也谈汽车电源系统熔断器的布置

也谈汽车电源系统熔断器的布置中图分类号U46363文献标识码B文章编号10038639201402005502汽车电器2012年第1期刊载汽车电源系统熔断器布置方案的探讨一文以下简称原文，对熔断器在发电机与蓄电池之间的连接线即充电线上的3种布置方案作了探讨。在此谈谈笔者看法。1熔断器的主要作用是短路保护，不可能实现过电压保护的目的。原文作者回函原文没有表达此观点，曲解了文章的意思线路上设置熔断器的目的主要是作短路保护，当线路万一发生短路故障时熔断器迅速熔断，切断短路电流，保护线路不损坏，否则很大的短路电流会使线路发热绝缘层熔化而损坏，严重者还会引起火灾。原文认为在发电机输出电压失控的情况下，“由于电流过大导致熔断器熔断”实际上这种情况下熔断器是不会熔断的。因为充电线上的熔断器一般按发电机的最大输出电流来选择，即熔断器的额定电流等于发电机的最大输出电流。而对交流发电机而言，一旦达到最大输出电流，即使再增加转速与负载的功率，输出电流非但不会再增加，反而减小。也就是说，发电机的输出电流任何情况下都不会超过最大输出电流。原文作者回函此观点过激，发电机输出电压失控造成熔断器熔断的事例经常发生从另一角度看。发电机输出电压失控而产生高电压只能在发电机输出电流不大时产生。如果发电机在输出额定电流状态。此时调节器中控制磁场电流的三极管已处于全导通状态，与“失控”类似，但此时的输出电压还是额定值，除非发电机转速超过额定转速但电压升高已极其有限。也就是说在发电机输出大电流时，输出电压是不高的。只有在输出小于额定电流时，才有大于额定电压输出。而以原文中的方案1为例，充电线上的熔断器额定电流至少要等于发电机的额定电流。而要使其熔断，势必超过额定电流，而发电机输出电流一旦超过额定值。输出电压也就很难超过额定值。如果要做到因蓄电池充电电流过大，使充电线上的熔断器熔断。这个熔断器的额定电流肯定要小于发电机的额定电流。这会让发电机大材小用，不能输出额定电流。只有方案3，充电线上的熔断器才可以按蓄电池的最大允许充电电流来选择，当发收稿日期20120209；修回日期20120306电机电压失控、充电电流过大时熔断器就熔断。但这样负载上的电压会急剧升高，带来的危害更大。可见，无论什么方案试图利用熔断器来作过电压保护是徒劳的。原文作者回函此观点过激，原文中发电机电路已经表明了发电机的电压取样方式2负载电源线连接在蓄电池端还是发电机输出端，由发电机的电压取样方式决定。发电机的额定输出电压由调节器控制调节器在控制发电机输出电压时，必须先检测电气系统中有代表性位置的实际电压是多少即要采取有代表性的电压样品，称为电压取样或电压采样。然后调节器根据检测到的电压高低，来判断是增加磁场电流升压还是减小磁场电流降压。目前常以检测蓄电池端充电电压与发电机输出端电压为依据，分别称为蓄电池电压取样与发电机电压取样即自身电压取样。日本车大多采用蓄电池电压取样方式例如广汽丰田凯美瑞、东风日产蓝鸟、广汽本田雅阁等，主要特征是调节器上有一个S端与蓄电池正极连接，S端称为蓄电池电压取样端。为了防止S端连接线万一断裂而造成电压失控在调节器内同时设有发电机输出电压取样端，这种发电机称为双电压取样方式是以蓄电池电压取样为主，发电机电压取样为后备电压取样方式。蓄电池电压取样方式可保证蓄电池端的充电电压在额定电压上。优点是保证蓄电池的充电电压稳定能自动补偿充电线上的电压降，因此充电线只需考虑载流量，而不必考虑电压降，充电线可选用较小截面，以便减轻质量，降低成本。欧洲车大多采用发电机电压取样方式例如一汽大众捷达、二汽神龙富康、上海大众桑塔纳等，其特点是保证发电机的输出电压在额定电压上。优点是简单，但要考虑充电线上的电压降问题。不同电压取样方式的结果是额定电压出现在不同的位置。也就不难得出对蓄电池电压取样的发电机所有负载电源线应连接在蓄电池端上；对自身电压取样的发电机，所有负载电源线应连接在发电机输出端上。但由于把负载电源线都连接在发电机输出端上，一是不方便，二是难以设置熔断器。因此，也汽车电器2O14年第2期把全部或部分电源线连接到蓄电池端上，这样会造成充电线上的电压降增加，而使蓄电池的充电电压下降。