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求凱迪拉克CTS智能充電系統(tǒng) 工作原理與電路分析??

提問者:longjuan1232013-10-22 00:00

最佳答案

上海通用凱迪拉克CTS高級乘用車配有智能充電管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以根據(jù)車輛的運(yùn)行狀況,自動調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)的輸出電壓;并根據(jù)蓄電池情況,自動調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)怠速,調(diào)節(jié)車輛用電負(fù)荷,從而使車輛充電系統(tǒng)運(yùn)行更加安全。該系統(tǒng)包括兩大部分:發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)和電力管理系統(tǒng),系統(tǒng)電路如圖1所示。一、發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)控制(RVC)系統(tǒng) 1.基本原理凱迪拉克CTS 3.6L(LY7)發(fā)動機(jī)配備了發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可根據(jù)充電狀態(tài)和蓄電池溫度,更精確地控制蓄電池的充電電壓。電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的主要部件包括新型電壓調(diào)節(jié)器、儀表板集成模塊(DIM) 和發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)。電壓調(diào)節(jié)器使用發(fā)電機(jī)L 端子電路上的脈寬調(diào)制信號(并非ECM的5V參考電壓信號)來確定發(fā)電機(jī)的輸出電壓。ECM控制至電壓調(diào)節(jié)器的脈寬調(diào)制信號,并對發(fā)電機(jī)L 端子和F 端子進(jìn)行診斷,以及反饋發(fā)電機(jī) F 端子至儀表板集成模塊的信號。儀表板集成模塊根據(jù)蓄電池電壓和內(nèi)部校準(zhǔn)值,計(jì)算蓄電池的充電狀態(tài)和蓄電池溫度的估計(jì)值。當(dāng)儀表板集成模塊確定蓄電池所需電壓后,發(fā)送信息至ECM。該信息內(nèi)容是:脈寬調(diào)制信號的占空比應(yīng)設(shè)置的最佳值。在發(fā)電機(jī)閉環(huán)控制回路中使用了電壓調(diào)節(jié)控制后,可以將蓄電池電壓從13.4 V(蓄電池溫度高于70℃且充電狀態(tài)在95%以上)改變至14.9 V(蓄電池溫度低于-30℃且蓄電池充電狀態(tài)在65%以下)。如果出現(xiàn)故障,電壓調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)無法對發(fā)電機(jī)進(jìn)行控制,電壓調(diào)節(jié)器會將蓄電池電壓默認(rèn)為13.9V,其功能如同一個(gè)普通的發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)提供操作電氣系統(tǒng)的電壓并給蓄電池充電。當(dāng)發(fā)動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)子時(shí),磁場旋轉(zhuǎn),在定子繞組中產(chǎn)生交流電壓,交流電壓由整流器轉(zhuǎn)換為直流并供給蓄電池所連接的電氣系統(tǒng)。發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí),ECM發(fā)送脈寬調(diào)制信號至電壓調(diào)節(jié)器。發(fā)電機(jī)電壓調(diào)節(jié)器根據(jù)接收到的脈寬調(diào)制信號,控制流至轉(zhuǎn)子的電流,進(jìn)而控制輸出電壓。脈寬調(diào)制信號在12 ~88% 之間變化。脈寬調(diào)制信號的占空比越低,發(fā)電機(jī)的輸出電壓越低。在12% 以下和88% 以上時(shí),電壓調(diào)節(jié)器默認(rèn)為13.9 V。