汽车前期开发中，电气系统工程师需要搜集整车各个终端用电设备的详细参数及内部原理图，然后根据这些资料绘制出电源分配图和电气原理图，并写出电气计算书。其中电气计算书很重要，它不但使汽车关键用电器满足电气性能的要求，而且保证了用电器与整车电子电路良好匹配。所以用完善规范的电气计算书来指导产品开发，可以减少后期验证出现的问题，提高设计开发效率。本文通过某微车发电机设计及匹配时，出现不能正常熄火的故障为例，来阐述发电机选型与问题分析，并提出解决方法。

    1．发电机选型
    1.发电机额定电流计算与校核
    发电机额定电流应大于极限用电工况（夏季雨夜）下的最大用电负荷，即豪华配置的发电机额定电流〕最大用电负荷x系数（功能扩展用经验系数）=60.78×1.15≈70A，根据厂家产品目录，选取额定电流为75A的发电机。
    车辆正常行驶时，发动机的转速为1500～3000r/min，发电机皮带轮传动比为2.375。换算到发电机：2.375×1500=3 562 r/min，2.375×3 000=7 125 r/min，则发电机的转速3 5627 125 r/min。校核所选发电机输出特性曲线在车辆正常行驶时如图1所示，热态时发电机电流为6775A，满足设计要求。

    1.2车辆怠速工况对发电机的校核
    考虑到应避免选定的发电机功率冗余过大，导致成本浪费。车辆实际运行过程中（怠速情况），允许蓄电池短时间辅助发电机同时给整车用电器供电，即怠速极限用电工况下用电器消耗电流二发电机怠速工况下的输出电流＋蓄电池放电电流二连续工作制电流＋短时工作制电流×频率系数。满足蓄电池电量100%状态下辅助供电70 min后，能够保证下次发动机起动所需的电流和电压。
    经过计算校核，选出了适合该车辆的某品牌发电机，并进行台架试验测试，结果为满足设计要求。

    2 问题描述与查找
    某微车样车在一切正常的状态下，起动发动机后钥匙关到OFF状态时，车辆不熄火。在发动机故障指示灯点亮、挂倒档、触动玻璃升降开关等任一IG1电的电器元件工作时，车辆可以正常熄火。
    1）发动机不熄火一般都是发动机ON档电源信号（IG1）未断开，测量原理图（图2）检测点1，发现IG1有2.5 V的电压。可以排除是蓄电池常电与IG1电路通过线束并联所致，判断为用电器内部电路故障。

    2）更换ECU，故障依然存在，然后针对IG1电路上面的其他电器元件与车辆线路，逐个断开并检测检测点1的电压，发现仪表或发电机励磁绕组断开的时候，发动机可以正常熄火且检测点1的电压为0。
    3）更换仪表，故障依然存在，对发电机进行测量，发现发电机可以正常发电。将发电机励磁绕组端子、电源输出端子、充电指示灯端子逐个断开，当充电指示灯端子断开后，车辆熄火且检测点电压为0。测量充电指示灯线路一切正常，最终确定为发电机问题。

    3 问题分析
    由图2得知，发电机充电指示灯信号通过仪表内灯泡与仪表的IG1电源相连。断开仪表与发电机充电指示灯电路，当钥匙在ON档时，检测点1处电压为12V，发电机指示灯输出电路检测点2为2.1 V（图3a），两点间有10v左右电位差。当钥匙在ST档车辆起动后，检测点1电压升高到发电机的输出电压14.2 V，而此时发电机指示灯输出电路检测点2由2.1 V上升到14.2 V（图3b），两点电位差为0。连接仪表与发电机充电指示灯电路，钥匙在ON档时，由所测得的电位差可知指示灯点亮，车辆起动后指示灯熄灭。

    所选发电机电路简图如图4所示。由图4可知，发电机充电指示灯接线柱L在发电机内接二极管D7～D9和3个共阳极组二极管组成的三相桥式整流电路，整流后为14.2 V直流电压信号。当车辆从起动状态到关闭状态的瞬间，直流电压信号出现了一定的延时。由图2可知，它通过充电指示灯灯泡与仪表内电子电路产生了回路，以致仪表内的IG1（检测点1）针脚产生2.5 V的电压。此电压通过仪表传递到整车IG1电路，如ECU、发电机励磁绕组、倒车灯、玻璃升降等电路，使ECU（厂家回复IG1针脚电压高于0.5 V ECU就能工作）与发电机励磁绕组都正常工作。发电机处在自励状态，充电指示灯电路靠发电机自励产生的电压一直提供给IG1电路（检测点1） 2.5 V的电压，导致发动机不熄火。同时只要仪表内与IG1相连的灯泡（含发电机故障指示灯）或外部IG1电路工作时，就会拉低IG1电路的电压到0.5 V以下，此时ECU停止工作，发动机熄火。

    4 解决方案
    4.1整改仪表
    把仪表中的充电指示灯灯泡改用发光二极管，这样就可以对发电机触点L的电路起到隔离作用，车辆关闭时不能与IG1电源系统形成回路。
    4.2更换发电机电压调节模块
    更换发电机电压调节模块控制方式为搭铁控制。优化后发电机电路简图如图5所示。点火开关接通且发电机未转动时，蓄电池端电压经接线柱IG输入单片集成电路，使三极管T1、T2均有基极电流流过，于是T1、T2同时导通。T1导通使励磁绕组搭铁，发电机由蓄电池进行他励。T2导通时有电流流过充电指示灯，电流流向为：蓄电池正极→点火开关→充电指示灯→接线柱L→T2→搭铁E→蓄电池负极；充电指示灯亮，表示发电机不发电。

    发动机起动后，发电机运转，其端电压高于蓄电池电动势而小于调节电压时，T1仍导通，但发电机由他励转为自励，并向蓄电池充电。同时，由于P点电压输入单片集成电路，使T2截止，电流消失，故充电指示灯熄灭，表明发电机正常工作。这时发电机充电指示灯电路与仪表电路截止，不能通过仪表与IG1电源系统形成回路。

   5  结束语
    通过整改对充电指示灯电路形成了双重截断，使出现该问题的几率降到了最低，后期可靠性车辆耐久试验时也从未发生过类似问题。针对发电机的选型设计书，增加了信号控制方面的要求，以保证用电器与整车电子电路良好匹配，提高设计效率。