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汽车原地怠速,会给汽车电瓶充电吗?

汽车采用的发电机都是交流发电机,发电机是典型的磁生电原理。当闭合电路的一部分导线在磁场中做切割磁力线的动做时,导线内就会有电流流过,这个电流叫做感应电流。


所有的汽车在怠速运转时都可以为电瓶充电,包括带有电源管理系统的汽车。
汽车发电机是机械能转化为电能的装置。当今汽车高度依赖电控系统,因此汽车工作时已经离不开“电”,电路出故障足以让汽车罢工。因此电源管理系统就尤为重要,而大部分汽车是没有专门的电源管理模块的,完全是通过发电机的电压调节器来做到的。调节器的用途就是调整发动机输出电压数值,发动机低速运转时尽量让发电机输出电压高一些,发动机高速运转时保证发电机电压不超过14.5V,可以保护蓄电池,避免高压大电流充电导致寿命缩短。

汽车采用的发电机都是交流发电机,发电机是典型的磁生电原理。当闭合电路的一部分导线在磁场中做切割磁力线的动做时,导线内就会有电流流过,这个电流叫做感应电流。

而汽车发电机的磁场是通过励磁得到的,转子铁芯上绕有漆包线,线圈两端与转子集电环相连,集电环与碳刷接触与调节器控制端连接,调节器可以根据电池电压高低自动输出合适的电流。这就是利用了电生磁现象。而励磁电流大小不一样,磁场强度也不一样,因此感应电压高低也是不一样的。输出电压与磁场强度/转子转速有一定的关系,成正比。

发电机的定子由三相线圈构成。三组线圈彼此间隔120°,当转子产生磁场后,转子在发动机的驱动下快速旋转。定子的三线线圈就会感应出电流,但这是交流电,并不能直接用在汽车上。因此还要配备整流二极管,把交流整成直流为汽车电网供电/蓄电池充电。

上图就是常见的交流发电机接线/原理图。其中两个三极管组成的模块就是电压调节器,开关闭合钥匙打开到ON档位时,调节器开始供电。励磁电流通过三极管VT2共给励磁线圈,转子励磁后发电机发电,当发动机转速上升时,发电机输出电压也随之升高,当发电机输出电压高过预设定电压时,VT2截止转子失去励磁电压,发电机输出电压下降。VT2如此的反复导通/截止使发电机输出电压始终稳定在预定值内,最高不超过14.5V。
可以看到,只要发电机转动,励磁正常那么发电机就可以发电,但是实际上发电机有一个建压转速存在。在一定的转速之前发电机输出电压不达标。

上图是某品牌汽车发电机测试数据。可以看出来发电机转速在1000rpm时就可以稳定发电,转速达到1600rpm时你可以输出额定功率的一半,上图中的发电机转速在1600转/分输出电流为51A。汽车发动机怠速转在700-800转之间,冷眼一看这个转速发电机好像不能发电。其实发电机在怠速运转时 其转速是高于发动机的。

上图可以很明显的看到,发电机带轮直径小于发动机曲轴带轮直径。发电机运转是曲轴带轮驱动的,曲轴带轮直径大于发电机带轮,那么发电机就处在增速的状态。上图中曲轴带轮直径是发电机带轮直径的2-3倍左右,那么怠速工作时发电机的主轴转速已经超过了1600转/分。51A的电流,完全可以满足汽车用电需求、如果带速下不开启大功率电器,那么蓄电池绝对是可以充上电的。
下面我们看看以大众为代表的、带有电能管理系统车辆的框架原理图:

大众的维修资料对电能管理的介绍:电能管理的主要任务就是确保蓄电池内有足够的最少的能量用来启动发动机。

上图是电能管理系统具体执行方案,策略。可以看到当发电机运转时,系统检测到蓄电池电压低于12.7V的时候,会关闭一部分舒适性的用电器。以节约电池能量,同时会自动提升发动机怠速,确保发电机输出功率/电流足够大。模式2/模式3则是熄火后的电源管理,依旧是通过切断用电器来实现的,降低用电器工作电流,保护蓄电池。

上图是电池电压低于12.7V时,管理模式1启动,发动机自动高怠速运转。看到发电机输出电流与用电器的工作电流。当怠速提升后发电机输出电流提高10-50A,而且会自动关闭一些用电器,把一些不重要的与舒适性相关的电气设备断开,以降低电瓶负荷。

而实际测试中,发动机怠速运转时开启大功率电器设备时发电机输出电流高达60.3A,也可以看出来发电机怠速运转时功率也是比较高的,为电瓶充电是绝对没有问题的。而带有电能管理系统的豪车,虽然具备低速运转时不为电瓶充电的功能,但是当电池电压低于12.7V的时候系统仍然在怠速下为电瓶充电了!充电逻辑并不是死板的,可能有人关心控制发电机不为电瓶充电是怎么做到呢?这里面在啰嗦几句吧!

发电机与电瓶是并联的,之间并没有控制电压的元器件。那是怎么控制发电机不为电瓶充电呢?很简单,是通过控制发电机输出电压来实现的。发电机输出电压不高于13V,那么电瓶就不会充电,而汽车电器工作电压是12V,因此怠速下为车子的电器供电是可行的。想要为电瓶充电怎么办?提高发电机输出电压就可以了。例如提高到14.5V,完全符合汽车电瓶充电标准,于是电瓶就可以自动充电。而那些怠速半小时依然不能启动的车辆来讲,可能是电瓶坏掉了!或者发动机老化,低转速不发电需要拉高转速才能发电,而不是带有电能管理系统的车辆怠速不能充电。

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