第四节
典型电源电路分析与故障诊断

汽车电源电路中都有一个充电指示灯，安装在仪表盘上，用于指示发电机是否正常发电。在不同类型的汽车上，其电源电路的结构形式有多种，而使用最多的电源电路主要有三种类型：

1）带充电指示灯继电器电源电路。这种汽车电源电路配备充电指示灯继电器，且发电机有中点接线柱，继电器由发电机中点电压控制。

2）九管整流发电机电源电路。采用九管整流发电机的汽车电源电路无充电指示灯继电器，由九管整流电路直接控制充电指示灯。

3）整体式发电机电源电路。发电机电压调节器在发电机的内部，充电指示灯控制电路原理与九管整流发电机电源电路相同。

一、带充电指示灯继电器的电源电路特点分析与故障诊断

用充电指示灯继电器控制充电指示灯的电源电路在一些载货汽车上应用较多，带充电指示灯继电器且用发电机中点电压控制的电源电路原理如图1-53所示。

1.电路特点

带充电指示灯继电器的电源电路，其电路的特点是：

1）发电机有中点接线柱，其电压为发电机端电压的1/2，它连接充电指示灯继电器线圈，用来控制充电指示灯继电器的动作。

2）充电指示灯继电器为常闭触点，串联在充电指示灯电路中，当发电机正常发电时，发电机中点电压加在充电指示灯继电器线圈上，线圈产生的磁力能将触点打开，使充电指示灯断电熄灭。

3）调节器串联在发电机磁场电路中，内搭铁发电机调节器串联在点火开关接线柱“B”与磁场接线柱“F”之间（图1-53a），外搭铁发电机的调节器则是串联于磁场接线柱“F”与搭铁端“E”之间（图1-53b），使得发电机的励磁电流受调节器控制，用以稳定发电机的电压。

4）调节器的搭铁端E与发电机的搭铁接线柱有一根导线连接（图1-53中此导线未画出），以确保调节器的搭铁与发电机的负极连接可靠。

2.电路工作原理

（1）发动机不工作时

蓄电池与发电机并联相接，这时如果接通用电设备，则由蓄电池向外输出电流。如果接通点火开关（未起动发动机），则充电指示灯电路通路（蓄电池+→点火开关→充电指示灯→充电指示灯继电器触点→搭铁），充电指示灯亮。这时发电机磁场绕组也形成通路。

内搭铁发电机的励磁电流通路为：蓄电池+→点火开关→调节器B接线柱→调节器内部开关晶体管→调节器F接线柱→发电机F接线柱→发电机磁场绕组→搭铁。

外搭铁发电机的励磁电流通路为：蓄电池+→点火开关→发电机F+接线柱→发电机磁场绕组→发电机F-接线柱→调节器F接线柱→调节器内部开关晶体管→调节器E接线柱→搭铁。

（2）发动机工作、发电机正常发电时

1）充电指示灯继电器的状态。发电机中点电压使充电指示灯继电器线圈通电，产生磁力将触点吸开，充电指示灯熄灭，指示发电机工作正常。

2）电压调节器的状态。发电机的端电压达到了调节器起作用的电压，调节器开始工作，根据发电机电压变化率控制发电机磁场绕组通断电的比率，使励磁电流随发动机转速的上升而减小，从而使发电机的端电压保持稳定。

3）发电机的状态。发电机的电压高于蓄电池电压，通过电枢接线柱向蓄电池充电、向用电设备供电。

（3）发动机工作，发电机不能正常发电时

这时，发电机无中点电压或中点电压很低，充电指示灯继电器线圈失去电流或电流过小，其磁力消失或过小，触点在弹簧力作用下闭合，充电指示灯亮起，指示电源电路有故障。

从发电机这两种搭铁方式的磁场通路可以更清楚地看到，内搭铁发电机和外搭铁发电机所匹配的调节器的接线端子虽然都一样，但内部电路结构却不一样，匹配内搭铁发电机的调节器在“B”与“F”之间有晶体管控制其通断，“F”与“E”之间不通路；匹配外搭铁发电机的调节则是在“F”与“E”之间有晶体管控制其通断，而“B”与“F”之间不通路。因此，两种发电机只能用与其相匹配的调节器，否则，发电机磁场绕组不能通电，发电机不发电。

