別克英朗電源管理系統(tǒng)簡介

◆文/湖北 熊榮華

別克英朗電源管理系統(tǒng)簡介

◆文/湖北 熊榮華

近日，湖南讀者吳丹檢修了一輛別克英朗兩廂轎車，有些技術問題比較困惑。因為網上說英朗發(fā)電量由電流傳感器、車身模塊、發(fā)動機模塊管理，許多電路的電源及全車的模塊都是由電源模式主控模塊控制，吳丹在電路圖中沒有找到這個模塊。他還提到，現在的書本中關于電源管理系統(tǒng)的講解都比較陳舊，所以請熊榮華老師專門講解電源管理電路中車身模塊、發(fā)動機模塊、電流傳感器是如何來管理充電和用電的。

熊榮華

(本刊專家委員會委員)

武漢“五一車務”汽車維修連鎖公司資深管理與技術培訓專家、湖北交通職業(yè)技術學院楚天技能名師、武漢科技大學與江漢大學汽車專業(yè)客座教授、汽車質量與機件事故權威鑒定專家、楚天交通廣播92.7電臺汽車疑難故障現場解答專家。

車輛的電源模式主控模塊對于別克英朗來說，就是車身控制模塊(BCM)。發(fā)電機發(fā)電量由電流傳感器、車身模塊、發(fā)動機模塊來配合管理，新車型多見這種電源管理模式。

電源管理系統(tǒng)用于監(jiān)測和控制充電系統(tǒng)并發(fā)出診斷信息，提醒駕駛員蓄電池和發(fā)電機的可能故障。圖1中的電源管理系統(tǒng)主要利用已有的車載電腦功能使發(fā)電機效率最大化并管理負載，改善蓄電池充電狀態(tài)和壽命，使系統(tǒng)對燃油經濟性的影響降到最小。電源管理系統(tǒng)主要執(zhí)行3個功能：①監(jiān)測蓄電池電壓并估計蓄電池狀態(tài)；②通過提高怠速轉速和調節(jié)穩(wěn)定電壓采取校正動作；③進行診斷并提醒駕駛員。

電源管理系統(tǒng)在點火開關置于ON或OFF位置時，估計蓄電池狀態(tài)；在點火開關置于OFF位置時，測量開路電路的電壓以確定蓄電池的充電狀態(tài)。充電狀態(tài)是蓄電池的酸濃度和內阻的函數。蓄電池停止工作數小時后，通過讀取蓄電池開路電路的電壓估計充電狀態(tài)。

充電狀態(tài)可作為診斷工具告知顧客或經銷商蓄電池的狀態(tài)。點火開關置于ON位置時，基于調整的凈安培小時數、蓄電池容量、初始充電狀態(tài)和溫度，利用算法持續(xù)估算充電狀態(tài)；在運行時，蓄電池放電程度主要由與蓄電池一體化的蓄電池電流傳感器通過獲取凈安培小時數而確定。

此外，電源管理功能用于執(zhí)行穩(wěn)定電壓控制，改善蓄電池充電狀態(tài)、蓄電池壽命和燃油經濟性。具體途徑是運用關于蓄電池充電狀態(tài)和溫度的知識，將充電電壓設置為不損害蓄電池壽命的最佳充電電壓。

充電系統(tǒng)的原理說明與操作分為三個部分：第一部分說明充電系統(tǒng)的部件和它們集成的電源管理；第二部分說明充電系統(tǒng)的操作；第三部分說明儀表板組合儀表充電指示燈的操作、駕駛員信息中心信息和電壓表操作。

一、充電系統(tǒng)部件

1.發(fā)電機是可維修的部件，如果診斷出發(fā)電機故障必須將它作為一個總成更換。發(fā)動機傳動皮帶驅動發(fā)電機，當轉子旋轉時，它將使定子繞組產生交流電(AC)，交流電壓通過一系列二極管整流，整流電壓轉換成直流電(DC)供車輛電氣系統(tǒng)使用，以維持電氣負載和蓄電池充電。

