Temat utworzyłem, ponieważ często się zdarza na forum, że są pytania i widać, że nawet pracownicy warsztatów nie do końca o tym wiedzą. Uważam, że temat jest na tyle istotny, że mógłby zostać podwieszony, o ile moderatorzy podzielą moją opinię
Opis i działanie układu ładowania (źródło TIS)
Przegląd systemu zarządzania mocą elektryczną
System zarządzania mocą elektryczną jest zaprojektowany, aby monitorować i kontrolować system ładowania oraz wysyłać wiadomości diagnostyczne w celu ostrzeżenia kierowcy o możliwych problemach z akumulatorem i alternatorem. System zarządzania mocą elektryczną wykorzystuje głównie zdolność istniejącego komputera pokładowego do zmaksymalizowania efektywności alternatora, zarządzania ładowaniem, przedłużania poziomu naładowania i żywotności akumulatora oraz zminimalizowania wpływu systemu na zużycie paliwa. System zarządzania mocą elektryczną realizuje 3 funkcje:
• Kontroluje napięcie i ocenia stan akumulatora.
• Podejmuje działania korygujące poprzez zwiększenie prędkości obrotowej biegu jałowego i regulację napięcia.
• Przeprowadza diagnostykę i powiadamia kierowcę.
Stan akumulatora można ocenić, gdy zapłon jest wyłączony oraz gdy jest włączony. Gdy zapłon jest wyłączony, stan naładowania akumulatora określa się przez pomiar napięcia w obwodzie otwartym. Stan naładowania jest funkcją określającą stężenie kwasu oraz opór akumulatora i jest szacowana na podstawie odczytu pomiaru napięcia jałowego w obwodzie otwartym dokonanego, gdy akumulator jest w stanie spoczynku od kilku godzin.
Stan naładowania może być używany jako narzędzie diagnostyczne informujące klienta albo przedstawiciela handlowego o stanie akumulatora. Podczas włączenia zapłonu, algorytm nieprzerwanie oznacza stan naładowania nastawionych amperogodzin, pojemność baterii, początkowe stan naładowania i temperaturę.
Podczas pracy stopień naładowania akumulatora jest wstępnie wyznaczany przez czujnik, który otrzymuje dane o stopniu naładowania akumulatora.
Ponadto funkcja zarządzania mocą elektryczną jest przeznaczona do realizacji sterowania napięciem regulowanym w celu poprawy stanu naładowania akumulatora, jego żywotności i oszczędności paliwa. Jest to uzyskiwane przez ustawienie ładowania na poziomie optymalnym, pozwalającym na ponowne naładowanie akumulatora bez skracania jego żywotności, dzięki znajomości stan naładowania akumulatora i temperatury.
Część Opis i działanie układu ładowania jest podzielona na 3 sekcje. Pierwszy rozdział opisuje element składowe układu ładowania i ich integrację w zarządzanie mocą elektryczną. Drugi rozdział opisuje działanie układu ładowania. Trzecia sekcja opisuje funkcjonowanie tablicy rozdzielczej wskaźnika ładowania, komunikaty centrum informowania kierowcy i funkcjonowanie woltomierza.
Części składowe układu ładowania
Alternator
Alternator jest częścią podlegającą naprawom serwisowym. Jeśli zdiagnozowane zostało uszkodzenie alternatora, podlega on wymianie jako zespół. Alternator napędzany jest paskiem napędowym silnika. Obroty wirnika indukują prąd przemienny (AC) w uzwojeniu stojana. Napięcie prądu przemiennego (AC) jest przesyłane przez szereg diod do prostowania. Napięcie to jest następnie przetwarzane w napięcie prądu stałego używane w obwodach elektrycznych pojazdu i ładowania akumulatora. Regulator napięcia zintegrowany z alternatorem kontroluje prąd wyjściowy z alternatora. Nie podlega naprawie. Regulator napięcia kontroluje ilość prądu dostarczanego przez wirnik. Jeśli wystąpi awaria obwodu sterującego pola alternatora, alternator przełączy się domyślnie na napięcie wyjściowe 13,8 V.
