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GM 가변 알터에대한 이해. 정비/수리 노하우 -카마로ss동호회

GM 가변 알터에대한 이해.

김도영(SunShine)  |  조회수 :537  |  2019-12-31 (09:37)

Alternator basics

A partial view of an automotive alternator

When the engine is running, a magnetic armature inside the alternator spins within coils of wire producing an alternating current. The battery and electrical system of an automobile need a direct current to work. Diodes convert the flow of electricity to a direct current useful by the vehicle. The alternator provides electricity to operate the electrical devices on the vehicle and replaces power taken from the battery.

storage battery converts chemical energy into electrical energy. We use this current to turn the starter motor and to crank the engine. An alternator does not produce power until we start the engine, using the battery. After starting, the engine turns the alternator, producing current flow to replace power taken from the battery.

We also use power from the battery when the electrical load exceeds the output of the alternator. How much power an alternator produces depends on several factors. One factor is the physical design of the alternator and another is the speed we turn it. When the engine is at an idle, alternators only produce a fraction of their capacity. If we turn on the headlamps and windshield wipers at an idle, the draw may exceed the capability of our alternator. The battery supplies needed power until we increase the engine speed.

GM Electrical Power Management

The normal charge range of a GM Power controlled alternator

An alternator can produce more voltage than needed and we must regulate the output. Too much voltage will damage system components. Many vehicles use a voltage regulator to turn off the alternator when voltage exceeds a limit. In 2005 General Motors began using Electrical Power Management or EPM on many SUV and truck models.

Instead of only off and on, with EPM the alternator output is variable from five to 95%. Charge rate and system voltage varies depending on system need. EPM uses several components to estimate battery condition and decide which charging strategy to use. Six different charge modes are available and the vehicle switches between them, depending on conditions.

Startup mode

After starting the engine, the body control module attempts to charge at 14.5 volts for 30 seconds. This quickly replaces power used by starting. It can also confuse drivers. When startup mode ends, the system voltage will change, depending on the next mode selected by the body control module. This may cause a drop on the voltmeter, which some drivers mistake as a problem.

Charge mode

When we use the HVAC system, we need additional current. The LAN reports this to the body control module which decides the vehicle needs the charge mode. Running the inside fan on high, switching the rear window defroster on or cooling fans running, causes charge mode to start. In charge mode, output is between 13.9 and 15.5 volts, depending on the state of charge and temperature of the battery.

  • Other things that cause charge mode include:
  • The battery temperature is at or below freezing.
  • The state of battery charge is below 80%.
  • We turn the windshield wipers on for three seconds or more.
  • A problem causes voltage to drop below 12.56 volts.
  • Driving in excess of 90 MPH or 140 km/h.

 

Headlamp mode

Turning on headlamps can cause the voltmeter to rise

If we turn the headlamps to either high or low beam, the BCM switches to headlamp mode. In headlamp mode they regulate voltage between 13.9 and 14.5 volts.

Voltage reduction mode

Normal operation in voltage reduction or fuel economy modes

To increase battery life, the BCM will reduce system voltage under certain conditions. This alarms many drivers that think the alternator has a problem. In reality, the target output will only be 12.9 volts in voltage reduction mode.

They use this mode when the ambient temperature is above freezing. The system measures current flow and reduces system voltage under certain conditions. The current draw must be less than seven amps, the charge-rate less than one amp and the alternator duty cycle less than 99%. Voltage reduction will continue until any of these conditions change.

Fuel economy mode

When the system draw is less than eight amps and alternator output is less than 15 amps, battery condition is considered. A calculated state of charge of 80% or more and ambient temperature above freezing sets fuel economy mode. The voltmeter will read as open battery voltage in this mode. A reading of 12.5 to 13.1 volts is normal in the fuel economy mode.

Fuel-economy mode remains selected until the conditions change or the BCM calls another mode as described above.

Battery sulfation mode

When a battery discharges, sulphur can cling to the plates. We call this sulfation and it drastically shortens the life of the battery. When we get a battery voltage below 13.2 volts for 45 minutes, the BCM switches to sulfation mode. The BCM enters charge mode for 2-3 minutes and then retests the system. Depending on the battery state, the BCM decides the next mode to use.

System problems

With all the complexity of the EPM system, they have not extended battery life. Failure at three years is common, as with other less complex systems. Diagnosis can be very involved and bidirectional communication with the BCM and power control module is necessary to diagnose problems. The system stores codes, much like a check-engine light and these provide a starting point for diagnosis.

Potential problem shown by a warning message

Warning messages, such as BATTERY NOT CHARGING SERVICE CHARGING SYSTEM, also alert the driver of possible problems. These messages will remain on, until the condition causing them is corrected.

