车用交流发电机充电指示电路的改进设计(一)

2017-03-16 71 0

国内车用交流发电机的电路结构基本相同,均由发电绕组(定子)、励磁绕组(转子,部分机型采用永磁转子)、整流管及稳压器组成(稳压器可调节励磁电流稳压,也可通过开关元件直接调节输出电压,可集成于发电机内部或外置)。壳体上一般设有充电输出(+B)端子、指示灯(D+)端子、中性点(N)端子、搭铁(E)端子,其中中性点端子并非必需。发电机的充电指示灯电路结构大体类似:依靠额外附加的 3 个二极管输出直流电压来控制充电指示灯。但这种应用广泛的充电指示电路存在缺陷——当发电机内部故障不能充电时,其充电指示电路却可能完好,指示灯正常熄灭表示正在充电,实则由蓄电池供应整车用电,直至蓄电池耗尽车辆无法起动。

下面以东风 EQ1021H15Q 型汽油皮卡车充电电路(发电机件号:31QM-01010 / 14V、80 A)为例进行分析,并寻求改进办法。

一、工作过程分析:如图 1,二极管 D1~D6 为大功率主整流管,组成三相星形整流电路,供应整车用电及充电;中功率二极管 D7~D9 为稳压器与充电指示电路专用整流管,输出的 14 V 直流电压(D+)与主输出(+B)隔离。发电机运转时,+B 与 D+ 端均输出 14 V。由图 1 可见,当主整流管 D1~D3 因故障断路而其他整流管正常时,充电指示回路仍能正常工作:即 D+ 端输出 14 V 时,主输出端(+B)却不一定有输出。一旦蓄电池耗尽,车辆便无法起动。

二、改进措施:由上述分析可见,判断发电机是否发电的直接、可靠方法是检测主输出(+B)端的充电电流,而检测 D+ 端电压只是一种间接方法。多数情况下 D+ 与 +B 输出是同步的(如定子绕组或整流管 D4~D6 损坏造成不发电时,D+ 与 +B 将同时无输出),但上述情况两者并不同步,一旦蓄电池耗尽可能造成严重后果。以下列举几种可行的改进方法:

1. 开发使用新型充电指示(干簧)继电器:该继电器同样指示发电机充电输出情况,但其初级线圈串联于 +B 端输出回路,直接检测充电电流(可称之为电流型干簧继电器,普通常用的是电压型),如图 2。这种继电器有两个关键参数:初级线圈额定电压降与初级线圈额定动作电流。电阻 R 为发电机提供初始励磁电流(调节器独立供电的发电机不使用该 R)。此线路较为简单。

2. 开发使用专用充电指示模块:该模块通过内部取样电阻线检测发电机充电电流(也可用霍尔元件检测取样电阻线产生的磁场),经放大、比较后驱动指示灯,原理框图见图 3。此模块还可集成到调节器内部,从而简化安装、提高可靠性。

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