電壓調節(jié)器與發(fā)電機控制裝置集成一體，控制著發(fā)電機的輸出，是不可維修的。電壓調節(jié)器控制供給轉子的電流量。如果發(fā)電機磁場控制電路出現故障，則發(fā)電機默認輸出電壓為13.8V。

2.車身控制模塊是一個GMLAN裝置，它與發(fā)動機控制模塊(ECM)和儀表板組合儀表通信進行電源管理操作。車身控制模塊確定發(fā)電機輸出并發(fā)送信息到發(fā)動機控制模塊，以控制發(fā)電機接通信號電路。它監(jiān)測來自發(fā)動機控制模塊的發(fā)電機磁場占空比信號電路信息以控制發(fā)電機；監(jiān)測蓄電池電流傳感器、蓄電池正極電壓電路并估計蓄電池溫度以確定蓄電池充電狀態(tài)，車身控制模塊進行怠速提高。

3.蓄電池電流傳感器是一個可維修的部件，它在蓄電池處與蓄電池負極電纜連接。蓄電池電流傳感器是一個三線式霍爾效應電流傳感器。蓄電池電流傳感器監(jiān)測蓄電池電流，直接輸入到車身控制模塊中。它產生一個128Hz、占空比為0～100%的5V脈沖寬度調制(PWM)信號。正常的占空比在5%～95%之間。0～5%和95%～100%之間的占空比用于診斷。

4.發(fā)動機控制模塊將發(fā)電機接通信號發(fā)送至發(fā)電機以打開調節(jié)器。發(fā)電機電壓調壓器通過控制轉子的電流從而控制輸出電壓。轉子電流與調節(jié)器供給的電脈沖寬度成正比。發(fā)動機啟動后，調節(jié)器通過內部導線檢測定子上的交流電壓從而感測發(fā)電機的轉動，一旦發(fā)動機運轉，調節(jié)器通過控制脈沖寬度來改變勵磁電流。這就能調節(jié)發(fā)電機輸出電壓，使蓄電池正常充電以及電氣系統(tǒng)正常運行。發(fā)電機磁場占空比端子內部連接到電壓調節(jié)器，外部連接到發(fā)動機控制模塊。電壓調節(jié)器檢測到充電系統(tǒng)故障時，將搭鐵該電路以發(fā)送存在故障的發(fā)動機控制模塊信號，發(fā)動機控制模塊監(jiān)測發(fā)電機磁場占空比信號電路并接收基于車身控制模塊信息而作出的控制指令。

5.充電系統(tǒng)出現故障時，儀表板組合儀表會提醒用戶。有兩種提醒方式，充電指示燈和駕駛員信息中心顯示“SERVICE BATTERY CHARGING SYSTEM(維修蓄電池充電系統(tǒng))”(如裝備)。

二、充電系統(tǒng)的運行

充電系統(tǒng)的目的在于保持蓄電池充電和車輛負載。有6種操作模式，分別是蓄電池硫化模式、充電模式、燃油經濟性模式、前照燈模式、啟動模式和電壓下降模式。

發(fā)動機控制模塊通過發(fā)電機接通信號電路控制發(fā)電機。發(fā)動機控制模塊通過發(fā)電機磁場占空比信號電路監(jiān)測發(fā)電機性能。信號是一個128Hz的脈寬調制(PWM)信號，占空比為0～100%。正常的占空比在5%～95%之間。0～5%和95%～100%之間的占空比用于診斷。表1顯示發(fā)電機的受控占空比和輸出電壓。

發(fā)電機通過發(fā)電機磁場占空比信號電路向發(fā)動機控制模塊提供發(fā)電機電壓輸出的反饋信號，該信息發(fā)送到車身控制模塊。信號是一個128Hz、占空比為0～100%的脈寬調制信號，正常的占空比在5%～99%之間，0～5%之間和100%用于診斷。

