ヒントとチュートリアル
車載充電システムの構造と動作原理の簡単な説明
2021年7月28日
共有：
システム構造
主要構成要素
車載充電システムに含まれるもの
- ジェネレータ。発電機は、車の電気機器の主要な電源です。通常運転時には、スターターを除く電気機器に電力を供給し、バッテリーを充電します。
- バッテリー。バッテリーは自動車に搭載されている電気機器の中で最大のものです。その主な役割は、エンジン始動時にスターター、点火システム、その他の主要な電気機器に電力を供給すること、そしてエンジンが停止している時や低速で走行している時にも機器に電力を供給することです。
- 電圧レギュレータ。電圧調整器は、発電機の出力電圧が13.8～14.4ボルトの範囲に維持されるように調整します。
- 充電表示システム。充電表示システムとは、主にダッシュボード上の電圧計または充電表示器を指します。これは、発電機の動作状態が正常かどうかを示します。
発電機とバッテリー
電源の役割
発電機およびバッテリーの責任
エンジンが正常に作動しているときは、車内の電力のほぼすべてが発電機によって供給されます。余剰電力がある場合は、発電機がバッテリーを充電します。一般的な自動車用発電機の出力は約0.8～1.5kWで、ほとんどの場合、車の電力需要を満たすことができます。発電量が不足する場合は、バッテリーがそれを補います。
一部の小型エンジンでは、発電機がより多くの電力を生成し、負荷が増加すると、負荷の増加によりエンジンが振動することがあります。エンジンは自動的に回転数を上げて、出力を向上させます。
自動車用発電機のほとんどは、シリコン整流器を整流器として使用し、交流を直流に変換するシリコン整流器三相発電機です。主な構造は、回転子、固定子、ブラシとスリップリング機構、三相ブリッジ整流器、ベアリング、ファン、前後エンドキャップなどです。回転子が磁場を発生させ、固定子が電流を送り、整流器が三相交流を直流脈動電圧に変換します。発電機の発電量はエンジン回転数に比例して増加します。
バッテリーは電源システムの電圧を安定させる役割も担っています。これは大型コンデンサーに相当し、回路内の瞬間的な過電圧を吸収して電気機器を保護します。エンジンが正常に作動しているときは、発電機の出力電圧が車載バッテリーの電圧よりも高いため、発電機はスターターを除くすべての電気機器に電力を供給し、バッテリーを充電します。バッテリーは、主にエンジン始動時に内部に蓄えられたエネルギーを使ってスターターを駆動します。
動作原理
励起と整流
車の充電システムの仕組み
イグニッションスイッチを入れると、バッテリーから発電機の回転子に励磁電流が供給され、回転子が磁場を発生させます。その後、エンジンが始動し、発電機が回転を開始します。固定子巻線が回転子巻線の磁力線を切断することで三相交流電流が発生し、これがシリコン整流によって直流電力に変換され、外部に出力されます。
このとき、発電機の回転速度が低いため、励磁電流はバッテリーから供給されます。発電機の回転速度が上がるにつれて発電量も大きくなり、回転子巻線電流は発電機自身の電流によって供給されます。これを「自己励磁」と呼びます。
エンジンが正常に作動しているときは、発電機もエンジンと連動して高速回転し、車両の電気機器に電力を供給するとともに、余剰電力はバッテリーの充電に使用されます。バッテリーが満充電になると、電圧レギュレータがローターの励磁電流を遮断し、発電機は発電を停止します。バッテリー電圧が一定値まで低下すると、電圧レギュレータが励磁電流を再接続し、発電機は発電を再開します。
このプロセスは、車の電気機器の正常な動作を確保し、バッテリーを常に満充電状態に保つために繰り返されます。低速時でも発電できるように、一般的に発電機の回転速度はエンジンの回転速度の2.5～3倍に設定されているため、エンジンがアイドリング状態でも発電機は正常に発電できます。
故障とメンテナンス
充電インジケーターと日常点検
充電システムの一般的な故障と点検方法
充電インジケーターが点灯している場合、または走行中に電圧計の針が24Vより低い場合は、発電機が充電していないか、充電量が少なすぎることを意味し、充電システムの点検が必要です。
自動車充電システムの一般的な故障としては、充電されない、過充電される、充電不足などが挙げられます。これらの故障の主な原因は、配線接触不良と発電機の故障です。一般的に、最新の発電機は高度に統合されているため、通常の状態では分解して修理することはできず、ユニット全体として交換するしかありません。
使用中は、発電機の出力瞬時接地方式を用いて発電機が発電しているかどうかを確認しないでください。また、発電機が高速運転中は、バッテリーやその他の主要な電気機器を取り外しないでください。そうしないと、サージ電圧によって精密電子部品が破損する可能性があります。
日常点検では、発電機とバッテリーの接続部を頻繁に点検し、接続がしっかりしていて、接合部に錆がないことを確認してください。また、発電機ベルトの張力も確認してください。ベルトが緩すぎると、発電機の回転速度が低すぎて発電できない場合があります。逆に、ベルトが張りすぎていると、ベルトや発電機のベアリングが損傷する可能性があります。