發(fā)電機(jī)是自起動的,不需要L端子電路上的電壓來啟動蓄電池充電。這也意味著不能夠使用故障診斷儀將發(fā)電機(jī)關(guān)閉。當(dāng)電壓調(diào)節(jié)器檢測到充電系統(tǒng)故障時(shí),將使發(fā)電機(jī)L端子電路搭鐵,發(fā)信號通知ECM有故障存在。ECM還監(jiān)測發(fā)電機(jī)磁場占空比信號電路是否正常。2.故障監(jiān)控(1)當(dāng)下列情況發(fā)生時(shí),組合儀表啟亮充電指示燈:1)ECM檢測到發(fā)電機(jī)輸出電壓低于11V或者高于16V,會發(fā)送請求啟亮指示燈的Class 2信息至組合儀表。2)組合儀表確定系統(tǒng)電壓低于11V或者高于16V,從儀表板集成模塊(DIM)收到Class 2 信息,指示系統(tǒng)電壓異常。3)組合儀表在每個(gè)點(diǎn)火循環(huán)開始時(shí)執(zhí)行顯示測試,啟亮指示燈約3s。(2)當(dāng)下列情況發(fā)生時(shí),組合儀表將在駕駛員信息中心啟亮相應(yīng)的指示燈:1)當(dāng)ECM檢測到發(fā)電機(jī)輸出故障時(shí),組合儀表從ECM收到Class 2 信息,得到請求啟亮指示。組合儀表將在駕駛員信息中心將啟亮“BATTERY NOT CHARGING(蓄電池未充電)-7”指示燈。2)當(dāng)為了減少充電系統(tǒng)負(fù)載,儀表板集成模塊減少或者禁止運(yùn)行一些車輛系統(tǒng)時(shí),組合儀表將從DIM收到class 2信息,得到請求啟亮指示。組合儀表將在駕駛員信息中心啟亮“BATTERY SAVER ACTIVE (蓄電池節(jié)電器啟動)- 27”指示燈。3)當(dāng)組合儀表確定系統(tǒng)電壓大于16V時(shí),組合儀表將從儀表板集成模塊(DIM) 收到Class 2 信息,指示系統(tǒng)電壓異常。組合儀表將在駕駛員信息中心啟亮“BATTERY VOLTAGE HIGH (蓄電池電壓過高)- 8”指示燈。4)當(dāng)組合儀表確定了系統(tǒng)電壓低于11V時(shí),組合儀表將從儀表板集成模塊(DIM) 收到Class 2 信息,指示系統(tǒng)電壓異常。組合儀表將在駕駛員信息中心啟亮“BATTERY VOLTAGE LOW (蓄電池電壓過低)- 6”指示燈。5)當(dāng)ECM檢測到發(fā)電機(jī)輸出故障時(shí),組合儀表將從ECM收到Class 2 信息,得到請求啟亮指示。組合儀表將在駕駛員信息中心啟亮“SERVICE CHARGING SYS(維修充電系統(tǒng))- 102”指示燈。二、電力管理系統(tǒng)電力管理系統(tǒng)(EPM)用來監(jiān)測和控制充電系統(tǒng),并通過警報(bào)通知駕駛員充電系統(tǒng)中存在的問題。電力管理系統(tǒng)可以改善蓄電池充電狀態(tài),延長蓄電池壽命,并且管理系統(tǒng)的電氣負(fù)載,使發(fā)電機(jī)輸出獲得最大的使用效率。電力管理也被稱為“負(fù)荷管理”或“減負(fù)荷”。電力管理具有下列3 個(gè)功能: (1)監(jiān)測蓄電池電壓,估計(jì)蓄電池充電狀態(tài)。 (2)采取校正措施,提高怠速轉(zhuǎn)速、減少系統(tǒng)電氣負(fù)載。 (3)執(zhí)行診斷并通知駕駛員充電系統(tǒng)的故障。只要儀表板集成模塊(DIM) 激活(即運(yùn)行電力管理算法),其中包括發(fā)動機(jī)運(yùn)行、鑰匙接通、附件模式和保持型附件電源(RAP)。在此期間,儀表板集成模塊將根據(jù)蓄電池電壓、估計(jì)的凈A·h數(shù)、電池容量、初始充電狀態(tài)和估計(jì)的蓄電池溫度不斷,估算蓄電池充電狀態(tài)。估計(jì)的蓄電池溫度,是根據(jù)鑰匙斷開時(shí)間、發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí)間、以及從ECM進(jìn)氣溫度或者空調(diào)系統(tǒng)車外空氣溫度提供的溫度讀數(shù)計(jì)算而來的。電力管理算法運(yùn)行時(shí),儀表板集成模塊通過連續(xù)的電壓測量計(jì)算電氣系統(tǒng)真實(shí)的充電率,用A/h表示。