汽車充電系統(tǒng)的故障診斷

溫州好德寶汽車服務(wù)有限公司葉友

1 汽車充電系統(tǒng)的功能與組成

汽車上裝有大量的用電設(shè)備，例如起動機、燈光系統(tǒng)、后窗加熱系統(tǒng)及導航系統(tǒng)。充電系統(tǒng)為這些用電設(shè)備提供電能，同時還為蓄電池充電。充電系統(tǒng)通常由發(fā)動機、發(fā)電機、蓄電池、點火開關(guān)和充電警告燈組成。發(fā)電機由發(fā)動機驅(qū)動，所產(chǎn)生的電能輸送給用電器，發(fā)電機輸出電量的多少取決于用電器的電量消耗和蓄電池的電量虧損。一般來說，發(fā)電機至少要輸出100A的電流才能滿足所有車載用電器的工作及為完全放電的蓄電池充電。蓄電池充滿電后，如果車上的用電器全部關(guān)閉，發(fā)電機的輸出電流幾乎為零。如果車上有用電器在工作，則發(fā)電機向蓄電池輸出的能量相應(yīng)減少，如圖1所示，鼓風機工作時發(fā)電機流向蓄電池的充電量小，鼓風機不工作時充電量大。

2 充電系統(tǒng)故障診斷

如果發(fā)動機出現(xiàn)無法起動，或起動后充電指示燈常亮的情況，很可能是充電系統(tǒng)出現(xiàn)了問題。充電系統(tǒng)的故障可能位于以下部件：蓄電池、發(fā)電機和電纜等處。通常在診斷開始前應(yīng)先閱讀維修手冊，了解充電系統(tǒng)的診斷操作和系統(tǒng)參數(shù)。

圖1不同負載下和蓄電池充電量

2.1 發(fā)電機的結(jié)構(gòu)組成

發(fā)電機是電能的輸出端，是整個充電系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。發(fā)電機一般有3個接線端，如圖2所示，其中正極輸出端（B+）與蓄電池正極相連；轉(zhuǎn)子勵磁電壓控制端（D+）連接勵磁繞組用于控制轉(zhuǎn)子的磁場強度，進而控制發(fā)電機的輸出電壓；第3個是發(fā)電機負極接地端（D-）。

圖2 發(fā)電機的端子及功能

2.2 充電指示燈

當點火鑰匙轉(zhuǎn)到“ON”擋但發(fā)動機未起動或發(fā)動機工作時的充電指示燈狀態(tài)可以幫助判斷充電系統(tǒng)的故障類型。充電指示燈可能的狀況有以下4種。

（1）充電指示燈在發(fā)電機預激勵階段正常點亮（常亮），發(fā)動機起動后，低轉(zhuǎn)速時充電指示燈依然點亮，轉(zhuǎn)速提高后熄滅。

（2）充電指示燈在發(fā)電機預激勵階段正常點亮（常亮），發(fā)動機起動后亮度減弱，但持續(xù)點亮。

（3）充電指示燈在發(fā)電機預激勵階段正常點亮（常亮），但亮度低，發(fā)動機起動后，低轉(zhuǎn)速時充電指示燈依然點亮，轉(zhuǎn)速提高后熄滅。

（4）充電指示燈在發(fā)電機預激勵階段和發(fā)動機起動后均保持熄滅狀態(tài)。

以上情況均可能由發(fā)電機故障引起，第3和第4種情況也有可能因線路連接不良引起。對于第4種情況，可能是充電指示燈或充電指示燈線路損壞。根據(jù)充電指示燈的狀態(tài)對可能的故障點進行預判，然后有針對性地開展進一步檢測。

2.3 檢查發(fā)電機的輸出電流

發(fā)電機的輸出電流（充電電流）必須足夠高，以滿足用電器需求。對發(fā)電機輸出電流進行檢測的方法如下。

（1）首先找出與發(fā)電機最低輸出電流相對應(yīng)的發(fā)電機或者發(fā)動機轉(zhuǎn)速，該信息一般標在發(fā)電機端蓋上，如圖3所示，第一個數(shù)值14V表示發(fā)電機的輸出電壓，第二個數(shù)值表示發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為1800r/min（或發(fā)動機轉(zhuǎn)速在750r/min）時的輸出電流應(yīng)不小于17A，第三個數(shù)值表示發(fā)電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為6000r/min（或發(fā)動機轉(zhuǎn)速在2500r/min）時的輸出電流應(yīng)不小于85A。