3.电路故障分析

充电系统的常见故障有充电指示灯亮起后不能熄灭（充电或不充电）、充电指示灯不亮、充电电流过小、充电电流过大等。

（1）充电指示灯不能熄灭（不充电）

发动机起动后充电指示灯不能熄灭，或在发动机运行中充电指示灯亮起，并一直点亮，蓄电池会很快亏电。这一故障现象说明充电系统出现了不充电故障。

1）可能的故障原因。不充电常见的故障原因是发电机不发电和调节器出了问题，此外还有线路和机械传动装置有异常。具体的故障原因有：

①充电系统的线路（充电指示灯至发电机“F”或“F+”接线柱之间）有搭铁故障。

②发电机有故障，比如：电枢绕组有短路、断路或搭铁；磁场绕组有短路或搭铁；整流二极管有断路或短路等。

③调节器有故障，调节器内部电子元件损坏。

④机械故障，发电机安装松动或传动带磨损而打滑。

2）故障诊断方法。可按如下方法诊断故障：

①检查发电机传动带是否松动打滑，如果是，则予以排除；如果不是，则进行下一步。

②检查有关线路有无搭铁，直观检查有关线路线束无破损，并用万用表进行检查：拆下发电机B、F或F+（外搭铁发电机）接线柱与调节器B、F接线柱上的导线，用万用表欧姆档测量导线端子与搭铁之间的电阻，应该不通。如果通路或电阻很小，则说明线路搭铁或有漏电故障，应予以修理或更换；如果确认线路正常，则进行下一步。

③检验发电机是否发电，方法是：将调节器短路（内搭铁发电机将F接线柱与B接线柱连接，外搭铁发电机将F-接线柱直接搭铁），并使发动机在中速运转，然后再看充电指示灯是否熄灭。如果此时充电指示灯熄灭，则说明发电机能正常发电，需检查或更换调节器；如果充电指示灯仍然不能熄灭，则说明发电机有故障，应检修或更换发电机。

（2）充电指示灯不亮

接通点火开关时，充电指示灯不亮。

1）可能的故障原因。充电指示灯不亮的故障原因可能有：

①充电指示灯继电器触点接触不良。

②充电指示灯电路有断路故障或充电指示灯损坏。

③发电机整流二极管（负极通过元件板连接在一起的三个二极管）有短路故障，导致蓄电池正极桩经发电机的电枢接线柱、短路的二极管、电枢绕组、充电指示灯继电器的N接线柱与继电器线圈连接，线圈通电产生磁力将触点吸开了。

2）故障诊断方法。故障诊断方法如下：

①将充电指示继电器的L接线柱直接搭铁，接通点火开关时看充电指示灯亮否。如果仍不亮，则应检查充电指示灯及其连接导线；如果能亮，则再进行下一步检查。

②将充电指示灯继电器N接线柱导线拆下，接通点火开关时看充电指示灯亮否。如果仍不亮，则应检修或更换充电指示灯继电器；如果这时充电指示灯能亮起，则说明是发电机内部的整流二极管有短路，需检修发电机整流器二极管或更换发电机。

（3）充电电流过小

充电指示灯能熄灭或在较高的转速下才能熄灭，充足电的蓄电池很容易出现亏电，夜间行车前照灯亮度不够等，这说明发电机充电电流过小。

1）可能的故障原因。充电电流过小的可能原因有：

①充电线路连接不良，接触电阻过大。

②发电机有故障：磁场绕组有局部短路；电刷与集电环接触不良；电枢绕组有断路或短路、整流二极管有短路或断路。

③调节器不良：调节器内部电子元件性能不良。

④发电机传动带打滑。

2）故障诊断方法。故障诊断方法如下：

①直观检查：首先检查发电机传动带的松紧度与充电线路的连接，如果传动带过松，则将其调整至适当；如果线路连接处有松动，则将其紧固；如果直观检查未发现异常，则进行下一步。

②检查发电机是否正常发电：将调节器短路（按前面提到过的方法短路），在慢慢提高发动机转速的过程中测量发电机B接线柱与搭铁之间的电压。如果电压能随发电机转速的升高而上升至调节电压值（13.5V）以上，则说明发电机正常，应检修或更换调节器；如果发电机转速升高时，电压变化很小，在发动机转速高于怠速转速时也达不到调节电压值，则为发电机故障，应检修或更换发电机。