如果儀表板集成模塊檢測到負(fù)的充電率,即表明蓄電池在放電,那么當(dāng)車輛處于駐車或空檔時(shí),電力管理系統(tǒng)會從ECM請求最多3級的怠速提高等級,并請求最多2 級的減負(fù)荷等級,這樣總共有5個(gè)等級的校正措施來維持車輛電氣系統(tǒng)的正常運(yùn)行。儀表板集成模塊發(fā)送串行數(shù)據(jù),請求ECM提高怠速速度。ECM通過專門的程序來計(jì)算調(diào)節(jié)的怠速值,防止出現(xiàn)操縱性能和安全問題。怠速提高和恢復(fù)功能因車型差異而有所不同,并且在同一車輛上隨所處時(shí)刻而有所變化,這是因?yàn)镋CM對傳感器的輸入變化作出響應(yīng)而造成的。為了保持怠速質(zhì)量,ECM進(jìn)入怠速提高模式的時(shí)間不會超過120s,除非對節(jié)氣門位置進(jìn)行人為改變。儀表板集成模塊還要根據(jù)制冷劑壓力、車輛速度和發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況,向ECM請求最多3 級的怠速提高等級,以便空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行。當(dāng)請求怠速提高時(shí),電力管理優(yōu)先于空調(diào)系統(tǒng)。不過,即使達(dá)到了電力管理的退出怠速提高模式的標(biāo)準(zhǔn),怠速提高等級仍將保持在空調(diào)系統(tǒng)所需的水平。每一個(gè)電力管理功能,怠速提高或者減負(fù)荷,都是分立的,不能同時(shí)啟動兩個(gè)功能。但是,設(shè)置標(biāo)志可以同時(shí)設(shè)置。怠速提高模式要逐級啟用,如:在怠速提高2 激活前,必須先激活怠速提高1。電力管理系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)如表1所示。在每一個(gè)減負(fù)荷管理功能中,儀表板集成模塊都將檢查蓄電池溫度、蓄電池電壓和A·h計(jì)算值,確定儀表板集成模塊是否應(yīng)該執(zhí)行一個(gè)不同的電力管理功能。電氣系統(tǒng)中最大的負(fù)載是加熱元件的電阻負(fù)載。儀表板集成模塊控制車外后視鏡、后窗和加熱型座椅的加熱元件,控制采用的方式為直接控制或者發(fā)送信息至控制這些設(shè)備電源的模塊。電氣系統(tǒng)中的第二大負(fù)載是空調(diào)系統(tǒng)中的鼓風(fēng)機(jī)。儀表板集成模塊發(fā)送信息至空調(diào)系統(tǒng)控制器,以減少自動空調(diào)系統(tǒng)中鼓風(fēng)機(jī)的運(yùn)行。車輛使用的減負(fù)荷操作如表2所示。三、系統(tǒng)電路分析1.蓄電池電壓監(jiān)測電路儀表板集成模塊(DIM) 有一個(gè)內(nèi)部電壓傳感器以及一個(gè)專用電路,用來檢查蓄電池正極與負(fù)極線路間的電壓,確定其是否超過15.5V,或低于9V。當(dāng)電壓降至9V以下并持續(xù)1200ms時(shí),將設(shè)置故障碼DTC B1327(設(shè)備電源電路電壓過低)。該信息通過Class 2線路發(fā)出,通知所有其它模塊蓄電池電壓過低。要從當(dāng)前狀態(tài)清除故障碼,電壓應(yīng)大于9.54V并持續(xù)1200ms。當(dāng)電壓升高至16.5V以上并持續(xù)1200ms時(shí),將設(shè)置故障碼DTC B1328(設(shè)備電源電路電壓過高)。該信息通過Class 2線路發(fā)出,告知安全氣囊系統(tǒng)蓄電池電壓過高。要從當(dāng)前狀態(tài)清除故障碼,電壓應(yīng)小于15.5V并持續(xù)1200ms。2.發(fā)電機(jī)電壓監(jiān)測電路發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM) 監(jiān)測發(fā)電機(jī)電壓水平并將其作為Class 2數(shù)據(jù)信息發(fā)送至儀表板組合儀表(IPC)。當(dāng)電壓降至低于10.5V并持續(xù)30s,并且發(fā)動機(jī)正在運(yùn)行,將設(shè)置故障碼DTC B1513(充電系統(tǒng)電壓過低)。此時(shí),駕駛員信息中心(DIC)將設(shè)置充電系統(tǒng)指示信息。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí),若電壓大于10.5V并持續(xù)30s,則將該故障碼作為當(dāng)前狀態(tài)清除。