（2）將測試儀和蓄電池連接。

（3）起動發(fā)動機，提高發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

圖3 發(fā)電機端蓋信息

（4）將測試儀電壓設(shè)置到大約13.5V，使發(fā)電機承受負載。

（5）使用電流鉗測量發(fā)電機的輸出電流，對比標準值，看是否符合要求。

如果發(fā)電機的輸出電流不符合要求，且正負極連接均正常，則發(fā)電機可能有故障。如圖4所示，當發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高到2 500 r/min，測試儀負載電壓接近13.5V，此時測量的發(fā)電機輸出電流為90.2A，大于最低標準電流85A，說明發(fā)電機工作正常。

圖4 實測發(fā)電機輸出電流

2.4 檢查發(fā)電機輸出電壓

發(fā)電機的輸出電壓必須足夠高，但不能過高，可按下列步驟檢查發(fā)電機的輸出電壓。

（1）查詢維修手冊，了解發(fā)電機的正常輸出電壓范圍，本文闡述的發(fā)電機正常輸出電壓范圍為13.8 V～14.5 V。

（2）起動發(fā)動機。

（3）將發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持在2000r/min，測量此時發(fā)電機B+端和發(fā)電機外殼（負極接地）間的電壓，如圖5所示。

圖5 實測發(fā)電機輸出電壓

（4）將測得的電壓與標準值進行對比，查看是否正常。如果實測值不在標準范圍之內(nèi)，且正負極連接均正常，則發(fā)電機可能有故障。

2.5 檢查正極線路

如果發(fā)電機的輸出電流或輸出電壓不正常，則應(yīng)對發(fā)電機的正極線路進行檢查，方法如下。

（1）起動發(fā)動機，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高到2 000 r/min。

（2）啟動測試儀，將電壓設(shè)為13.5V。

（3）如圖6所示，將萬用表調(diào)到電壓擋，表筆跨接于發(fā)電機B+端和蓄電池正極端檢測電壓，正常情況下該電壓應(yīng)低于0.3V。

如果萬用表的讀數(shù)高于0.3V，則需要對發(fā)電機B+端到蓄電池正極端的線路做進一步檢查。

圖6 實測發(fā)電機正極線路

2.6 檢查搭鐵線路

汽車的車身或車架與蓄電池的負極相連，這稱為搭鐵。由于車身、車架多為導電的金屬材料，因此用電器負極可直接與車身或車架相連。如果搭鐵存在問題，不僅充電系統(tǒng)的工作會受影響，其他系統(tǒng)也會受影響。檢查接地線路好壞的操作如下。

（1）起動發(fā)動機，將發(fā)動機轉(zhuǎn)速提高到2 000 r/min。

（2）啟動測試儀，將電壓設(shè)為13.5V。

（3）如圖7所示，將萬用表調(diào)到電壓擋，表筆跨接于發(fā)電機外殼和蓄電池負極端檢測電壓，正常情況下該電壓應(yīng)低于0.3V。

圖7 實測發(fā)電機搭鐵線路電壓

如果萬用表的讀數(shù)高于0.3V，則需要對發(fā)電機搭鐵線路作進一步檢查。

2.7 檢查蓄電池內(nèi)阻

蓄電池的內(nèi)阻需要通過計算得出，根據(jù)內(nèi)阻的大小，可評估蓄電池性能狀態(tài)。蓄電池的最大允許內(nèi)阻在維修手冊中可以查到，或由公式“蓄電池的最大允許內(nèi)阻=2.5/ 最大冷起動電流”求得，獲取蓄電池實際內(nèi)阻的方法如下。

（1）確保蓄電池為充滿電狀態(tài)。

圖8 實測發(fā)電機輸出電流

（2）測量蓄電池的源電壓（US）和端電壓（UT）。

（3）計算蓄電池內(nèi)阻造成的壓降（Uri=US-UT）。

（4）測量負載電流（I）。

（5）計算蓄電池內(nèi)阻（Ri=Uri/I）。

如果蓄電池的內(nèi)阻超出正常范圍很大，則應(yīng)該更換。

測量源電壓US，即點火開關(guān)在“OFF”擋時蓄電池兩端的電壓，US=13V；測量端電壓，即點火開關(guān)打到“ON”擋，同時打開大燈開關(guān)點亮大燈，此時測得蓄電池兩端的電壓UT=12.6V；蓄電池內(nèi)阻造成的電壓降為源電壓和端電壓的差值，Uri=US-UT=0.4V；用電流鉗測量蓄電池輸出電流，如圖8所示，I=8A；計算蓄電池內(nèi)阻Ri=Uri/I=0.4V/8A=0.05Ω；而蓄電池的最大允許內(nèi)阻為0.0038Ω（該蓄電池冷起動電流為650A），可見實測內(nèi)阻大于最大允許值，該蓄電池性能不符合要求。

3 結(jié)語

汽車充電系統(tǒng)的故障可由充電指示燈狀況來判斷，然后通過檢測發(fā)電機的輸出電壓、輸出電流、正極線路和接地線路及蓄電池的內(nèi)阻來確定故障所在。