Moduł elektroniczny nadwozia (BCM)
Moduł elektroniczny nadwozia (BCM) jest urządzeniem podłączonym do GMLAN. Współdziała z modułem sterującym silnika (ECM) i zestawem wskaźników w tablicy rozdzielczej w eksploatacji zarządzania mocą elektryczną. BCM określa prąd wyjściowy alternatora i przesyła informacje do ECM do sprawdzania obwodu sygnału załączania alternatora. To pozwala nadzorować informacje dotyczące obwodu sygnału cyklu roboczego pola alternatora, wysyłanego z ECM w celu kontrolowania funkcjonowania alternatora. Kontroluje to funkcjonowanie czujnika naładowania akumulatora, układ napięcia dodatniego akumulatora, oraz szacunkową temperaturę akumulatora w celu określenia stanu naładowania akumulatora. BCM odpowiada za wzmocnienie biegu jałowego.
Czujnik natężenia prądu akumulatora
Czujnik naładowania akumulatora jest elementem podlegającym obsłudze serwisowej, połączonym z ujemnym biegunem akumulatora. Czujnik naładowania akumulatora jest 3-przewodowym czujnikiem hallotronowym. Czujnik naładowania akumulatora monitoruje poziom naładowania akumulatora. Przekazuje dane bezpośrednio do BCM. Generuje sygnał 5 V z modulowaną szerokością impulsu (PWM) 128 Hz z cyklem pracy 0-100%. Normalny cykl pracy zawiera się między 5-95%. 0-5% i 95-100% są przedziałami diagnostycznymi.
Moduł sterujący silnika (ECM)
Gdy silnik pracuje, sygnał załączenia alternatora jest przesyłany do alternatora z ECM, załączając regulator. Regulator napięcia alternatora kontroluje natężenie prądu wirnika, sterując w ten sposób wartością napięcia wyjściowego. Prąd wirnika jest proporcjonalny do szerokości impulsu elektrycznego dostarczanego przez regulator. Gdy silnik jest uruchamiany, regulator wykrywa obroty alternatora przez wykrywanie napięcia AC na stojanie poprzez przewód wewnętrzny. Gdy silnik już pracuje, regulator zmienia prąd pola poprzez sterowanie szerokości impulsu. Powoduje to regulowanie napięcia wyjściowego alternatora w celu prawidłowego ładowania akumulatora i działania instalacji elektrycznej. Zacisk obciążenia pola alternatora jest podłączony wewnętrznie do regulatora napięcia, a zewnętrznie do ECM. Gdy regulator napięcia wykrywa problem w układzie ładowania, to zwiera ten obwód, sygnalizując modułowi ECM występowanie problemu. ECM monitoruje obwód sygnału cyklu pracy pola alternatora i odbiera decyzje sterowania opierające się na informacjach pochodzących z BCM.
Zestaw wskaźników w tablicy rozdzielczej
Zespół wskaźników tablicy przyrządów zapewnia powiadamianie klienta w przypadku problemu w układzie ładowania. Są 2 wskaźniki, wskaźnik ładowania oraz centrum informowania kierowcy NAPRAWA SYSTEMU ŁADOWANIA AKUMULATORA, jeżeli jest na wyposażeniu.
Działanie układu ładowania
Celem działania układu ładowania jest zapewnienie prawidłowego ładowania akumulatora. Jest 6 trybów pracy, zawierających:
• Tryb odsiarczania akumulatora
• Tryb ładowania
• Tryb ekonomicznej jazdy
• Tryb reflektorów
• Tryb uruchamiania
• Tryb redukcji napięcia
Moduł sterujący silnika (ECM) kontroluje alternator poprzez obwód sygnału załączenia alternatora. ECM nadzoruje jakość pracy alternatora poprzez obwód sygnału cyklu pracy pola alternatora. Sygnał ten jest sygnałem z modulowaną szerokością impulsu (PWM) o częstotliwości 128 Hz z cyklem pracy 0-100 procent. Normalny cykl pracy zawiera się między 5-95%. 0-5% i 95-100% są przedziałami diagnostycznymi. Poniższa tabela przedstawia wartości cyklu pracy i napięcia wyjściowego alternatora
Wartości cyklu pracy
Napięcie wyjściowe alternatora
10% - 11 V
20% - 11,56 V
30% - 12,12 V
40% - 12,68 V
50% - 13,25 V
60% - 13,81 V
70% - 14,37 V
80% - 14,94 V
90% - 15,5 V
Alternator dostarcza do modułu ECM sygnał zwrotny wyjściowego napięcia alternatora przez obwód sygnału cyklu pracy alternatora. Niniejsza informacja jest przesyłana do modułu elektronicznego nadwozia (BCM). Ten sygnał jest sygnałem z modulowaną szerokością impulsu (PWM) o częstotliwości 128 Hz z cyklem pracy 0-100 procent. Normalny cykl pracy zawiera się między 5-99%. 0-5% i 100% są przedziałami diagnostycznymi.
