组的导线直径可以减小，整流二极管也可以减小，有利于交流发电机散热，延长使用寿命。由图4-30可知两个定子绕组均为△连接，与Y连接相比，它可以输出较大的电流，抗过负荷能力较强，但输出电压稍有减小。
图4-30中REG是电压调节器，其外接端子的作用分别如下。
S端 接外部参考电源，提供调节参考电压，电压调节器根据该端电压的变化而输出不同宽度的磁场脉冲。
L端 此端子的作用有两项：电压调节器工作控制端，当该端无电压且交流发电机不运转时，电压调节器的磁场脉冲输出端关闭；当S端断电、交流发电机不转、系统电压低于11.2V或高于16.5V时，L端子搭铁，向外电路提供报警信号。
F端 磁场脉冲信号输出端，供外部测量或检测。
P端 交流发电机转速信号脉冲输出端。
在交流发电机内部电压调节器有一个直流电压输入端（DC in）和一个交流电压输入端（AC in）。直流输入端可以在交流发电机插头未连接时（S、L、F、P断开），用来向电压调节器提供工作电源和调节参考电压；电压调节器通过交流电压输入端感知交流发电机是否运转。即在不插交流发电机插头的情况下发电电压仍正常。
交流发电机正常工作时，电压调节器向励磁绕组提供一定频率但不同占空比的脉冲。不同占空比的磁场脉冲如图4-31所示，T为电压调节器输出脉冲信号的周期，其高电平脉冲宽度为T1，则占空比δ=T1/T×100％，电压调节器根据所需输出电压的高低而调整占空比δ。通过调整不同的脉冲宽度也就是调整了励磁绕组的平均电流，以控制输出电压。与励磁绕组F并联的二极管VD是防高压续流二极管。在磁场脉冲高电平期间，励磁绕组F两端的电压上正下负，二极管因反向偏置而截止，不起作用。电流由励磁绕组F上端流到地；当磁场脉冲转为低电平时，因电感线圈中的电流不能突变，正电荷仍向下端移动（实际是电子向上运动），这时在F两端产生上负下正的瞬间高电压干扰脉冲，如不及时消除，此干扰脉冲有可能损坏电压调节器或通过F端子使交流发电机外电路元件（如PCM）损坏。加上二极管VD后，当F两端电压高于VD的正向导通电压时，VD导通，使F两端的电压被钳位于零点几伏的范围内。
图4-31 不同占空比的磁场脉冲
（2）交流发电机控制电路功能
①充电控制 如图4-32所示为上海别克君威轿车（非GL8车型）充电系统电路图，由图可见，交流发电机P端子未使用。交流发电机内电压调节器是否工作取决于其L端的指令，在发动机正常运转时，动力系统控制模块（PCM）向交流发电机L端提供5V电压，电压调节器向转子提供磁场脉冲；当点火开关接通但发动机没有运转或发动机转速过低时，PCM切断向L端子的电压输出，以减小不必要的额外负荷。交流发电机电压调节器采用数字技术，接通点火开关但发动机不运转时，用TECH 2的“特殊功能之交流发电机L端子”测量交流发电机PWM（pulse width modulated，脉宽调制）为0，即电压调节器不向转子绕组提供励磁电流。此时用TECH2驱动交流发电机L端子“ON”（即在不启动发动机时通过TECH 2指令PCM向交流发电机L端提供5V电压），PWM读数为5％，电压调节器向励磁绕组提供一个窄脉冲（很小的磁场电流）。一旦发动机启动，电压调节器通过交流发电机内部的AC in端检测到交流发电机运转，则此时TECH 2中的PWM读数会变为20％左右（怠速时），也就是说，电压调节器开始根据发电电压来调节转子的励磁电流，进入正常工作阶段。
图4-32 别克君威轿车充电系统电路图
如图4-33所示，在别克GL8车型中，交流发电机插头四个端子中只接有2根导线，使用的是S和L端子，F和P端子未使用，所以用TECH 2检测不到GL8的交流发电机PWM数据。在GL8维修资料中，PCM测量交流发电机PWM应为85％～95％。
图4-33 别克GL8交流发电机控制系统电路图
②警告控制 别克轿车充电指示灯是由PCM通过二级总线控制的，仪表上的报警灯与交流发电机之间没有直接连线。PCM控制充电指示灯点亮的条件是PCM插头C2的61脚检测到交流发电机L端搭铁。当发生以下情况时，电压调节器控制L端搭铁，PCM收到此信号后，通过二级总线控制充电指示灯点亮。
a.系统电压低于11.2V时。
b.系统电压高于16.5V时。
c.交流发电机不转时。
d.S端参考电压丢失时。
（3）充电系统的工作过程
当点火开关接通后，PCM供给L端子5V的电压，接通数字电压调节器，以提供一个约为5％的占空比给励磁绕组，励磁绕组产生一个弱磁场，此时交流发电机不发电。PCM接收到F端子输出的低电位后，通过二级串行数据线路，驱动仪表中央组件上的固态电阻驱动器导通，点亮充电指示灯。