三、蓄電池硫化模式

當轉換的發(fā)電機輸出電壓連續(xù)45min低于13.2V時，車身控制模塊將進入此模式。出現此情況時車身控制模塊將進入充電模式2～3min，然后根據電壓要求，車身控制模塊將確定進入哪一個模式。

1.充電模式

滿足以下狀況之一時，車身控制模塊進入“Charge Mode(充電模式)”：①雨刮器接通并持續(xù)3s；②暖風、通風和空調系統(tǒng)控制單元感測到GMLAN(氣候控制電壓提高模式請求)屬實，高速冷卻風扇、后除霧器和暖風、通風和空調系統(tǒng)高速鼓風機操作會導致車身控制模塊至進入充電模式；③估計的蓄電池溫度低于0℃(32℉)；④蓄電池充電狀態(tài)低于80%；⑤車速大于145km/ h；⑥電流傳感器出現故障；⑦確定系統(tǒng)電壓低于12.56V。

符合上述任一條件，系統(tǒng)將發(fā)電機目標輸出電壓設置在13.9～15.5V之間，視蓄電池充電狀態(tài)和估計的蓄電池溫度而定。

2.燃油經濟性模式

當估計的蓄電池溫度至少為0℃(32℉)，但是低于或等于80℃(176℉)，計算的蓄電池電流小于15A并大于-8A且蓄電池充電狀態(tài)大于或等于80%時，車身控制模塊將進入“Fuel Economy Mode(燃油經濟性模式)”。發(fā)電機的目標輸出電壓是蓄電池開路電壓并可在12.5～13.1V之間。當出現上述任一條件時，車身控制模塊將退出此模式并進入“充電模式”。

表1 發(fā)電機的受控占空比和輸出電壓

3.前照燈模式

當前照燈(遠光或近光)打開時，車身控制模塊將進入“Headlamp Mode(前照燈模式)”，電壓在13.9～14.5V之間調節(jié)。

4.啟動模式當發(fā)動機啟動時，車身控制模塊設置發(fā)電機的目標輸出電壓為14.5V并持續(xù)30s。

5.電壓下降模式

當計算的環(huán)境溫度高于0℃(32℉)時，車身控制模塊將進入“Voltage Reduction Mode(電壓下降模式)”。計算的蓄電池電流小于1A和大于-7A，且發(fā)電機磁場占空比小于99%，它的發(fā)電機目標輸出電壓是12.9V。一旦滿足“充電模式”標準，車身控制模塊將退出該模式。

6.儀表板組合儀表與充電指示燈的操作

以下一種或多種情況發(fā)生時，儀表板組合儀表點亮充電指示燈，并在駕駛員信息中心(如裝備)顯示警告信息：①發(fā)動機控制模塊檢測到發(fā)電機輸出電壓低于11V或高于16V，儀表板組合儀表從發(fā)動機控制模塊接收到一條請求點亮的GMLAN信息；②儀表板組合儀表確定系統(tǒng)電壓連續(xù)30s以上低于11V或高于16V，儀表板組合儀表接收到來自車身控制模塊的GMLAN信息，表明系統(tǒng)電壓范圍出現問題；③儀表板組合儀表在每個點火循環(huán)開始時執(zhí)行顯示測試，指示燈點亮約3s，顯示信息“BATTERY NOT CHARGING SERVICE CHARGING SYSTEM(蓄電池不充電，維修充電系統(tǒng))”或“SERVICE BATTERY CHARGING SYSTEM(維修蓄電池充電系統(tǒng))”；④車身控制模塊和發(fā)動機控制模塊將一條串行數據信息發(fā)送到駕駛員信息中心，顯示信息“BATTERY NOT CHARGING SERVICE CHARGING SYSTEM(蓄電池不充電，請維修充電系統(tǒng))”或“SERVICE BATTERY CHARGING SYSTEM(維修蓄電池充電系統(tǒng))”，當充電系統(tǒng)故障碼為當前故障碼時該信息受令顯示，當該故障碼的清除條件被滿足時該信息顯示消失。