（4）充电电流过大

充电指示灯能正常熄灭，但汽车各种灯泡易烧，蓄电池电解液消耗过快，装有电流表的汽车其电流表长时间指示10A以上的充电电流。

1）可能的故障原因。充电电流过大的可能原因有：

①调节器故障：电子调节器开关晶体管短路或其他电子元件故障而使开关晶体管不能截止。

②线路故障：电子调节器线路连接有误或搭铁不良。

2）故障诊断方法：检查调节器与发电机的连接线路是否有误或调节器的搭铁是否良好，如果线路无问题，则应检修或更换调节器。

二、九管整流发电机的电源电路特点分析与故障诊断

采用九管整流式发电机的电源电路不用充电指示灯继电器，这种类型的发电机在汽车上的应用很普遍。典型九管整流发电机的电源电路如图1-54所示。

1.电路特点

九管整流发电机电源电路特点如下：

1）发电机无中点接线柱N，但有D接线柱，发电机工作时，D接线柱电压 U _D 与发电机端电压 U _B 相同。

2）充电指示灯连接在发电机D、B两接线柱之间的电路上，这样，充电指示灯由发电机的端电压直接控制。

3）充电指示灯要通过调节器及发动机励磁绕组才与搭铁相通，因此，三者有一个发生断路故障，就会出现充电指示灯不亮，同时也会使发电机没有励磁电流而出现不充电的故障现象。

2.电路原理

（1）发动机不工作时接通点火开关

接通点火开关时，充电指示灯及发电机磁场绕组通电，其电流通路为：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→调节器D接线柱→调节器内部开关晶体管→调节器F接线柱→发电机F接线柱→发电机磁场绕组→搭铁，充电指示灯通电亮起。

（2）发电机正常发电时

1）充电指示灯工作状态。由于发电机B、D两接线柱的电压相同（ U _B = U _D ），使充电指示灯两端的电压为0，因而充电指示灯熄灭，指示发电机正常工作。

2）电压调节器工作状态。发电机通过D接线柱并经调节器向其磁场绕组提供励磁电流，调节器根据发电机的电压控制磁场绕组通断电的比率来调节励磁电流的大小，使发电机的电压保持稳定。

3）发电机的工作状态。发电机的电压高于蓄电池电压，通过B接线柱向蓄电池充电，同时向用电设备供电。

（3）发电机出现不发电故障时

发电机的B、D接线柱均无电压输出，由于B接线柱端与蓄电池连接，因而充电指示灯连接发电机B接线柱端为蓄电池电压，另一端通过调节器、发电机励磁绕组与搭铁相通。此时，充电指示灯两端施加了蓄电池电压，灯即刻亮起，指示充电电路出现了不充电故障。

3.故障诊断方法

九管整流发电机电源电路可能的故障也是充电指示灯不能熄灭、充电指示灯不亮、充电电流过小、充电电流过大等。

（1）充电指示灯不能熄灭

发动机在高于怠速的转速下运转时，充电指示灯不能熄灭（装电流表的充电系统，电流表指示放电），说明充电系统出现了不充电故障。

1）可能的故障原因。不充电的可能故障原因有：

①电源电路的故障：发电机D或F接线柱搭铁；发电机D、F接线柱至调节器D、F接线柱之间线路有搭铁故障。

②发电机的故障：电枢绕组有短路、断路或搭铁；磁场绕组有短路或搭铁；整流二极管有断路或短路等。

③调节器的故障：调节器内部有搭铁故障。

④机械故障：发电机安装松动或传动带磨损而打滑。

2）故障诊断方法。可按如下方法诊断故障：

①检查发电机传动带是否松动而打滑，如果是，则予以排除；如果不是，则进行下一步。

②检查有关线路有无搭铁，直观检查有关线路线束无破损而搭铁，然后再用万用表进行检查，方法如下：拆下发电机D、F接线柱与调节器D、F接线柱上的连接导线，测量D和F导线端子与地之间的电阻。应为不通，如果电阻为0或很小，则为线路搭铁或有漏电故障，应予以修理或更换；如果检查线路无搭铁，则进行下一步。

③检查发电机是否正常发电：拆下调节器F接线柱上的导线并与D接线柱相接（短路调节器），然后使发动机在中速运转，看充电指示灯是否熄灭。如果能熄灭，则说明发电机能正常发电，需检查或更换调节器；如果充电指示灯仍不能熄灭，则为发电机有故障，应对其进行检修或更换。