当发动机启动后，数字电压调节器通过检测定子的交流电压（通过内部导线），随着交流发电机转速的升高，数字电压调节器调制的占空比逐渐增大，提供的磁场电流也逐渐增大，这样就可能调节交流发电机输出电压，为蓄电池适当充电，并使电气系统正常操作。此时，PCM接收到F端子输出的高电位后，通过二级串行数据线路，驱动仪表中央组件上的固态电阻驱动器截止，充电指示灯熄灭。
此外，交流发电机还从机罩下附加导线接线盒中的熔断丝18，对熔断丝18至交流发电机端子S的电路随时供给电压，以更好地测量蓄电池电压。PCM也使用了端子F经电路29对交流发电机进行监测，从而通过二级串行数据线路控制充电指示灯的亮、灭，以指示故障及蓄电池充电情况。
别克轿车充电系统的功能包括充电控制和警告控制，外部接线端子包括P、L、F、S。
随着汽车技术的发展，汽车交流发电机的控制方式也不断更新，由以前的同一车系交流发电机控制系统和控制方式相同，发展到现在同一车系各车型的交流发电机控制系统、控制方式都有所不同。
（1）充电系统电路说明
如图4-33所示，GL8交流发电机控制端子共有两根线路。
端子B脚225，红色线L端子，是PCM在着车后向交流发电机调节器提供的5V励磁电压，正常着车在线测量电压在4.5V左右，着车后拔下插头测量为5V，发动机熄火后为0，当交流发电机内部调节器故障或调节器检测到反馈电压低于11.2V或高于16.5V时，会把5V电压拉低到1V以下，PCM通过L端子检测到低于1V时通过2级串行数据，点亮仪表中的蓄电池灯。
端子D脚2740橙色线路是熔丝盒提供给交流发电机的12V蓄电池电压，作用是给交流发电机内部调节器提供一个反馈电压，如果此线路断路、虚接、低电压，交流发电机内部调节器会拉低L端子5V电压至1V以下，PCM当检测到L端子低电压时，通过2级串行数据，点亮仪表中的蓄电池灯。
（2）交流发电机控制系统检测方法
当交流发电机控制系统出现故障后，发动机控制模块会存储相关故障码，可以使用专用故障诊断仪TECH2对发动机控制模块进行诊断，例如出现P0620交流发电机性能故障代码，然后可以使用万用表对控制线路进行针对性的测量，具体测量方法如下。
启动发动机，使用万用表直流电压挡，在端子的背后插入探针（大头针也可），万用表一端接地，另一端测量L端子电压正常应该在4.5V左右；交流发电机D脚控制端子测量电压应该为蓄电池电压；在着车情况下拔下交流发电机控制插头，测量L端子电压应该为5V，D脚为蓄电池电压，并且能点亮试灯。
别克GL8交流发电机控制系统电路的分析重点是搞清交流发电机上端子B和端子D的作用。
（1）2003款别克君威充电系统电路图说明
交流发电机的作用是提供操作车辆电气系统的电压，并给蓄电池充电。电流流过转子产生磁场，当转子由发动机驱动时磁场转动切割磁力线，在定子绕组中产生交流电压，交流电压由桥式整流器转换为直流电，由蓄电池端子供给电气系统和蓄电池充电。交流发电机数字调节器采用数字技术，供给转子电流，从而控制输出电压，转子电流与数字调节器所提供的电脉冲宽度成比例。当点火开关置于RUN运行位置，动力系统控制模块PCM提供电压给端子L，从而开启数字调节器。窄脉冲宽度供给转子，产生一个弱磁场，当发动机启动后，数字调节器通过检测定子的交流电压（通过内部导线），传感交流发电机转动。一旦发动机运转，数字调节器则通过控制脉冲宽度来改变磁场电流，这样就可调节交流发电机输出电压，为蓄电池适当充电，使电气系统正常操作。电压一直通过电路2740从发动机罩下附件导线接线盒中熔丝18供给交流发电机端子S，这种方法可以更好地测量系统工作电压。动力传动系统控制模块PCM也通过23电路使用F端子，监测交流发电机工作情况。动力系统控制模块PCM控制带固态灯驱动器的充电指示灯，当灯驱动器检测到一个或者所有的下述情形就变亮：
①当检测到低电压（低于11.2V）；
②当检测到高电压（高于16.5V）；
③当检测到交流发电机停止运转。
（2）交流发电机控制系统测量方法
如图4-34所示交流发电机控制线路端子共有3根线，这3根线都可以通过万用表的电压挡来测量，可以使用探针在端子后端插入，它们的功能和测量数据分别是：
图4-34 03款君威交流发电机控制系统电路图
①S端子 S端子是2740橙色线，此端子通过熔丝18向交流发电机提供12V蓄电池电压，作用是向交流发电机反馈当前的发电电压。如果此线路断路、虚接、电压过低，交流发电机内部调节器将使L端子电压低于1V，PCM检测到L端子电压低于1V通过2级串行数据点亮仪表中的蓄电池灯并设置故障码。
