內(nèi)裝式汽車發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器應(yīng)用及研發(fā)現(xiàn)狀

陳立東，王寶良，張小芹

（河北科技師范學院機電工程學院，河北 秦皇島 066600）

1 內(nèi)裝式汽車發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器的應(yīng)用現(xiàn)狀

汽車發(fā)電機內(nèi)裝式電壓調(diào)節(jié)器的主要功能是通過調(diào)整發(fā)電機激磁電流的大小，使發(fā)電機的輸出電壓不受發(fā)電機的轉(zhuǎn)速和負載變化的影響，保障發(fā)電機在汽車行駛過程中輸出電壓穩(wěn)定。其附加功能是通過調(diào)節(jié)器控制一個充電指示燈，當汽車點火開關(guān)接通，發(fā)動機未起動時，充電指示燈點亮；當發(fā)動機起動后，發(fā)電機正常發(fā)電時，指示燈熄滅，說明整車供電系統(tǒng)工作正常［1］。

現(xiàn)在市場上所說的多功能電壓調(diào)節(jié)器，是在保證上述基本功能的前提下，又增加了如下一些附加功能。

1）過流保護功能 當轉(zhuǎn)子線圈出現(xiàn)局部短路或全部短路時，調(diào)節(jié)器處于保護功能狀態(tài)，不造成損壞。當短路故障消除后能自動恢復工作 （該項技術(shù)源于博世產(chǎn)品）。

2）過熱保護功能 當發(fā)電機的溫度過高而導致調(diào)節(jié)器的溫度過高時 （一般設(shè)計為160℃），調(diào)節(jié)器會自動關(guān)斷，使發(fā)電機發(fā)電量減小或不發(fā)電，從而形成對調(diào)節(jié)器和發(fā)電機的保護功能；當溫度降低后，又自動恢復發(fā)電 （該項技術(shù)源于摩托羅拉產(chǎn)品）。

3）發(fā)電機轉(zhuǎn)子斷線指示功能 當發(fā)電機轉(zhuǎn)子斷線時，指示燈暗亮。

4）電壓調(diào)節(jié)值外控功能 調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)電壓值可由外電路微調(diào)。

5）欠壓或過壓報警功能 當發(fā)電機電壓低于13V或高于15V時，指示燈點亮，說明發(fā)電機出現(xiàn)故障。

6）軟啟動功能 當發(fā)電機的負載瞬間加大時（如開前照燈），發(fā)電機的輸出功率不立即加大，而是在3～5s內(nèi)逐漸加大。

7）定頻功能 調(diào)節(jié)器的工作頻率不受發(fā)電機轉(zhuǎn)速和負載變化的影響，由電壓調(diào)節(jié)器內(nèi)部的時鐘電路控制，一般設(shè)定在50～70Hz。

目前國產(chǎn)汽車發(fā)電機內(nèi)裝式電壓調(diào)節(jié)器，其基本功能一般做得都比較好。附加功能部分，前4項有些生產(chǎn)廠的產(chǎn)品已部分具備，后3項附加功能，因電路過于復雜，按目前國內(nèi)調(diào)節(jié)器生產(chǎn)企業(yè)的工藝水平，還難以做到。

發(fā)電機調(diào)節(jié)器的發(fā)展過程大致經(jīng)歷了4個階段，即第1代電磁式調(diào)節(jié)器，第2代分立元件調(diào)節(jié)器，第3代半導體集成電路調(diào)節(jié)器和第4代混合集成電路調(diào)節(jié)器。市場上主導產(chǎn)品為第3代和第4代調(diào)節(jié)器，但因車型不同仍有所差別。國內(nèi)轎車已全部采用引進技術(shù)的發(fā)電機，即全部采用第4代調(diào)節(jié)器；低檔載貨汽車和農(nóng)用車為降低成本，大部分采用第2代調(diào)節(jié)器；中高檔載貨汽車使用的調(diào)節(jié)器參差不齊，第2代、第3代和第4代調(diào)節(jié)器均有使用；客車由于用電器較多，其大功率發(fā)電機基本上采用穩(wěn)定性更高的第4代調(diào)節(jié)器。