A common example may be allowing the vehicle to warm up in cold weather, by idling. With the blower on high, headlamps on and rear the defroster on, the alternator may not keep up. High load at low engine speed may cause a warning light. If the light goes out after driving, the system is likely okay. A light that continues to come on or that lights under normal conditions, means a problem.




  • 김보겸(개미리더) | 2020-03-04 11:01
알터는 필요량보다 더 많은 전압을 생성할 수 있고 우리는 그 출력을 조정해야 한다. 너무 높은 전압은 시스템 부품을 고장나게 할 것이다. 많은 차량들이 알터가 제한 전압을 초과하는 과전압 생성시 알터를 끄기 위해 전압 조정기를 사용한다. 2005년 GM은 다수의 SUV와 트럭에 전력 관리 시스템을 탑재하기 시작하였다.

단순히 알터를 켜고 끄는 것을 대신해 EPM은 알터의 출력을 5%에서 95%까지 조절할 수 있다. 충전량과 시스템 전압은 차량 요구에 따라 매우 다양하다. EPM은 몇 개 부품으로 배터리 상태를 예측하고 어떤 충전 모드를 사용할 것인지 결정한다. 배터리 상태와 차량 요구 전력에 따라 6개의 충전 모드가 존재하며 변화된다.


-시동모드-
시동이 걸리고 나면 바디콘트롤 모듈(이하 BCM)은 14.5V로 30초간 충전한다. 이는 시동시 소요된 전력을 빠르게 회복시키지만 운전자를 혼동시킬수 있다. 왜냐면 시동모드가 끝나고 나면 BCM에 의해 선택된 다음 충전 모드로 변경되면서 시스템 전압이 출렁이기 때문이다. 이는 몇몇 운전자가 차량 배터리에 문제가 생겼다고 의심하게 만들 수 있다.


-충전모드-
운전자가 공조기를 작동시키면 추가 전력이 필요하게 된다. 차량 내부 통신은 이를 BCM에 알려줘서 BCM이 충전모드를 선택할수 있게 해준다.
공조기 송풍량 강, 뒷유리 서리제거, 냉각팬 작동등은 충전모드가 시작되도록 하는 요소이다. 충전모드가 되면 알터 출력 전압은 배터리 충전 상태나 온도에 따라 13.9V에서 15.5V사이로 변화 한다.

그외 충전모드로 변경하게 되는 요소
배터리 온도가 0도 이하인 상태
배터리 충전 상태가 80% 미만인 상태
와이퍼를 3초 이상 작동할 경우
배터리 전압이 12.56V이하인 상태
시속 140km를 초과할 때


-전조등 모드-
전조등 점등은 전압계 하락의 원인이 된다
운전자가 상향/하향 전조등을 켰을경우 BCM은 전조등 모드로 변경한다. 이때 알터 출력 전압은 13.9V~14.5V가 된다


-전압 감소 모드-
: 통상적인 운행에서의 전압 감소 모드 또는 연비 개선 모스

배터리 수명을 증가시키기 위해, BCM은 특정 상태에서 시스템 전압을 낮출것이다. 이 경고는 많은 운전자가 알터에 문제가 있다고 생각할수 있다. 실제로 전압 감소 모드의 출력 전압은 겨우 12.9V가 된다.
BCM은 외부 기온이 영상일 경우 전압 감소 모드로 작동한다. 차량은 측정 상태에서 현재 전류를 측정하고 차량 전압을 낮춘다. 현재 사용 전류가 7A 미만일때, 충전 전류가 1A 미만일때 그리고 알터 듀티 사이클이 99%미만일 때 전압 감소모드는 계속 작동한다. 다만 상기 상태가 변할경우 전압 감소 모드에서 다른 모드로 변경될수 있다.


-연비 개선 모드-
현재 차량 사용 전류가 8A 미만이고, 알터 출력 전륜가 15A 이상이며 배터리가 80%이상 충전되어 있고, 외부 기온이 영상일 경우 연비 개선모드로 동작한다. 이때의 전압계는 순수하게 배터리 전압만을 표시한다. 이 경우 12.5 ~ 13.1V가 정상적인 연비 개선 모드이다.


-배터리 황산화 모드-
배터리가 방전되면, 내부 전극판에 황산화 결정이 들러 붙을 수 있다. 우리는 이것을 황산화 상태라고 부르며 극단적인 배터리 수명 단축을 야기한다. 배터리 전압이 13.2V이하로 45분간 측정된다면 BCM은 배터리 황산화 모드로 변경한다. BCM은 2~3분간 모드를 유지한 후 다시 충전 체계 테스트를 진행하며 배터리 상태에 따라 다음 충전 모드를 결정한다
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