（2）充电指示灯不亮（不充电）

接通点火开关时，充电指示灯不亮，发动机工作时，充电指示灯仍然不亮，并且蓄电池会很快亏电，这同样是充电系统出现了不充电故障。

1）可能的故障原因。充电指示灯不亮的可能原因有：

①充电线路的故障：点火开关至发电机F接线柱线路有断路；熔断器熔丝烧断（发电机励磁回路有熔断器保护的电源电路）。

②发电机的故障：磁场绕组有断路；电刷与集电环因烧蚀、脏污或电刷弹簧失效而接触不良。

③调节器的故障：电子调节器内的开关晶体管断路，或内部其他电子元件或电路有故障而使开关晶体管不能导通。

④充电指示灯已烧坏。

2）故障诊断方法。可按如下方法诊断故障：

①检查连接发电机励磁回路的熔断器（如果有的话），如果熔断器熔丝已烧断，则需更换熔断器，并在更换熔断器之前，检查熔断器所保护电路有无搭铁故障。

②接通点火开关后，测量调节器D接线柱对地电压。如果电压为0V，则应检查调节器D接线柱至点火开关的线路有无断路、充电指示灯是否烧坏；如果为蓄电池电压，则进行下一步。

③在接通点火开关时，测量调节器F接线柱对地电压。如果电压为0V或很低，则需检修或更换调节器；如果为蓄电池电压，则进行下一步。

④在接通点火开关时，测量发电机F接线柱对地电压。如果电压为0V，则需检修发电机至调节器之间的电路；如果为蓄电池电压，则需检修或更换发电机。

三、整体式发电机的电源电路特点分析与故障诊断

整体式发电机的调节器在发电机的内部，因而其外部电路相对要简单一些。典型的整体式发电机电源电路如图1-55所示。

1.电路特点

整体式发电机由于发电机的电压调节器置于发电机内部，故而发电机无需磁场接线柱和搭铁接线柱，但有一个充电指示灯接线柱L（或标D、D+）。L接线柱在发电机内部连接提供励磁电流的整流器输出端D，因此，当发电机正常发电时，L接线柱的电压与B接线柱相同。

2.电路原理

（1）发动机不工作时

这时接通点火开关，充电指示灯及发电机磁场绕组通电，其电流通路为：蓄电池+→点火开关→充电指示灯→发电机L接线柱→发电机磁场绕组→调节器F端子→调节器内部开关晶体管→调节器E端子→搭铁。这时，充电指示灯亮起。

（2）发动机工作，发电机正常发电时

发电机B、L两接线柱的电压都升高且同电位，使充电指示灯两端的电压为0，因而充电指示灯熄灭，指示发电机正常工作。

3.故障诊断方法

（1）充电指示灯不能熄灭

发动机起动后，充电指示灯不能熄灭，或是在发动机正常运转过程中，充电指示灯亮起，这都说明发电机出现了不充电故障。

1）可能的故障原因。充电指示灯不能熄灭的可能故障有：

①发电机故障：电枢绕组有短路、断路、搭铁或发电机磁场绕组有短路、搭铁等。

②调节器故障：发电机内调节器的电子元件损坏而使大功率晶体管不能饱和导通。

③发电机传动带松弛：由于传动带打滑，发电机不转或转速过低而不发电。

2）故障诊断方法。首先检查发电机传动带有无打滑，如果正常，则应拆检发电机及调节器。

（2）充电指示灯不亮

接通点火开关时，以及发动机正常运转时，充电指示灯都不亮，这也说明充电系统有充电不良或不充电故障，或充电指示灯及其电路有故障。

1）可能的故障原因。可能的故障原因如下：

①发电机电刷与集电环接触不良。

②调节器内部电子元件损坏而使大功率晶体管不导通或大功率晶体管本身断路。

③发电机内整流二极管有短路。

④充电指示灯电路有断路，如熔断器、充电指示灯、发电机L接线柱到点火开关之间的线路连接等有问题。

2）故障诊断方法。故障诊断方法如下：

①在不接通点火开关时，检测发电机L接线柱对地电压。正常情况电压应为0。如果有蓄电池电压，则说明发电机内整流二极管有短路，应拆修发电机；如果电压为0，则进行下一步诊断。