为了保证蓄电池上的充电电压不至下降很多就必须采用大截面的充电线，其截面甚至与起动机电源线的截面相当，使充电线上的电压降在最大电流下也小于03V德国标准。有些车上为了降低成本。只是适当加大了充电线的截面，而把一部分大功率负载例如空调的电源线连接在发电机输出端上。其他负载连接在蓄电池端上，这就出现了原文中的方案2。可见，负载电源线连接在何处是有其原因的，决不可任意选择。3充电线上设置熔断器是必然趋势。在2000年前，许多车型的充电线上都未设熔断器，蓄电池正极与发电机输出端之间是直接连接的。但许多短路故障引起的火灾教训。促使人们越来越重视线路的短路保护。充电线的截面较大，而线路截面越大。短路电流越大，造成的不良后果越严重，充电线一旦短路，如果没有保护措施，后果不是烧线就是起火烧车。鉴以此，目前各种车型的充电线上基本都已设置熔断器。从保护效果上看，各种负载电源线上都应该设置熔断器，而且应设置在靠近蓄电池正极这样保护效果最佳，又便于维护、更换熔断器。目前的做法是在蓄电池上或蓄电池旁设总熔断器盒。各种电源线上的熔断器都安装其中。随着大电流熔断器产品的面世，起动机电源线上也会采用熔断器，因为任何线路都有可能发生短路故障而且起动机电源线截面最大，一旦短路，短路电流也最大。因此从万无一失方面考虑，起动机电源线也应该设置熔断器。目前已有不少新车型开始实施。4不考虑电压取样方式的危害。目前国内不少工程技术人员并不了解不同的电压取样方式对汽车电气系统的影响，甚至根本不知电压取样的概念，在大专院校的教材中也没有详细论述过这个问题。从而在设计电气系统时无所适从，还在国产车上搞出了点火开关电压取样这个“怪胎”。以前的东风、解放、跃进等中、轻型载货汽车都是点火开关电压取样，东风载货汽车后来有所改进，增加了一只继电器，点火开关只控制继电器线圈，调节器的电源线由继电器触点控制电源直接取自蓄电池，已为蓄电池电压取样。把原为蓄电池电压取样改为点火开关电压取样的典型代表是沈阳华晨金杯轻型客车。该车脱胎于丰田海狮轻客，原丰田海狮汽车是用6线调节器其中IG是电源线、S是电压取样线。但由于不知电压取样线的作用而把它取消，采用了5线调节器可能认为IG与S都接在蓄电池上多此一举。而让由汽车电器2O14年第2期点火开关控制的调节器电源线IG充当电压取样线。点火开关上连接多种负载。负载电流就会在点火开关及线路上产生电压降，所以点火开关处的电压要低于蓄电池端电压，更低于发电机输出端电压，再加上点火开关上的负载是变化的，这样当调节器检测到这一偏低又不稳定的电压后就会造成发电机的输出电压偏高且不稳定。而且随着使用日久，线路老化，点火开关的接触电阻增加等因素影响，电压降越来越大，发电机输出电压就越来越高，造成蓄电池过充电这已成为一些国产车的通病。还有些车型会出现打开转向灯后，充电指示灯跟随转向灯闪烁的怪现象。出现这些情况的根本原因是本应该采用蓄电池电压取样的发电机采用了点火开关电压取样方式。如果采用自身电压取样的发电机，负载电源线又都连接在蓄电池端上，但没有加粗充电线，那么会出现长时间开着前照灯或空调行驶后，蓄电池亏电，甚至造成熄火后无法再起动。有的车会出现正常使用一段时间后蓄电池就亏电，但又查不出故障，这在某些国产车上也比较多见。实际上，发电机输出电压在额定值上、下一定范围内一般有02505V的偏差，因此上述的一些“怪现象”还与发电机本身的电压偏差量有关。原本蓄电池电压取样的发电机，采用点火开关电压取样后，对电压正偏差的发电机，更容易出现电压过高现象；而对电压负偏差的发电机故障现象可能被掩盖而显正常。对自身电压取样的发电机如果没有加粗充电线，对电压负偏差的发电机，就容易出现蓄电池充电不足现象而对电压正偏差的发电机，故障现象也可能被掩盖而显正常。发电机的额定电压偏差，目前无法避免，但充电线路上造成的电压偏差，完全可以通过合理设计来避免。参考文献1吴建剐目前汽车电路存在的问题与对策J汽车电器，2007093112刘春晖汽车交流发电机充电电压过高的故障排除J汽车电器，2006552533许晓晖又议交流发电机调节器的电压取样