汽车一启动,电池就会马上充电。当发动机运转时,发电机的速度高于发动机的速度。发电机转动后,只要有励磁电压,发电机就会发电。发电电压与发电机转速和励磁电压直接相关。
一些汽车电池在负极有一个电流传感器。当电池电压高于设定值时,即使发电机发电,也不会给电池充电,即在电池不缺电的情况下,车辆启动后不会给电池充电。这种情况下,要判断发电机是否发电,拔掉电流传感器就行了。
如果蓄电池两端电压升高,发电机正常工作。我们来看看汽车发电机的组成:主要部件有转子、定子和整流二极管,其中定子上绕有三相线圈,转子上也设有多组线圈,由滑环(铜头)供电。二极管用于整流,将交流电转换成直流电。
看完物理图,我们再来看看原理图:汽车上使用的交流发电机的工作原理很简单,典型的磁能发电原理。转子通电,自然会产生磁场,转子转动,自然会产生旋转磁场。在定子线圈中,当产生旋转磁场时,定子中的三相线圈自然感应出电流,但这是三相交流电,需要二极管整流后才能输出直流电。
磁场强度和转子转速都会影响定子绕组的感应电流和输出电压。因此,必须控制转子电源电压来控制发电机的输出电压。当转速较低时,可适当提高励磁电压,提高发电机的输出电压;当转速过高时,可以适当降低激励电压,防止输出电压过高。
控制励磁电压高低的任务是由电压调节器来完成的:原理是开关晶体管根据蓄电池端电压的大小来导通和关断,电压高时关断励磁电压,电压低时导通励磁电压,通过反复的导通和关断使发电机的输出电压保持在13-14.2V之间,可以给蓄电池恒压充电,为汽车电器供电。
我们找一辆车实测一下启动后的发电机电流:这是一辆1.6L的自吸车,启动后怠速很远时发电机输出电流为40A。但这个40A的电流并不是电池的充电电流,而是电池的充电+汽车的耗电量。
我们先来看看汽车启动后所有电器的电流:我们可以看到,车内所有电器的电流都在11A左右,再来看看电池的充电电流:此时,电池的充电电流约为29A。可以看出,车辆启动后,怠速时可以对电池进行充电,在怠速较远时,电池的充电电流可以达到30A左右。当然这个电流不是一成不变的,和电池的剩余电量有关系。如果严重缺电,大电流会持续更长时间,如果电压高,电流会更小。
一般车辆启动后短时间内充电电流比较大,可以快速补充电池亏空电流。因为汽车放置时的暗电流和电池内部自放电也会降低电池的电压,虽然启动时间短,但启动电流高达数百安培。所以启动后,电池的充电电流会比较大,启动车辆消耗的电能几分钟就能补充完。当车辆启动时,起动机消耗的电能可以在一分钟左右得到补充。