②接通点火开关后再检测发电机L接线柱对地电压。正常情况电压应为蓄电池电压。如果电压仍然为0，则需检查充电指示灯电路和充电指示灯；如果电压正常，则进行下一步诊断。

③拆检发电机，解体发电机后，检查电刷与集电环的接触是否良好和磁场绕组有无断路，如果无问题，则需要检修或更换调节器。

（3）蓄电池经常亏电

接通点火开关时充电指示灯能亮，发动机起动后和运转时充电指示灯也能熄灭，但蓄电池会很快出现亏电现象。

1）可能的故障原因。蓄电池经常亏电的可能原因有：

①发电机发电不良。

②调节器调节电压过低或内部电路有故障。

③发电机至蓄电池的充电线路有接触不良。

④蓄电池极板严重硫化。

⑤蓄电池有自放电故障或汽车电器和线路有漏电之处。

2）故障诊断方法。可按如下方法检查：

①用万用表直流电压档检测发电机B接线柱对地电压。正常情况电压应为蓄电池电压。如果电压为0，则说明发电机电枢接线柱至蓄电池之间的线路有断路，应对其进行检修；如果电压正常，则进行下一步检查。

②起动发动机，并使发动机中速运转，在充电指示灯熄灭时，检测发电机电枢接线柱对地电压。如果电压仍为蓄电池电压，则需检修发电机和调节器；如果电压有所升高，则进行下一步检查。

③在发动机中速以上时，检测发电机的输出电流和端电压，如图1-56所示。

如果电压在发动机转速升高时能达到13.8～14.5V，且电流表指示有较大的充电电流（有电流表的话），则说明发电机及调节器正常，蓄电池很快亏电的原因可能是蓄电池本身的故障或汽车电器设备和线路有漏电故障，应对其进行检查。

如果电压能达到13.8～14.5V，但无充电电流或充电电流很小，则应检查发电机电枢接线柱至蓄电池之间的充电线路连接有无接触不良之处，若充电线路正常，则可能是蓄电池极板硫化严重，需检查或更换蓄电池。

（4）发电机充电电流过大

汽车运行时灯泡易烧、蓄电池温度过高且其电解液消耗过快，这说明发电机充电电流过大。

1）可能的故障原因。发电机充电电流过大的原因一般是调节器调节电压过高或调节器失效造成的。

2）故障诊断方法。在确认灯泡易烧、蓄电池温度高和电解液消耗过快无其他原因时，应拆解发电机，更换调节器。

四、整体式发电机电压检测方式

发电机电子调节器是根据发电机的电压高低来控制励磁电流，并最终实现发电机电压在设定的范围内波动。根据调节器分压器接入发电机电压的方式不同，整体式发电机可分为发电机电压检测方式（直接引入发电机的端电压）和蓄电池电压检测方式（从蓄电池端引入发电机电压）。

1.发电机电压检测方式

发电机电压检测方式电源电路示例如图1-57所示。发电机电压检测方式线路连接简单，发电机上通常只有两个接线柱，B接线柱连接蓄电池和汽车电路的用电设备，L接线柱连接仪表盘上的充电指示灯。

发电机电压检测方式的汽车电源电路应用较多。这种电源电路的缺点是当发电机至蓄电池之间的线路出现了接触不良故障时，由于充电电路有较大电压降，会使蓄电池端的电压偏低，从而导致蓄电池充电不足。

2.蓄电池电压检测方式

为解决发电机电压检测方式的这一不足，一些整体式发电机电源电路采用了蓄电池电压检测方式，这种电源电路示例如图1-58所示。

蓄电池电压检测方式的电源电路增加了一条连接蓄电池正极和发电机“S”接线柱的电压检测线，将蓄电池电压通过导线连接到发电机内部调节器的分压器（R ₂ 、R ₃ ）。因此，采用蓄电池电压检测方式的整体式发电机，除了向蓄电池充电和向用电设备供电的电枢接线柱“BATT”和连接充电指示灯的“L”接线柱外，还多了一个连接蓄电池正极桩，用于引入蓄电池端电压的“S”接线柱。

蓄电池电压检测方式的不足之处是，如果电压检测线出现了断路故障，发电机内部的调节器就会检测不到蓄电池端的电压，这将会引起发电机电压的失控，导致蓄电池过充电和用电设备容易烧坏。因此，蓄电池电压检测方式的整体式发电机需要有应对电压检测线断路的措施。

本例的应对措施是：将发电机整流器“B”端电压通过调节器的“B”连接点和R ₄ 引入分压器，这样，当发电机连接蓄电池的电压检测线发生断路故障时，调节器仍然可以通过“B”端子检测到发电机的端电压，以确保调节器能正常工作，从而避免了发电机电压失控的危险。 +pkFYkhum9ZwG0KX+SU2qD/VRhVMJHOQbJ7uBNbnpLpF0DYsiPPhWYiHplCGFMw1