五洲龙混合动力客车动力电池辅助充电系统。配置一个11 kW发电机，利用发动机作动力源发电，为动力电池（图1中锂电池箱串联部分的电池）作补充充电。当动力电池在工作中存电不足时，11 kW发电机在辅助充电系统的控制下自动发电，提高动力电池的存电量（SOC值）；当动力电池出现较多的亏电时，驾驶员或维修服务人员可以在车载触摸屏上手动输入强制发电命令，令11 kW发电机强制发电，以快速提高 SOC值。该车辅助充电系统工作正常时，基本上不用插电（在充电柜上充电）即可确保动力电池不会亏电。但是，该系统工作出现故障时，动力电池要么出现过充电要么出现亏电，导致车辆不能正常行驶。
该系统涉及面广，控制元件多，故障率较其他系统高，维修难度大。以下对其结构原理予以详细叙述。
1 结构原理
1） 11 kW发电机11 kW发电机是由大连天元电机公司生产的变频调速三相异步电机，主要技术参数如下：型号YSF146-4（FB），额定功率11 kW，冷却方式为水冷，接法为星接。此电机由发电变频器控制，发电变频器将发电机输出的三相交流电转换成单相直流电，输出至动力电池组，为动力电池充电。
2）发电变频器为日本富士电机株式会社生产，其功能是：①整流—将发电机输出的三相交流电整流成单相直流电；②监测—接收光栅式旋转编码器（下文简称编码器）送来的发电机旋转信号，随时监测发电机的转速或转向；③降压—将输入的350 V高压降压，转变为其内部电子控制电路的电源电压；④电源输出—输出＋+15 V电压，为编码器提供工作电源；⑤报码—通过显示面板显示故障码。各主要接线端子功能：REV一反转信号输入；FWD一正传信号输入；CM一输入信号回路；12一力矩信号输入；11一力矩信号回路；PO-15V＋输出；CM-15 V一输出；YA， YB一编码器信号输入。以上数据均为实测而来。
3） CPU226 CPU226为西门子公司生产的可编程序控制器，安装在主变频器中，是整个车载主变频器的控制指挥中心。在辅助充电系统中，它接收BMS系统（电池管理系统）传输过来的“开启辅助发电”或“停止辅助发电”的CAN指令信号，处理后输出相应电压信号给PLC板，控制发电变频器是否开启辅助发电；在发电时，CPU226输出力矩信号至EM232模块，EM232模块从V1，Mi端子输出力矩电压模拟信号至发电变频器，以控制发电量的大小。
4） PLC板PLC板安装在主变频器中，是CPU226与发电变频器之间的信号转换与连接桥梁，它将CPU输出的发电信号通过光藕转换后传给发电变频器。启动发电变频器开启辅助发电。
5）光栅式旋转编码器安装在11 kW发电机主轴后端，用于测量发电机转速与转向。型号M50T200ZG5DW，输入电压＋15 V，线色定义：红色一＋15V，白色一搭铁，蓝色一YA，绿色一YB，黑色一屏蔽线。
6）辅助充电控制逻辑[2]当BMS监测到soc值低于60％时启动巡航发电，此时是在车辆行驶中超过40 km/h时，主电机会对电池组进行小电流充电（且有一定条件），约40 A左右（这种充电模式不在本文讨论范围内）。当soc值降低到55％时启动辅助发电，这时是由11 kW的辅助发电机发电，车辆在怠速时对电池组进行小电流充电，约15A左右。当soc值低于50％时整车会强制发电，当Soc值大于69％时停止发电。
7）辅助充电的基本控制方式辅助充电系统控制电路图。主变频器中的CPU226随时监测电池管理系统BMS模块送来的发电信号。当BMS监测到Soc值低于55％时，输出发电请求信号至CPU226 9CPU226通过PLC板控制发电变频器工作，让发电机发电。
