Jak powiedział Matthias Albrecht z Universität Bayreuth podczas Mechatronic training for specialists and managers mówiąc o nowoczesnym samochodzie, przed oczami powinniśmy mieć komputer na kołach. W rzeczywistości nie jest to tylko pojedynczy komputer lecz farma komputerów oraz inteligentnych urządzeń peryferyjnych współpracujących ze sobą we „wspólnej sprawie”.

Jednym z takich inteligentnych obiektów jest nowoczesny alternator samochodowy. W odróżnieniu od dawnych konstrukcji nie jest już tylko agregatem doładowującym akumulator lecz zaawansowanym technologicznie generatorem synchronicznym sterowanym przez systemy elektroniczne. W pewnych przypadkach może odwrócić czasowo swoją funkcjonalność na silnikową stając się np. rozrusznikiem bądź napędem dla sprężarki klimatyzacji zgodnie z zasadą:

Zawansowanie technologiczne inteligentnych alternatorów przejawia się wykorzystaniem w urządzeniach nowoczesnej inżynierii materiałowej, mechaniki precyzyjnej oraz elektroniki cyfrowej i mikrokomputerowej. Wszystko to aby zapewnić optymalne warunki zasilania instalacji elektrycznej, oszczędzać paliwo, spełniać normy ekologiczne oraz przy tym wszystkim odbierać z silnika jak najmniej momentu napędowego np. przy wyprzedzaniu. Dużą rolę w zapewnieniu tych funkcjonalności odgrywa regulator alternatora. Inteligentne regulatory zawierają w swej strukturze mikrokontrolery, które za pośrednictwem elementów wykonawczych kontrolują napięciem ładowania alternatora a także mogą sterować urządzeniami zewnętrznymi np. pompa wspomagania kierownicy. W celu zapewnienia optymalnych w danej chwil parametrów pracy alternatora (nie ma z góry narzuconego jednego napięcia ładowania dla wszystkich sytuacji) , regulator zbiera za pośrednictwem terminali analogowych oraz cyfrowych informacje o warunkach panujących w instalacji elektrycznej samochodu oraz warunkach pracy silnika. Inteligentne maszyny, o których tu mowa nie działają jednostronnie, to znaczy nie tylko pobierają dane z otoczenia. Potrafią także przedstawić informacje dotyczące parametrów swojej pracy oraz zdiagnozować podzespoły i wysłać informację o ich ewentualnej awarii.

Najczęstszymi funkcjami autonomicznego sterowania poza regulacją napięcia ładowania implementowanymi w regulatora są opóźnienie oraz łagodnie załączenie regulatora tzw. Soft Start oraz kontrolowana opóźniona odpowiedź regulatora na zmianę obciążenia Load Responce Control.

Terminalem regulatora najczęściej występującym w alternatorach jest terminal „lampki”. W najogólniejszym przypadku steruje lampką kontrolną ładowania na tablicy wskaźników samochodu. Wyróżnić można także tzw. lampkę aktywną dostarczającą napięcia sterującego dla urządzeń zewnętrznych (np. światła dzienne) oraz lampkę cyfrową PCM. Dość powszechne są również aplikacje gdzie terminal ten pełni rolę sensora napięcia instalacji elektrycznej samochodu. Kolejnym powszechnym terminalem w który wyposażone są nowoczesne alternatory jest styk monitora szczotki z generowanym sygnałem cyfrowym. Złącze to oznaczane jest przez producentów urządzeń w różny sposób np. DF, DFM, F, Fr, M, Li a wypełnienie przebiegu sygnału na nim zależne jest od momentu napędowego jaki stawia alternator.

Terminale takie jak S(BVS, A) – Sensor baterii, dostarczający regulatorowi informacji o napięciu i temperaturze akumulatora, W(P) – sygnał informujący o prędkości obrotowej alternatora, Ig(G) – sygnał przekręconej stacyjki (niekiedy sensor napięcia) nie są rządnością. Obok nich warto wyróżnić terminale czysto logiczne jak C, terminale sterowania cyfrowego (SIG, RC, RLO) oraz dwustronnej komunikacji cyfrowej COM np. w formacje LIN, BSS, o nich teraz krótko. Terminal C (Computrer) określa poziom obciążenia silnika. Jego niski stan, wystawiany przez komputer samochodu oznacza wzmożone zapotrzebowanie na moment napędowy. Alternator aby odciążyć silnik obniża napięcie ładowania alternatora, tym samym prąd ładowania i stawiany moment. SIG, RC czy RLO to oznaczenia cyfrowego sterowania napięciem ładowania. ECU zawiadujące przez jeden z tych terminali alternatorem, mając dostępne wszelkie parametry pracy silnika, dobiera adekwatne do nich napięcie ładowania. COM to już rozmowa w obie strony, inne terminale stają się zbędne. Regulator napięcia alternatora nie tylko wymienia informacje dostępne przez lampkę, DFM, SIG itp. Komputer samochodu steruje również parametrami LRC, odczytuje temperaturę regulatora oraz ewentualne defekty podzespołów urządzenia.

Kontrola wszystkich parametrów i funkcji alternatora stawia przed producentami tak zaawansowanych urządzeń wiele wyzwań. Chcąc zapewnić najwyższą jakoś dostarczanych produktów, Lucas Electrical podczas swoich procesów produkcyjnych oraz procesu testowania wykorzystuje technologie dostarczane przez firmy klasy OEM, a także własne Centrum rozwojowe badawcze.

www.LucasEE.com
Opracował: Michał Pietras