當(dāng)發(fā)動機(jī)正在運(yùn)行并且電壓大于16.0V并持續(xù)30s時(shí),將設(shè)置故障碼DTC B1514(充電系統(tǒng)電壓過高)。此時(shí),駕駛員信息中心(DIC)設(shè)置充電指示信息和駕駛員警告信息。當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí),若電壓降至小于16.2V并持續(xù)30s,則將該故障碼作為當(dāng)前狀態(tài)清除。3.發(fā)電機(jī)磁場占空比信號監(jiān)測電路ECM使用發(fā)電機(jī)磁場占空比信號電路監(jiān)測發(fā)電機(jī)的占空比和故障指示。發(fā)電機(jī)磁場占空比信號電路連接至發(fā)電機(jī)勵磁線圈,在電壓調(diào)節(jié)器內(nèi)的脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動器使勵磁線圈接通和斷開。ECM使用脈寬調(diào)制輸入信號確定加載到發(fā)動機(jī)上的發(fā)電機(jī)負(fù)荷,從而使ECM調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)怠速,以補(bǔ)償高電氣負(fù)荷。ECM監(jiān)測發(fā)電機(jī)磁場占空比信號電路狀態(tài)。ECM使用鑰匙接通測試和發(fā)動機(jī)運(yùn)行測試,來監(jiān)測脈寬調(diào)制信號。當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)閉,且鑰匙置于接通位置時(shí),ECM應(yīng)檢測到占空比為0%;當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行時(shí),ECM應(yīng)該檢測到占空比變化至100%。在鑰匙接通測試的過程中,如果ECM檢測到脈寬調(diào)制信號大于5% 并持續(xù)15s以上,則設(shè)置故障碼DTC P0626(發(fā)電機(jī)F 端子電路電壓過高)。在發(fā)動機(jī)運(yùn)行測試的過程中,如果ECM檢測到脈寬調(diào)制信號小于5% 并持續(xù)15s以上,則設(shè)置故障診斷碼DTC P0625(發(fā)電機(jī)F 端子電路電壓過低)。ECM發(fā)送Class 2串行數(shù)據(jù)信息至組合儀表和駕駛員信息中心,啟亮充電指示燈和顯示充電信息,但不啟亮故障指示燈(MIL)。4.發(fā)電機(jī)接通信號監(jiān)測電路ECM使用發(fā)電機(jī)接通信號電路來控制發(fā)電機(jī)的電壓輸出。當(dāng)需要不同的電壓時(shí),ECM通過發(fā)電機(jī)接通信號電路,改變至電壓調(diào)節(jié)器的脈寬調(diào)制信號。這就使電壓調(diào)節(jié)器能夠調(diào)節(jié)發(fā)電機(jī)電壓輸出。ECM有一個(gè)故障檢測電路,該電路監(jiān)測發(fā)電機(jī)接通信號電路的狀態(tài)。如果故障檢測電路檢測到的電壓非期望值,將設(shè)置故障碼。電壓調(diào)節(jié)器也有一個(gè)故障檢測電路,如果調(diào)節(jié)器檢測到問題,調(diào)節(jié)器將使發(fā)電機(jī)接通信號電路搭鐵,使電壓降低。這也會導(dǎo)致ECM設(shè)置故障碼。若在鑰匙接通測試中,ECM在發(fā)電機(jī)接通信號電路檢測到信號電壓過高并持續(xù)至少5s;在運(yùn)行測試過程中,ECM在發(fā)電機(jī)接通信號電路檢測到信號電壓過低并持續(xù)至少5s,此時(shí),將設(shè)置故障碼DTC P1668(發(fā)電機(jī)L端子控制電路故障)。ECM發(fā)送Class 2信息至組合儀表,啟亮充電指示燈并顯示充電信息,但不啟亮故障指示燈(MIL)。在40個(gè)連續(xù)無故障預(yù)熱循環(huán)后,將清除歷史故障診斷碼,或利用故障診斷儀“Clear DTC Information (清除故障碼信息)”功能,也能夠清除故障診斷碼。

回答者:hbba662016-10-22 00:00

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