MCN11-6为PLC板上MCN11插座的第6脚；MCN11-1为第1脚；BCN9-1为PLC板上BCN9插座的第1脚；BCN9-2为第2脚。U、V、W分别为发电变频器的三相输出线，接电机的U、V、W三相端子；PC 1、PC2为PLC板上的2个光祸；Q0.6、Q 1.6分别为CPU226的2个输出端子。CPU226内部存储有五洲龙公司写入的相关控制程序，与EM232之间有通信联系，图5中的虚线为通信线排。PLC板在辅助发电系统中负责输出信号的电位转换，当CPU226收到BMS送来的“开启辅助发电”信号后，Q0.6输出低电位且Q1.6输出高电位。当Q1.6输出高电位时，光藕PC2的CE极饱和导通，发电变频器的REV端子由原来的高电位20 V变为低电位0V；当Q0.6输出低电位时，光藕PC1不工作，发电变频器的FWD端子还是高电位20 V，此时为发电逻辑，在此逻辑下发电变频器控制发电机发电。反之，当CPU226收到BMS送来的“停止辅助发电”信号后，Q0.6与Q1.6均输出低电位，发电变频器的FWD与REV端子均为高电位，此时为停止辅助发电逻辑。
上述的控制信号对于变频器来说，只是知道要发电了，但是要发多少电，变频器还不知道，因此，主变频器还要发一个信号给发电变频器，告诉发电变频器发多少电，这个信号就是通常说的力矩信号。力矩信号由EM232中的V1，M1端子输出至变频器的12、11端子。一般为3V，强制发电时为4V；这个力矩信号电压不能太大，太大时发动机驱动发电机的力矩过大，造成驱动皮带打滑磨损过快（通俗叫法为电机吃皮带）。力矩信号电路连接见图5。
变频器有了上述发电控制信号与力矩信号，理论上可以控制发电机发电了。但是，在三相异步变频调速发电机装置中，发电变频器还要知道发电机是否旋转，如果发电机在没有旋转时，发电变频器贸然地开启IGBT，则发电机定子线圈一直被动力电池充电，所充的电未转变成其他形式的能量而全部转变成热能，那么，定子线圈必烧无疑。因此，发电变频器在没有收到编码器送来的旋转信号时，是不会控制发电机发电的。并且，变频器不但要收到信号而且要收到正确的信号。见图6编码信号，A、B是由编码器输出至变频器的2组编码信号，分别由编码器的蓝、绿二线连接发电变频器的YA、YB端子。这2组信号是频率脉宽幅度相同而相位相差90°的脉冲信号。其中相位超前90°的一组先进入变频器，落后90°的后进入变频器。相反，当电机反转时，落后的一组变成超前的一组先进入变频器。变频器利用相位差来辨别电机的正反转，因此YA、YB不能接错；如果错了，则不发电。
8）小结当变频器满足发电控制信号、力矩信号、编码器（旋转）信号，且高压输入正常，电机及相关线路正常时发电机才会发电。
2 11 kW发电机不发电的维修方法与步骤
以一台粤BL3769车报修为例，说明11 kW发电机不发电故障维修方法与步骤。
2.1故障现象
车载触摸屏显示电压为324 V，偏低；soc值为40%，偏低，低于55％应该要发电；显示电池组充放电电流为0，不正常；发动机怠速750 r/min，正常。存在不发电故障。
2.2故障检查与分析
由上可知，电压低应该是由于不发电造成的；由充电电流为0也可知，确实不发电。查看发电变频器显示面板，结果显示为RUN， 0.00等，没有故障码，证明发电变频器工作正常。按理说发电机也正常，根据以往经验，如果发电机匝间短路不正常，则变频器会报故障码OC3（恒速时过电流）。同时说明，CPU226输出也应该正常，否则发电变频器不会显示正常。