產(chǎn)品來源由4方面構(gòu)成:①摩托羅拉和意法公司產(chǎn)品，如CS-M511；②日本和韓國產(chǎn)品；③臺資企業(yè)產(chǎn)品；④國內(nèi)企業(yè)產(chǎn)品。其中摩托羅拉、意法公司產(chǎn)品約占50%，日韓產(chǎn)品約占15%，臺資企業(yè)約占15%，國內(nèi)企業(yè)約占20%。其價格水平也相差較大，如歐系進口通用調(diào)節(jié)器需50～70元／只，國產(chǎn)的僅需15～20元／只，而對于大功率 （3kW以上）調(diào)節(jié)器，進口件則要在600元以上，國產(chǎn)的僅需50～60元。

經(jīng)過近20年來對發(fā)電機內(nèi)裝式調(diào)節(jié)器的研發(fā)，國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品無論從理論上、實踐上還是可靠性方面，都取得了很大進步，與國外的差距主要體現(xiàn)在高端產(chǎn)品上，尤其是在高可靠性調(diào)節(jié)器研發(fā)方面。目前，國內(nèi)交流發(fā)電機電壓調(diào)節(jié)器能夠保證基本的電壓調(diào)節(jié)功能，同時增加了一些附加功能，如過流保護功能、過熱保護功能、發(fā)電機轉(zhuǎn)子斷路指示功能及電壓調(diào)節(jié)器外控功能等，但一些特殊功能如軟啟動功能、定頻功能等由于電路過于復雜，國內(nèi)企業(yè)還難以實現(xiàn)。但給中低檔車配套的產(chǎn)品、載重車配套的28V的產(chǎn)品，國內(nèi)一些講信譽、有研發(fā)能力的生產(chǎn)廠家，其產(chǎn)品品質(zhì)是有保障的。

由于集成電路具有低的靜態(tài)功耗、寬的電源電壓范圍、寬的電源輸出擺幅、強的抗干擾能力，模擬與數(shù)字電路工藝兼容，使用比較廣泛。CMOS集成電路是一種較理想的控制電路，具有開關(guān)特性好、功耗小、壽命長、性能穩(wěn)定等優(yōu)點［2］，因此采用CMOS集成電路不僅可以減小調(diào)節(jié)器的體積，使其可以和交流發(fā)電機制作在一起，同時又提升了調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定性及整車供電品質(zhì)，有效延長了汽車電子設(shè)備的使用壽命，適應(yīng)了當前汽車交流發(fā)電機體積小而輸出功率大的發(fā)展趨勢。而真正的第4代集成電路調(diào)節(jié)器制造工藝非常嚴格，并且達到規(guī)?；a(chǎn)才能降低成本，只有具備相當專業(yè)技術(shù)水平、設(shè)備水平和規(guī)?；膶I(yè)廠家才能生產(chǎn)。

2 內(nèi)裝式發(fā)電機調(diào)節(jié)器的研究現(xiàn)狀

我國汽車產(chǎn)量近幾年增長迅速，零部件的產(chǎn)量和品質(zhì)都明顯增加和提高，進口車型零部件的國產(chǎn)化率也顯著提高。而汽車發(fā)電機內(nèi)裝式電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)品卻進展不快，主機配套80%的市場還被國外產(chǎn)品和外資企業(yè)產(chǎn)品占領(lǐng)，國內(nèi)企業(yè)份額只有20%。形成這樣的格局，主要有以下幾方面的原因。

1）國外開發(fā)汽車電子產(chǎn)品是在20世紀60年代中期，而我國引進或仿造國外的電子式電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)品是在20世紀80年代中期，研發(fā)時間上差了20年，無論是理論研究，還是實踐經(jīng)驗都不足。

