[科普中国]-充电系统

汽车充电系统由蓄电池、发电机、调节器及充电状态指示装置组成。发电机作为汽车运行中的主电源，担负着向起动系统之外所有用电设备供电和向蓄电池充电的任务。由于发电机是由发动机经传动带驱动旋转的，当发动机转速变化时，发电机输出电压是变化的。为满足汽车用电设备用电及向蓄电池充电的要求，充电系统设有电压调节器，电压调节器通过调节发电机的励磁电流，保持发电机在转速和负荷变化时输出电压稳定。充电状态指示装置用于指示充电系统的工作情况，指示蓄电池是处于充电还是处于放电状态。

简介汽车上的蓄电池不具备长期给电气系统供电的能力，所以需要不断充电。充电系统的作用有两个：一是为蓄电池充电；二是发动机工作时，向电气元件提供电量。现在被普遍采用的是交流充电系统。由于汽车需要的是直流电，所以，发电机所产生的交流电在输出前必须整流（转换成直流电）。

每次起动发动机时，由蓄电池供给起动系统和点火系统所需的全部电流。随着发动机转速升高，充电系统产生的电压可以超过蓄电池电压，此时，发电机可以给蓄电池充电。如果用电需求增加，发电机的输出电压低于蓄电池电压时，蓄电池就和发电机一起给电气系统供电。

充电系统由一个蓄电池和一个发电机构成。蓄电池必须有足够的能量去运行启动机和其他电力系统。发电机在发动机运行时工作，当蓄电池需要加大输出电流时向蓄电池充电。仪表板装有充电警告灯，它在发电机没有输出电能或者电能输出过低的情况下被点亮。1

充电系统的组成充电系统的结构特点汽车采用整体式硅整流发电机，电压调节器组装在发电机内。发电机电枢绕组有星形接法和三角形接法两种形式，整流器采用6只二极管组成的三相桥式整流电路。发电机整流电路有8只二极管的，其中有两只二极管（与电枢绕组的中点相接）用于电枢绕组的单相谐波整流，以提高发电机的充电效率。2

组成汽车的充电系统比较复杂，主要由蓄电池、交流发电机、调节器以及相关线路构成，有些车上还装有电源总开关或蓄电池继电器、充电指示灯及继电器、磁场继电器和电压表等。

1．发电机

汽车用发电机又称硅整流发电机，其结构形式多种多样。若调节器置于发电机内，则称整体式发电机；按整流二极管的多少来分，则有六管、八管、九管、十一管发电机；按励磁绕组搭铁方式不同，又分内搭铁式和外搭铁式两种。

2．调节器

调节器在结构上分触点振动式和电子式两种，电子式调节器包括晶体管式和集成电路式两种。当调节器置于发电机内部时，常称内装式调节器。若调节器除控制发电机电压外，还兼备控制充电指示灯、过电压保护、充电系统故障指示灯等功能，则称为多功能调节器。

3．充电状态指示装置

汽车充电系统的指示装置有充电指示灯、电流表或电压表，有的是电流表和指示灯共用。2

充电系统的维护1）蓄电池的搭铁极性必须与发电机搭铁极性相同。国产及进口交流发电机均为负极搭铁，蓄电池必须负极搭铁，否则蓄电池将通过二极管大电流放电，使二极管烧坏。

2）发电机运转时，不能用试火方法检查发电机是否发电，否则容易损坏二极管及其他电子元件。

3）若发现交流发电机不发电或充电电流较小时，应及时找出故障予以排除。如长期带故障运行，发电机可能出现严重故障或损坏。一个二极管短路，将会使其他二极管和定子绕组烧坏。

4）整流器的6 只二极管与定子绕组相连接时，绝对禁止用兆欧表（摇表）或220V交流电流检查发电机绝缘情况，否则将使二极管击穿而损坏。

5）发电机与蓄电池之间的导线连接要可靠，如突然断开，将会产生过电压，易损坏二极管或其他电子元件。

6）发动机熄火后，应将点火开关断开，否则蓄电池长期向磁场绕组放电，使磁场绕组过热而损坏。

7）调节器与交流发电机的搭铁形式必须一致。内搭铁型调节器只能与内搭铁型发电机配合使用，外搭铁型调节器只能与外搭铁型发电机配合使用。否则发电机无磁场电流而不能输出电压。

8）调节器与交流发电机的电压等级必须一致，否则充电系统不能正常工作。3

充电系统故障诊断不充电故障检查与诊断（1）故障现象发动机以中速以上速度运转时，电流表指示不充电，充电指示灯不熄灭，电压表指示11V以下，运行中汽车上的蓄电池长期亏电。

如果该汽车没有电流表或电压表，仅有充电指示灯且指示灯属继电器控制时，应该用自备的30～50A车用电流表进行验证。测量时可将其串在总熔断器或易熔线插接处或硅整流发电机“电枢”、蓄电池正极接线柱上。

（2）原因分析

1）发电机传动带太松或粘油打滑。

2）发电机励磁线路不通。

3）发电机不能发电。

①硅二极管击穿、短路、断路。

②定子绕组断路或搭铁。

③电刷卡滞或与集电环接触不良。

④转子绕组断路、集电环与线头脱焊。

4）调节器的搭铁方式与发电机不配套。

（3）故障诊断

1）检查发电机传动带张紧度，清除油污。

2）清洁发电机各接线柱，检查导线是否松脱，检查线路熔断器是否烧断。

3）接通点火开关，用小铁器靠近发电机后轴承盖或传动带轮处，探测转子电磁吸力，若有明显吸力，说明励磁回路正常，故障在电枢回路；若无吸力或吸力微弱，说明励磁回路有断路、接触不良或局部短路。