重新查看车载显示屏，结果发现电池组充放电电流显示的数据偶尔为几安，偶尔为负几安，偶尔为0，但大部分显示为负数或0。证明有故障。打开发电变频器盖子，测量其工作信号UFWD-CM=10 V，正常为20 V，确实有问题。再测UREV-CM=0.5 V，正常；力矩信号U12-11=2.27 V，似乎偏低？以前测量的多在3V左右。为防止漏检，将编码器工作电压与信号电压也测一遍，工作电压为14.95 V（正常15V），没问题。信号电压分别为7.2 V、7.3 V，也正常。
难道是发电变频器检测到了电机有故障而没报故障码，导致变频器自动将工作信号电压锁定在10v而不发电？遂将发电机也检测了一遍，三相直流电阻几乎绝对平衡，为0.71Ω，除掉表头表线电阻0.08Ω（福禄克表测得），三相直流真实电阻为0.63Ω，正常。
难道真是变频器故障，只能输出10v工作信号电压而引起不发电？为验证，在正常车上拆了一个换上一试，结果还是一样，证明原车的变频器没问题，遂装上。难道真是力矩信号电压过低引起的变频器工作电压UFWD-CM低？可是此力矩信号电压是CPU226控制EM232输出的，难道CPU226会出问题？况且CPU226又是由电池管理系统控制输出的，难道电池管理系统会有问题？一连串的问题让诊断工作陷入僵局。
在上述问题中比较容易入手的是电池管理系统。于是，又重新回到第1步，点开车载触摸屏查看电池管理系统BMS状态信息与电池模块信息。结果有了，发现第7箱电池中有4组电压为0。据此分析，由于电池管理模块BMS检测到电池有故障，遂向CPU发送终止发电信号，于是CPU便输出很低的力矩信号，导致不发电。
根据先排除明显故障的原则，于是更换有故障的4组动力电池。结果还是不发电。UMD-CM、U12-11等所有参数与以前一模一样。那么是什么原因引起的发电变频器工作信号UFWD-cm只有10v呢？又是什么原因引起力矩信号 U12-11偏低呢？
力矩信号比其他车的要偏小，会不会导致不发电？关于这个问题，厂家没有明确说明，更没有具体参数。只有靠我们积累经验或者逻辑推理。按理说力矩信号是CPU要求变频器发多少电，信号电压高则要求发电量大，反之则小。现在偏小，顶多也应该只是导致发电量小，不应该导致不发电。因此，首先重点检查发电变频器工作信号。
决定重新测量，要弄清楚FWD信号在不着车时输出的是多少。于是KEY-ON，待高压上电完成，测量FWD与CM电压为20 V，结果正常，证明不着车时输出正常。于是着车，再测，此时变成了10 v。为准确起见，多测几次，且测量时间长一点，偶尔发现有时短暂（约1-2s）变成11-12V，而且在此时发动机声音明显有变沉的感觉，证明有发电。这和车载显示屏上显示的偶尔有发电的现象相吻合，那么是什么原因导致FWD信号如此不稳定？此时，笔者利用区域切分法判断故障。既然发电变频器要求发电时FWD为高电位、REV为低电位，现在REV已经有了低电位，如果直接给FWD一个高电位，那么发电变频器应该正常工作发电。将FWD端子拆掉，着车，接着测量FWD与CM端子电压为20V，正常了。再看车载显示屏显示10- 15 A左右，果然发电了。
经过拆卸FWD端子这一步骤，将故障范围切分为发电变频器与主变频器两大块，进一步缩小故障范围。既然拆卸FWD端子后就发电正常，则说明发电变频器正常，问题在主变频器及主变频器至发电变频器之间的线路。况且主变频器输出的Q1.6与Q.6正常，那么剩下的只有PLC板与FWD信号线路故障了。为了准确判断，又装上FWD端子线。在着车时测量BCN9-1与BCN9-4的电位，也为lo v，在发电变频器上测量也是10v，证明线路没问题。问题在PLC板或CPU2226至PLC板的线路。于是，检查CPU226的Q1.6与Q0.6至MCN11-1与MCN 11-6的线路，正常，遂拆掉BCN9-1脚，结果发电正常了。由上可知，故障点为PLC板。