②F端子 F端子是23灰色线，F端子是反馈的简称，此端子作用是交流发电机向PCM反馈交流发电机负荷信号，是脉宽调制信号。作用是让PCM知道交流发电机的负荷，但是发电量不由PCM控制，只有交流发电机本身自控。此电压着车后在2～3V之间，如果此电压过高或过低会点亮故障灯。
③L端子 L端子是225红色线，L端子是励磁的简称，此端子的作用是PCM着车后向交流发电机提供的励磁电压，不着车电压为零，着车后拔下插头测量为5V，插上插头正常电压在1V以上实测为4.5V，低于1V会点亮故障灯，PCM利用L端电压检测，当低于1V时PCM通过2级串行数据点亮仪表故障灯并设置故障码，如图4-35所示。
图4-35 03款别克君威L端子在线测量（启动发动机）数据
2003款别克君威交流发电机控制系统电路的分析重点是搞清交流发电机上端子S、端子F和端子L的作用。
（1）2007款君越交流发电机控制系统电路图说明
发动机控制模块（ECM）使用交流发电机接通信号电路，来控制交流发电机施加在发动机上的负载。发动机控制模块（ECM）的高侧驱动器向调压器施加一个电压，此信号指示调压器接通和断开磁场电路。当发动机控制模块（ECM）接通高侧驱动器时，则调压器接通磁场电路。当发动机控制模块（ECM）断开高侧驱动器时，则调压器断开磁场电路；发动机控制模块（ECM）监测交流发电机接通信号电路的状态。当发动机运行时，发动机控制模块（ECM）应当检测到一个较高的交流发电机接通信号电路电压，否则充电系统有故障。如果发动机控制模块（ECM）检测到交流发电机接通信号电路电压过低，则设置DTC P0621。当设置该故障诊断码时，发动机控制模块将发送一条串行数据信息至仪表板组合仪表（IPC）以启亮充电指示灯。
2007款君越交流发电机控制端子有两根线：
J1-2端子是交流发电机的L端子，发动机控制模块（ECM）向交流发电机提供的5V脉宽调制信号，该信号是一个128Hz、0～100％占空比信号，正常情况下占空比在5％～95％之间，此电压需要发动机着车后才有，使用万用表测量正常的电压在2～3V之间，低于1V时ECM指令仪表点亮故障灯。
J1-1端子是交流发电机的F端子，作用是交流发电机向ECM反馈的负荷信号，使用的是脉宽调制信号，使用万用表测量电压在4V左右。
（2）交流发电机控制系统测量方法
交流发电机由ECM来控制，有故障后会设置相关故障码，可使用TECH2专用诊断仪来进行诊断，然后使用万用表进行在线测量，使用探针在控制端子后端插入，如图4-36所示。
图4-36 2007款君越交流发电机控制系统电路图
2007款别克君越交流发电机控制系统电路的分析重点是搞清交流发电机上端子L和端子F的作用。
（1）2009款君威交流发电机控制系统电路图说明
交流发电机控制端子有两根线如图4-37所示，交流发电机受控于ECM。
图4-37 2009款君威交流发电机控制系统电路图
①L端子 L端子是25号线路，作用是发动机启动后向交流发电机提供11V励磁电压，着车后万用表测量L端子电压为11V左右，不着车无电压。发动机控制模块（ECM）使用交流发电机接通控制电路，以控制发动机上的交流发电机负载。发动机控制模块的高电平侧驱动器向电压调节器提供电压。以此来控制电压调节器接通和断开磁场电路。发动机控制模块监测交流发电机接通控制电路的状态。当点火开关置于ON位置且发动机关闭，或充电系统发生故障时，发动机控制模块应在交流发电机接通控制电路上检测到电压过低。发动机运行时，发动机控制模块应在交流发电机接通控制电路上检测到电压过高。
②F端子 F端子是23号线路，作用是向发动机控制模块反馈交流发电机负荷以及交流发电机故障，正常用万用表测量该端子电压在3V左右，发动机控制模块（ECM）使用交流发电机磁场占空比信号电路或F端子电路，以监测交流发电机的占空比。交流发电机磁场占空比信号电路连接至交流发电机励磁线圈的高侧。在电压调节器内的脉冲宽度调制（PWM）高侧驱动器使励磁线圈接通和断开。发动机控制模块使用脉冲宽度调制信号输入，以确定发动机上的交流发电机负载。这样，发动机控制模块可以调节怠速转速以补偿高电气负载。发动机控制模块监测交流发电机磁场占空比信号电路的状态。点火开关置于ON位置且发动机关闭时，发动机控制模块应检测到占空比接近0。发动机正在运行时，占空比应在5％～99％之间。
（2）2009款君威交流发电机控制系统测量方法
ECM检测交流发电机控制系统，当存在故障后，ECM通过网络通信点亮仪表中的蓄电池灯并设置相关故障码，可以通过GDS+MDI专业诊断仪进行诊断，然后可通过万用表电压挡进行电压测量，测量时使用探针在控制端子后端插入。
2009款君威交流发电机控制系统电路的分析重点是搞清交流发电机上端子L和端子F的作用。