4）若有明显吸力，说明励磁回路正常，可用试灯一端搭铁，另一端接触发电机“电枢”（B+）接线柱。若灯亮，表明蓄电池到发电机电枢接线柱连线通，不充电故障在发电机内的电枢回路上，即二极管、三相绕组、元件板等出现故障；若灯不亮，表明蓄电池到发电机“电枢”（B+）线路有故障，应用试灯逐段检查连线的断路点。

5）若无明显吸力，根据该发电机励磁绕组的内外搭铁方式，做“全励磁”试验，内搭铁式发电机可短接发电机“电枢”（B+）、“磁场” （F）接线柱，外搭铁式发电机可将“电枢”（B+）、“磁场”（F1）短接，同时将“F2”与“E”短接。

若在“全励磁”时，重新探测磁力，磁力变强，说明发电机内部励磁电路正常，故障是外励磁电路断路；若“全励磁”时磁力仍不增强，说明故障在发电机内部，应检查电刷、励磁绕组等。

6）外励磁电路故障的诊断，先检查发电机励磁电路熔断器有无烧断、接触不良，然后再用试灯依次检查外励磁连线和调节器、磁场继电器等有否断路或接触不良的地方。3

充电电流过小故障诊断（1）故障现象在蓄电池亏电的情况下，发动机各种转速时的充电电流都小：或者蓄电池经常存电不足，照明灯光暗淡，电喇叭声音小，起动运转缓慢无力。

（2）原因分析

1）充电线路接触不良，接触电阻大。

2）风扇传动带打滑，发电机转速过低。

3）个别二极管损坏。

4）集电环脏污，电刷与集电环接触不良，导致励磁电流过小。

5）发电机定子绕组连接不良，有短路或断路故障；转子绕组局部短路，转子与定子刮碰或气隙不当。

（3）故障诊断 步骤：若蓄电池存电足，调节器性能优良，蓄电池充电电流很小，甚至小到零均属正常。此时可按几下电，打开前照灯，如充电电流仍然很小，说明充电系统有充电电流过小故障。

1）检查传动带是否过松，传动带是否有油污打滑，清洁发电机接线柱，查看接线是否牢固。

2）拆下发电机电枢和磁场接线柱上的导线，用试灯的两根导线分别连接发电机电枢和磁场接线柱，起动发动机，逐步提高转速，查看试灯亮度。若试灯发红，且不随转速升高而增加亮度或亮度增加不明显，则为发电机内部故障，应拆检发电机；若试灯亮度能随转速增加而增强较大，则说明发电机良好，故障在调节器。调节器的检查方法可按发电机不充电故障所述方法检查。

在有条件的情况下，在发电机中速运转时先检查调节器的额定电流值和电压值，再进行故障判断则更为准确。

3）通过上述检查均良好，则应进行调节器限压值的检查调整，看限压值是否过低。

充电电流过大故障诊断（1）故障现象

1）在蓄电池不亏电的情况下，电流表指示充电电流仍在10A以上。汽车白天行驶2～3h，电流表始终指示充电电流大于5A。

2）蓄电池的电解液消耗过快，经常需要添加。

3）照明灯泡经常烧毁。

4）点火线圈和发电机有过热现象。

（2）原因分析

1）电压调节器限压值调整过高。

2）发电机绝缘电刷或正电刷与元件板短路。

3）磁化线圈或温度补偿电阻烧断。

4）晶体管调节器的大功率晶体管集电结和发射结之间漏电过大，不能有效截止。

（3）故障诊断 拆下电压调节器“F”接线柱上的导线，起动发动机，观察是否充电；若不充电，则为晶体管调节器中大功率晶体管击穿，应更换；若充电电流仍然过大，拆下发电机“F1”接线柱上的导线，若还是过大，则为发电机“F1”接线柱搭铁；若不充电，则为“F1”接线柱与电压调节器“F”接线柱之间的导线搭铁。3

充电电流不稳故障诊断（1）故障现象 发电机在怠速以上运转时，时而充电，时而不充电，电流表指针不断地摆动。

（2）原因分析

1）传动带打滑。

2）充电系统线路连接导线接触不良。

3）发电机转子或定子线圈有局部断路或短路故障；集电环脏污或电刷与集电环接触不良，电刷弹簧弹力太弱。

（3）故障诊断

1）首先排除传动带过松打滑和导线接触不良等影响因素。

2）拆检发电机，检查伐蒂娜及转子或定子线圈是否有局部断路或短路、滑环是否脏污、电刷与滑环之间接触是否良好。

发电机工作有异响（1）故障现象 发电机在运转过程中有不正常噪声。

（1）原因分析

1）传动带过紧过松。

2）发电机轴承损坏被卡住或松旷缺油，轴承钢球保护架脱落及轴承走外圆。

3）发电机转子与定子相碰，俗称“扫膛”。

4）电刷磨损过大，或电刷与集电环接触角度偏斜，电刷在电刷架内倾斜摆动。

5）发电机总装时部件不到位，使机体倾斜或发电机电枢轴弯曲。

6）发电机传动带盘与轴松旷，使传动带盘与散热片碰撞。

（3）诊断与排除

1）检查调整传动带的松紧度。

2）检视发电机传动带轮与发电机是否安装松旷。

3）用手触摸发电机外壳和轴承部位，是否烫手或有振动感，若烫手说明定子和转子相碰或轴承损坏。借助听诊器或螺钉旋具倾听发电机轴承部位，声音轻脆、不规则，说明轴承缺油或滚柱已损坏。

4）拆下电刷，检查其磨损和接触情况。

5）拆检发电机，检查其内部机件配合和润滑是否良好。如果发电机噪声细小而均匀，应检查硅二极管和磁场线圈是否短路或断路。3

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学