Tryb odsiarczania akumulatora
BCM załączy ten tryb, kiedy przetworzone napięcie wyjściowe alternatora będzie niższe niż 13,2 V przez 45 min. Kiedy zaistnieje taka sytuacja, BCM załączy Tryb Ładowania na 2-3 min. Następnie BCM ustali włączenie kolejnego trybu na podstawie bieżącego użytkowania prądu.
Tryb ładowania
BCM załączy tryb ładowania zawsze, gdy wystąpią następujące warunki.
• Wycieraczki są włączone dłużej niż 3 s.
• GMLAN (żądanie trybu wzmocnienia napięcia sterującego klimatyzacji) jest prawdziwe według wskazań głowicy kontrolnej HVAC. Nawiew ustawiony na dużą prędkość, odszranianie tylnej szyby lub duża prędkość nawiewu HVAC mogą spowodować wejście BCM w tryb ładowania.
• Szacunkowa temperatura akumulatora jest niższa niż 0°C (32°F).
• Stopień naładowania akumulatora jest niższy niż 80%.
• Prędkość pojazdu jest wyższa niż 145 km/h (90 mph).
• Występuje błąd czujnika natężenia prądu.
• Napięcie w systemie zostało określone jako niższe niż 12,56 V
Kiedy spełniony jest którykolwiek z tych warunków, system ustali docelową wartość napięcia wyjściowego na napięcie ładowania 13,9-15,5 V, w zależności od stopnia naładowania akumulatora i szacunkowej wartości temperatury akumulatora.
Tryb ekonomicznej jazdy
BCM uruchomi tryb oszczędności paliwa, gdy szacunkowa temperatura akumulatora wynosi co najmniej 0°C (32°F), ale jest niższa lub równa 80°C (176°F), zmierzone natężenie prądu w akumulatorze wynosi od -8 do 15A, a stopień naładowania akumulatora jest nie mniejszy niż 80%. Jego docelowe napięcie wyjściowe alternatora to napięcie akumulatora przy otwartym obwodzie i może ono wynosić 12,5-13,1 V. BCM wyjdzie z tego trybu i wprowadzi Tryb Ładowania, gdy występuje dowolny z wyżej opisanych warunków.
Tryb reflektorów
BCM załączy tryb reflektorów zawsze, gdy reflektory są włączone (drogowe lub mijania). Napięcie będzie regulowane w zakresie między 13,9-14,5 V.
Tryb uruchamiania
Podczas zapłonu silnika BCM ustala docelowe napięcie wyjściowe na 14,5 V przez 30 s.
Tryb redukcji napięcia
BCM załączy tryb redukcji napięcia, gdy temperatura otoczenia wynosi powyżej 0°C (32°F). Natężenie prądu akumulatora jest niższe niż 1 A lub wyższe niż -7 A, zaś cykl pracy alternatora jest mniejszy niż 99%. Jego docelowe napięcie wyjściowe alternatora wynosi 12,9 V. BCM wyjdzie z tego trybu gdy tylko zostaną spełnione kryteria dla Trybu ładowania.
Działanie zestawu wskaźników w tablicy rozdzielczej
Działanie wskaźnika ładowania
Na tablicy rozdzielczej zostaje podświetlony wskaźnik ładowania i wyświetlony komunikat centrum informowania kierowcy (jeżeli jest na wyposażeniu), gdy zaistnieje któryś z poniższych warunków:
• Moduł sterujący silnika (ECM) wykrywa, że napięcie wyjściowe alternatora jest niższe niż 11 V lub wyższe niż 16 V. Zespół wskaźników tablicy rozdzielczej odbiera od ECM komunikat GMLAN żądający podświetlenia.
• Zespół wskaźników tablicy rozdzielczej określa, że napięcie układu jest niższe niż 11 V lub wyższe niż 16 V przez ponad 30 sekund. Zespół wskaźników tablicy rozdzielczej odbiera wiadomość GMLAN z modułu elektronicznego nadwozia (BCM) o problemie w zakresie napięcia układu.
• Zespół wskaźników tablicy rozdzielczej wykonuje test wyświetlaczy na początku każdego cyklu zapłonu. Wskaźnik jest podświetlony przez najwyżej 3 sekundy.
