凯迪拉克CTS智能充电系统工作原理与电路分析
上海通用凯迪拉克CTS高级乘用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，系统电路如图1所示。 一、发电机电压调节控制(RVC)系统 1.基本原理
凯迪拉克CTS 3.6L（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13.4 V（蓄电池温度高于70℃且充电状态在95%以上）改变至14.9 V（蓄电池温度低于-30℃且蓄电池充电状态在65%以下）。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。
发电机提供操作电气系统的电压并给蓄电池充电。当发动机驱动转子时，磁场旋转，在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所
连接的电气系统。发动机运行时，ECM发送脉宽调制信号至电压调节器。发电机电压调节器根据接收到的脉宽调制信号，控制流至转子的电流，进而控制输出电压。
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13.9 V。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：
1）ECM检测到发电机输出电压低于11V或者高于16V，会发送请求启亮指示灯的Class 2信息至组合仪表。
2）组合仪表确定系统电压低于11V或者高于16V，从仪表板集成模块(DIM)收到Class 2 信息，指示系统电压异常。
3）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指示灯： 1）当ECM检测到发电机输出故障时，组合仪表从ECM收到Class 2 信息，得到请求启亮指示。组合仪表将在驾驶员信息中心将启亮“BATTERY NOT CHARGING（蓄电池未充电）－7”指示灯。
2）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class 2信息，得到请求启亮指示。组合仪表将在驾驶员信息中心启亮“BATTERY SAVER ACTIVE （蓄电池节电器启动）－ 27”指示灯。
3）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 VOLTAGE HIGH （蓄电池电压过高）－ 8”指示灯。
4）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 VOLTAGE LOW （蓄电池电压过低）－ 6”指示灯。
5）当ECM检测到发电机输出故障时，组合仪表将从ECM收到Class 2 信息，得到请求启亮指示。组合仪表将在驾驶员信息中心启亮“SERVICE CHARGING SYS（维修充电系统）－ 102”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，延长蓄电池寿命，并且管理系统的电气负载，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”。 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故障。
只要仪表板集成模块(DIM) 激活（即运行电力管理算法），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。估计的蓄电池温度，是根据钥匙断开时间、发动机运行时间、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来的。 电力管理算法运行时，仪表板集成模块通过连续的电压测量计算电气系统真实的充电率，用A/h表示。如果仪表板集成模块检测到负的充电率，即表明蓄电池