凯迪拉克CTS智能充电系统工作原理与电路分析

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[size=13.8461542129517px]上海通用凯迪拉克CTS高级乘用轿车配有智能充电管理系统，该系统可以根据车辆的运行状况，自动调节发电机的输出电压，并根据蓄电池情况，自动调节发动机怠速，调节车辆用电负荷，从而使车辆充电系统运行更加安全。该系统包括两大部分：发电机电压调节控制系统和电力管理系统。

[size=13.8461542129517px]一、发电机电压调节控制(RVC)系统：
1.基本原理：

凯迪拉克CTS3.6L(LY7)发动机配备了发电机电压调节控制系统。该系统可根据充电状态和蓄电池温度，更精确地控制蓄电池的充电电压。电压调节控制系统的主要部件包括新型电压调节器、仪表板集成模块(DIM)和发动机控制模块(ECM)。电压调节器使用发电机L端子电路上的脉宽调制信号(并非ECM的5V参考电压信号)来确定发电机的输出电压。ECM控制至电压调节器的脉宽调制信号，并对发电机L端子和F端子进行诊断，以及反馈发电机F端子至仪表板集成模块的信号。仪表板集成模块根据蓄电池电压和内部校准值，计算蓄电池的充电状态和蓄电池温度的估计值。

当仪表板集成模块确定蓄电池所需电压后，发送信息至ECM。该信息内容是脉宽调制信号的占空比应设置的最佳值。在发电机闭环控制回路中使用了电压调节控制后，可以将蓄电池电压从13.4V(蓄电池温度高于70℃且充电状态在95%以上时)改变至14.9V(蓄电池温度低于-30℃且蓄电池充电状态在65%以下时)。如果出现故障，电压调节控制系统无法对发电机进行控制，电压调节器会将蓄电池电压默认为13.9V，其功能如同一个普通的发电机。

发电机是：提供操作电气系统的电压并给蓄电池充电的。当发动机驱动转子时产生磁场旋转，在于定子绕组中产生交流电压，交流电压由整流器转换为直流并供给蓄电池及所连接的电气系统。当发动机运行时，ECM发送脉宽调制信号至电压调节器。使发电机电压调节器根据接收到的脉宽调制信号来控制整流器至转子的电流，进而控制发电机输出的电压。

脉宽调制信号在12-88%之间变化。脉宽调制信号的占空比越低，发电机的输出电压越低。在12%以下和88%以上时,电压调节器默认为13.9V。发电机是自起动的，不需要L端子电路上的电压来启动蓄电池充电。这也意味着不能够使用故障诊断仪将发电机关闭。当电压调节器检测到充电系统故障时,将使发电机L端子电路搭铁，发信号通知ECM有故障存在。ECM还能监测发电机磁场占空比信号电路是否正常。

2.故障监控：

(1)当下列情况发生时，组合仪表启亮充电指示灯:

a、ECM检测到发电机输出电压低于11V或者高于16V，会发送请求启亮充电指示灯的Class2信息至组合仪表。

b、组合仪表确定系统电压低于11V或者高于16V，自动从仪表板集成模块(DIM)收到Class2信息，指示系统电压异常。

c、组合仪表在每个点火循环开始时执行显示测试，启亮指示灯约3s。

(2)当下列情况发生时，组合仪表将在驾驶员信息中心启亮相应的故障指示灯:

a、当ECM检测到发电机输出故障时，组合仪表从ECM收到Class2信息，得到请求启亮指示灯信号。组合仪表将在驾驶员信息中心将启亮“BATTERY NOTCHARGING(蓄电池未充电)-7”故障指示灯。

b、当为了减少充电系统负载，仪表板集成模块减少或者禁止运行一些车辆系统时，组合仪表将从DIM收到class2信息，得到请求启亮指示灯。组合仪表将在驾驶员信息中心启亮“BATTERY SAVERACTIVE(蓄电池节电器启动)-27”故障指示灯。

c、当组合仪表确定系统电压大于16V时，组合仪表将从仪表板集成模块(DIM)收到Class2信息，指示系统充电电压异常。组合仪表将在驾驶员信息中心启亮“BATTERYVOLTAGEHIGH(蓄电池电压过高)-8”故障指示灯。

d、当组合仪表确定了系统电压低于11V时，组合仪表将从仪表板集成模块(DIM)收到Class 2信息，指示系统电压异常。组合仪表将在驾驶员信息中心启亮“BATTERY VOLTAGELOW(蓄电池电压过低)-6”指示灯。

e、当ECM检测到发电机输出故障时，组合仪表将从ECM收到Class2信息,得到请求启亮指示灯信号。组合仪表将在驾驶员信息中心启壳“SERVICECHARGlNG SYS(维修充电系统)-102”故障指示灯。

二、电力管理系统：

电力管理系统(EPM)用来监测和控制充电系统,并通过警报通知驾驶员充电系统中存在的问题。电力管理系统可以改善蓄电池充电状态、延长蓄电池的使用寿命、并且管理系统中的电气负载，使发电机输出获得最大的使用效率。电力管理也被称为“负荷管理”或“减负荷”。

三、电力管理具有下列3个功能:

(1)监测蓄电池电压，估计蓄电池充电状态；

(2)采取校正措施，提高怠的速转速、减少系统电气负载；

(3)执行诊断并通知驾驶员充电系统的工况；

只要仪表板集成模块(DIM)激活(即运行电力管理运算法)，其中包括发动机运行、钥匙接通、附件模式和保持型附件电源(RAP)。在此期间，仪表板集成模块将根据蓄电池电压、估计的净A·h数、电池容量、初始充电状态和估计的蓄电池温度不断，估算蓄电池充电状态。估计蓄电池的温度，是根据钥匙断开的时间、发动机运行的时间、以及从ECM进气温度或者空调系统车外空气温度提供的温度读数计算而得来！