2）20世紀80年代中期，國內(nèi)很多科研機構(gòu)、電子工廠 （包括部分軍工廠）都投入到汽車電子產(chǎn)品的研發(fā)，其中包括內(nèi)裝式電壓調(diào)節(jié)器產(chǎn)品，但絕大多數(shù)都中途停止，未能堅持下來。其原因有二:一是參與研發(fā)的都是微電子工程師，他們對汽車電器的技術(shù)要求了解不多，對汽車在行駛中可能出現(xiàn)的異?，F(xiàn)象估計不足，設(shè)計出的產(chǎn)品在實驗室能通過，但裝到汽車上就損壞；二是當時國產(chǎn)元器件的品質(zhì)不過關(guān)，不適應(yīng)在汽車發(fā)電機這樣惡劣的環(huán)境中使用。連續(xù)失敗和產(chǎn)品小、價值低等原因，使這些國營大廠和科研機構(gòu)逐步退出了這個市場。

3）目前國內(nèi)生產(chǎn)電壓調(diào)節(jié)器的企業(yè)，大多是新建或轉(zhuǎn)型過來的，企業(yè)技術(shù)力量薄弱是一個普遍現(xiàn)象，加之企業(yè)的決策者不注重對技術(shù)力量的培養(yǎng)和科研投入，便形成了只會仿造，不會創(chuàng)造的局面。目前國內(nèi)大多數(shù)生產(chǎn)電壓調(diào)節(jié)器的企業(yè)，其產(chǎn)品還是仿造國外20世紀80年代初期的水平。為跟上市場潮流，在廠房建設(shè)、設(shè)備改造、實驗設(shè)備更新以及企業(yè)管理、認證等方面，都投入很大，產(chǎn)品品質(zhì)也有明顯提高。但因產(chǎn)品的技術(shù)落后，仍滿足不了現(xiàn)在整車配套要求，企業(yè)技術(shù)力量不足、水平不高和決策者對該產(chǎn)品的技術(shù)含量認識不足，是該產(chǎn)品品質(zhì)上不去的主要原因。

4）除上述調(diào)節(jié)器生產(chǎn)廠自身因素外，個別權(quán)利部門的偏見，也影響了該產(chǎn)品的國產(chǎn)化進程。如原秦皇島市昌黎儀器廠 （一個校辦工廠），自1993年給一汽配套外接式電壓調(diào)節(jié)器，到2001年止，總量約為40萬只，售后服務(wù)退貨不足百只，被當時一汽配套處主管技術(shù)的處長稱之為具有國際水平的產(chǎn)品，定為出口車、軍車必裝產(chǎn)品。但當汽車轉(zhuǎn)型，把調(diào)節(jié)器改成發(fā)電機內(nèi)裝式產(chǎn)品后，有關(guān)部門明確規(guī)定只能用進口的，不能用國產(chǎn)的，致使這一好的產(chǎn)品退出了一汽載重車配套市場。

5）價格的不合理，也是該產(chǎn)品國產(chǎn)化進程的一大障礙。前面已經(jīng)提到，功能一樣的同類產(chǎn)品，進口的價格在50～70元，而國產(chǎn)的僅為15～20元，不但品質(zhì)要求不能降低，而且還必須承擔售后服務(wù)的費用以及大量拖欠貨款等，這就嚴重地制約了注重產(chǎn)品品質(zhì)、誠實守信的調(diào)節(jié)器生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展。

汽車發(fā)電機內(nèi)裝式電壓調(diào)節(jié)器，因國內(nèi)生產(chǎn)廠家眾多，魚目混雜，真?zhèn)坞y辨，未形成公認品牌，各主機廠為選擇一個好的產(chǎn)品也付出了很大的代價。因此，行業(yè)內(nèi)對該產(chǎn)品具有一種談虎色變的感覺。在目前，消除人們對該產(chǎn)品的心理障礙，比提高產(chǎn)品品質(zhì)更難。

［1］麻友良.汽車電器與電子控制系統(tǒng)［M］.機械工業(yè)出版社，2002.

［2］王基石，寧江華，丁召.一種單片式CMOS汽車電子調(diào)節(jié)器［J］. 現(xiàn)代電子技術(shù)， 2010， 320 （9）:164-166.