2.3故障原因
由上述分析可知，FWD端子上的20 V电压在PLC板上消耗了10V。而在PLC板上与FWD端子连接的元件只有光藕PC1。光藕PC1在此处当开关使用，在这个开关上存在10v的压降，那一定是这个开关接触不良。那么对于PC1来说，C、E极一定存在漏电故障，导致CE极上形成一个电阻R2与发电变频器内部的上拉电阻R1串联。R2与R1形成分压电路，在R2上形成10v的电压降，导致FWD端子输入CPU的电压拉低至10V；正常时，由于Q0.6是低电位，PC1的CE极是开路，FWD端子在上拉电阻R1的作用下始终保持20 V，输入CPU的也是20 V；但此时，由于光祸漏电，导致发电变频器的CPU识别到FWD信号电压只有10V，所以，发电变频器不控制发电，导致不发电故障。
2.4故障排除
更换PLC板的光祸PC1后装复启动，检查充电电流正常。着车10 min后，发现动力电池电压由原来的324 V变为了350 V，SOC值逐步上升。发电正常，故障彻底排除。
3 维修注意事项
1）遵循高压操作一切规则。如：要触碰高压时先断高压，待20 min后高压电放完了再开始作业。
2）测量各种信号时要用万用表而不能用试灯，特别是大功率的试灯，因为EM232，CPU226等的输出端子都不具备带负载能力，如果用试灯则有可能损坏模块。万一要用，也只能用LED试灯。
3）此款混合动力车配合发动机型号为康明斯ISDE 185，此发动机出厂设定标准怠速为650 r/min ，用在该车上将怠速重新标定为750 r/min，以便辅助发电开启时发动机运转平稳；同时，主控制器设定只有当检测到发动机怠速为750 r/min时才输出发电信号。如果更换发动机ECM，则应重新标定怠速，否则辅助发电系统不工作。
4）电机三相输出线端子上打有U、V、W字样，分别接变频器输出端子的U、V、W，如果万一电机输出端子上的字样被损坏，或者是更换了非原厂输出线，在不知道相线是否连接正确时，可以先任意接，然后利用变频器的控制程序将发电机当成起动机一试（注意：此时最好切断发动机ECM电源；操作杆置于N挡：离合器处于分离状态）。如果起动时旋转方向与发动机旋转方向一致，则证明接法正确，如果不正确，任意对调其中两相相线。
5）将发电机当起动机使用的操作步骤如下。
第1步按下PRG键，进入主菜单。在显示的主菜单中选择：数据设定，按下FUNC/DATA键，进入具体参数项。
第2步按下FUNC/DATA键，进入F00项（数据保护），按下STOP＋︿或V键，修改F00数值，使其数值由1变为0.
第3步同样使用︿或V键并按下FUNC/DATA键进入具体参数项。修改F01、F02、F42、 H18数值，使其数值由1变为0.
第4步按下PRG键，返回正常界面。
第5步在正常界面下，按下︿或V键不动，红色数码显示数值增加或减少，在数值达到26左右时，松开八或V键，并利用︿或V键调整，使数值为26，按下FUNC/DATA键，这时红色数值26闪烁即为设定完成。
第6步在离合器分离、空挡情况下，按下FWD键，由发电机拖动发动机，直至发动机起动。
第7步如果未能起动发动机，则可适当提高第5步的数值，直至能够起动发动机。
第8步重复第1步、第4步，恢复原数据。
6）如果有原厂的故障诊断仪，也可以用故障诊断仪输入起动程序，查看起动时旋转方向是否与发动机旋转方向一致，来测试U、V、W三相线是否连接正确（注意：此时最好拔掉ECM电源）。
当前不在线