AKUMULATOR NIE JEST ŁADOWANY, NAPRAWIĆ UKŁAD ŁADOWANIA
BCM i ECM prześlą komunikat GMLAN do centrum informowania kierowcy o wyświetleniu komunikatu BRAK ŁADOWANIA AKUMULATORA NAPRAWA SYSTEMU ŁADOWANIA AKUMULATORA. Gdy DTC układu ładowania jest aktualnym kodem DTC, pojawia się żądanie WŁĄCZENIA komunikatu. Komunikat ten zostaje WYŁĄCZONY, gdy są spełnione warunki skasowania DTC.
OBSŁUGA SERWISOWA SYSTEMU ŁADOWANIA AKUMULATORA
BCM i ECM prześlą komunikat GMLAN do centrum informowania kierowcy o wyświetleniu komunikatu NAPRAWA SYSTEMU ŁADOWANIA AKUMULATORA. Gdy DTC układu ładowania jest aktualnym kodem DTC, pojawia się żądanie WŁĄCZENIA komunikatu. Komunikat ten zostaje WYŁĄCZONY, gdy są spełnione warunki skasowania DTC.
Dodaję schemat układu ładowania oraz opis błędu i opis diagnostyki z nim związanej
DTC P0625: Niskie napięcie obwodu sterującego zacisku F alternatora
Opis obwodu/układu
Moduł sterujący silnika (ECM) korzysta z obwodu sygnału cyklu pracy pola alternatora lub obwodu zacisku F do monitorowania cyklu pracy alternatora. Obwód sygnału cyklu pracy pola alternatora jest połączony z plusem uzwojenia wzbudzającego w alternatorze. Sterownik plusa z modulowaną szerokością impulsu (PWM) w regulatorze napięcia włącza i wyłącza uzwojenie wzbudzające. ECM wykorzystuje sygnał wejściowy o modulowanej szerokości impulsu do określenia obciążenia alternatora na silniku. Umożliwia to ECM regulację prędkości obrotowej biegu jałowego w celu kompensacji dużych obciążeń elektrycznych. ECM monitoruje stan obwodu sygnału cyklu pracy pola alternatora. Po ustawieniu kluczyka w położenie RUN przy wyłączonym silniku, ECM powinien wykrywać cykl pracy bliski 0 procent. Gdy silnik pracuje, cykl pracy powinien wynosić między 5-99 procent.
Warunki generowania DTC
• Prędkość pojazdu jest większa niż 8 km/h (5 mil/h).
• Prędkość obrotowa silnika jest mniejsza niż 3000 obr/min.
Warunki ustawień DTC
Moduł ECM wykrywa, że sygnał cyklu pracy pola jest mniejszy niż 5 procent przez okres 15 sekund.
Weryfikacja obwodu/układu
Zapłon włączony, silnik wyłączony, obserwować parametry sygnału zacisku F alternatora na testerze diagnostycznym. Odczyt powinien być niższy od 5%.
Silnik włączony, obserwować parametry sygnału zacisku F alternatora na testerze diagnostycznym. Odczyt powinien wynosić powyżej 5%.
Sprawdzanie obwodu/układu
Sprawdzić, czy próbnik podświetla się między zaciskiem 1 X1 obwodu wyjściowego B+ alternatora G13, a masą.
⇒ Jeśli próbnik nie podświetla się, sprawdzić, czy w obwodzie B+ nie ma zwarcia do masy lub przerwy/wysokiej rezystancji.
Gdy zapłon jest WYŁĄCZONY, odłączyć przyłącze wiązki przewodów X2 od alternatora G13.
Zapłon włączony, zweryfikować, czy parametr sygnału zacisku F alternatora na testerze diagnostycznym wynosi poniżej 5%.
⇒ Jeśli wartości jest wyższa niż podany zakres, sprawdzić zacisk 2 X2 obwodu sygnału pod kątem zwarcia do napięcia. Jeśli test obwodu jest prawidłowy, należy wymienić K20 ECM.
Zamontować przewód połączeniowy z bezpiecznikiem 3 A między zaciskiem 2 X2 obwodu sygnału, a B+. Sprawdzić testerem diagnostycznym, czy sygnał na zacisku GEN-F alternatora jest większy niż 95%.
⇒ Jeśli rezystancja jest niższa od podanego zakresu, należy sprawdzić obwód sygnału pod kątem przerwy/wysokiej rezystancji. Jeśli test obwodu jest prawidłowy, należy wymienić K20 ECM.
Jeśli wszystkie zbadane obwody są sprawne, sprawdzić lub wymienić alternator G13.
