电源管理系统和故障诊断

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1、电源管理系统及故障诊断现代汽车的电气装置及电控单元的增加，对电源系统提出了更严格的要求，越来越多的车辆上出现了专门的电源管理系统。如凌志430、宝马、奥迪A6L、皇冠、通用林荫大道等多种车型均配备了监测蓄电池和控制发电机的电源管理系统，下面以通用林荫道轿车和凌志430轿车为例，说明电源管理系统的组成、工作原理及常见故障的排除。1、电源管理系统的功能电源管理系统一般是利用车上原有的电控网络装置，如发动机控制模块（ECM）、车身控制模块（BCM）、仪表控制模块等，通过车载局域网，形成一个闭环控制系统。电源管理系统的主要功能如下。（1）全面监测蓄电池各项参数——充电与放电的

2、电流、端电压、电容量、电解液温度等。（2）保证蓄电池至少具备能起动发动机的电容量，对用电负荷采取分级放电管理方式。（3）实现最佳充电，提高整车的燃油经济性，如当蓄电池电压较低时调节发动机怠速转速，高效控制发电机的输出电压。图1通用“林荫大道”轿车电源管理系统的基本电路（4）在延长蓄电池寿命的前提下，根据蓄电池充电状态和电解液的温度，控制合理的充电电流，实现蓄电池的快速充电。（5）在仪表盘上即时发出蓄电池诊断和监控等信息，以及时提醒驾驶人。2、通用林荫大道轿车电源管理系统电路的分析图1是简化了的通用林荫大道轿车电源管理系统的基本电路原理图，配套的蓄电池电容量为80AH，

3、冷起动时能提供720A的强大电流，起动储备容量RC为133min。RC的概念是在蓄电池充足状况下以25A的电流放电，到端电压下降为10.5V时能持续的时间。2.1发电机特点及其输出电压的调节通用林荫大道车配装硅整流发电机，其三相交流发电机采用三角形绕组，与传统发电机的星形绕组形式相比，相电压提升1.73倍，发电机的功率得以增大，输出电流可高达155A，完全可满足电控装置及蓄电池的需要。采取专门的电源管理系统，最高发电机电压可增至15.9V，极大地提高了电容量和蓄电池的充电效率。发电机输出电压的调节，亦是通过磁场线圈的电流大小来控制的，电源管理系统根据蓄电池电容量、蓄电

4、池端电压等多项参数，合理调节充电电流的大小。其遵循下列状况进行电压调节。（1）BCM测量蓄电池端电压、电解液温度、蓄电池现有容量及放电电流等信息，以确定蓄电池充电电流的大小。BCM是多路传输局域网的一个装置，它检测出的数据与ECM通过Class-2串行数据线进行通讯。（2）发动机ECM控制一个5V的128Hz固定脉冲，进行脉宽调制信号的调制，即实现0—100%磁场电流占空比调节，来实现对发电机磁场电流的调节，以实现对其输出电压的控制。（3）正常情况下，维持对蓄电池的充电及向汽车整个电路系统供电，发电机的磁场电流占空比应在5%—95%变化。而占空比的0—5%用95—10

5、0%，只用于对发电机及网络系统的检测使用。发电机的输出电压与磁场电流占空比间的对应关系，如表1所示。2.2电流传感器及其工作原理表1发电机输出电压与磁场电流占空比间的对应关系发电机输出电压，V检测1111.5612.1212.6813.2513.8114.3714.9415.5检测磁场电流占空比0—5%10%20%30%40%50%60%70%80%90%95%以上电流传感器安装在蓄电池负极或正极上。电流传感器完全与蓄电池的粗搭铁电缆装置于一体，紧贴在蓄电池的负极上，它是一个霍尔式传感器，其产生的霍尔电压信号直接输入到BCM中。有的电流传感器是安装在蓄电池的正极电缆上

6、，虽然电流传感器安装在正极或负极上不同，但其工作原理是相同的，均是采取三线式的霍尔传感器，霍尔电压的高低与磁场、磁场电流成正比。当磁场电流不变时，产生的霍尔电压为磁场的单一函数，而磁场直接取决于蓄电池充放电电流的大小。3凌志430轿车电源管理系统电路的分析图2凌志430轿车的电源管理系统图凌志430亦采取电源管理系统，图2为凌志430轿车电源管理系统的组成图，其特点如下。（1）从图2中可见，电流传感器器与通用林荫大道轿车不同，是装置在蓄电池正极的，但亦是用霍尔传感器。（2）发电机磁场电流占空比的频率为150Hz而不是通用“林荫大道”轿车的128Hz，占空比的调节范围更

7、大，磁场下半场电流可从0A开始，一直调节到8A。（3）蓄电池电解液温度传感器，用于检测蓄电池电解液的温度，以限制在过高温度下的充电电流，能有效地延长和保护蓄电池内部极板的使用寿命。图3霍尔式电流传感器产生的电压U与蓄电池充放电电流I的关系（4）电流传感器产生的电压与蓄电池充放电电流的关系如图3所示。图3中横坐标电流有正、负值，分别表示蓄电池的充电电流及放电电流。当不充电和不放电时，电流传感器产生的基准电压为2.5V。4电压总是不足的故障分析一辆通用“林荫大道”轿车行驶近3万km，发现组合仪表中充电指示灯会点亮，且仪表盘的信息中心指示系统电压在11.9