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La batería – no basta con sustituirla, hay que programarla – parte 1.

03.04.2024

La batería – no basta con sustituirla, hay que programarla – parte 1.

En este artículo, para variar, tocaremos el tema de la gestión … de la carga de la batería. Para poder optimizar este proceso, es necesario disponer de los datos adecuados.
Esto ha ocurrido con la carga de las baterías de plomo-ácido utilizadas en los coches como baterías de arranque. La llegada al mercado de vehículos equipados con un sistema start-stop ha hecho necesario el desarrollo de sistemas que permitan hacer realidad la idea de parar con el motor apagado. Viajar en el tráfico urbano significa que la fluidez de la conducción depende en gran medida de los semáforos. La espera para conducir puede durar desde unos segundos hasta varios minutos. Estar parado en un atasco puede generar no sólo impaciencia en los conductores, sino también contaminación, emitida por un motor en marcha que podría simplemente apagarse en ese momento. Entonces, ¿tenemos una solución para contrarrestar este efecto?

Se necesitan cambios…

Para poner en práctica el sistema Start-Stop, es necesario que una serie de sistemas funcionen eficazmente, que pueden agruparse en dos áreas principales: la parte mecánica y la parte eléctrica. Ambos requieren cambios específicos para que el sistema Start-Stop funcione correctamente. En la parte mecánica, por ejemplo, se requiere un aumento de la resistencia del arrancador

Hace años, conducir de A a B sólo requería arrancar un motor. Ahora habrá muchos más ciclos de este tipo cuando conduzca por una ciudad congestionada. Además, el propio diseño del motor debe ser capaz de soportar tantos arranques. Los cambios mecánicos fueron una adaptación de lo que ya existía a los nuevos requisitos. En la parte eléctrica, en cambio, hubo que crear muchas cosas desde cero. Esto ha dado lugar a que hoy en día sustituir una batería no sea sólo una operación mecánica. Cada vez es más frecuente que una batería nueva requiera “registrarse” en el coche durante su sustitución. Y las baterías también tienen sus propios requisitos.

Requisitos de la batería.

Los sistemas Start-Stop han obligado a desarrollar baterías capaces de soportar múltiples arranques durante la conducción. Se estima que una batería típica dura aprox. 3.000 ciclos de arranque. El número de arranques de un sistema de arranque-parada suele ser de aprox. 2000 en el año Si se basara un sistema de este tipo en baterías ordinarias, éstas durarían 1,5 años (y en la práctica menos debido a otras limitaciones). Con la obligada sustitución anual de la batería, una situación así sería inaceptable.

Aquí se utiliza la batería AGM. Esta batería funciona bien en un coche con sistema de arranque-parada debido a su absorción de carga más rápida. Además, su mayor resistencia a las vibraciones y su construcción más segura es algo que se ha convertido en un requisito para los nuevos diseños actuales.
El atrapamiento del electrolito en la estera de fibra de vidrio aumenta la libertad de colocación de la batería en el vehículo. Permite colocarla en distintos lugares, como debajo del asiento o en el maletero. Todo esto hace que las baterías AGM sean la opción preferida para los sistemas de arranque y parada. Además de la tecnología AGM, también se utiliza una batería de coche tradicional mejorada, la llamada EFB. El revestimiento de poliéster de las placas positivas utilizado en este tipo de batería aumenta la estabilidad del funcionamiento cíclico. La EFB es una opción alternativa para los vehículos con sistemas start-stop.
La última aproximación al tema es el uso de baterías de iones de litio, que ya forman casi una “caja negra – con protección, control de estado y diagnóstico en una sola carcasa.

Cada arranque supone un consumo de energía extraída de la batería. Y esta cavidad necesita reponerse de forma continua. Para tener una idea del estado de carga de la batería, hubo que desarrollar circuitos que permitieran realizar esas mediciones. Y esta necesidad ha impulsado el desarrollo de los sistemas de gestión de baterías (BMS). Para poder influir en el proceso de carga de la batería, se han desarrollado alternadores con un regulador de tensión configurable. Todo ello ha permitido introducir diagnósticos e información en la pantalla del ordenador de a bordo cuando una batería no funciona o necesita ser sustituida. El tema del BMS parece bastante complejo, por lo que profundizaremos un poco más en su funcionamiento…..

¿Cómo funciona en general el sistema de gestión de la energía de la batería, el BMS?

Las disposiciones iniciales para determinar el estado de la batería eran relativamente sencillas. Esto se debió a la evolución gradual del sistema y a su ampliación con otras funcionalidades necesarias.
El primer paso para implantar el BMS en los vehículos fue añadir un sensor que midiera la dirección y la corriente que fluye hacia la batería. Los datos de este sensor se envían al BCM (módulo de control de la carrocería). Este módulo, a su vez, recoge información de otros sensores y sobre el estado de los circuitos activos, como las luces encendidas o la calefacción de la luneta trasera. Esta información procesada sobre la carga/descarga y las cargas anexas se envía a la ECU (Unidad de Control Electrónico) del motor. En la etapa, este controlador se comunica con el alternador y puede modificar sus parámetros. Esta estrategia se utilizó, por ejemplo, en el Opel Insignia. Así que pasemos al capítulo sobre la corriente y sus mediciones.

Sensores de corriente – a la izquierda la pinza inteligente (5QA915181), a la derecha el sensor de corriente (13502261) que fluye por el cable que va a la batería.

La corriente y su medición.

La mayoría de los coches tienen baterías para arrancar y alimentar los sistemas del vehículo cuando el motor no está en marcha. Esto significa que el estado de la batería no sólo debe controlarse durante la conducción. La batería del coche se descarga cuando se apaga el motor y no acciona el alternador. Esto ocurre, por ejemplo, durante una parada momentánea cuando se activa el sistema start-stop. Del mismo modo, cuando el coche está aparcado y en reposo, la corriente, aunque mucho menor, sigue extrayéndose de la batería. Además, cuando el motor está en marcha, muchos dispositivos del coche consumen una corriente que puede sumar una cantidad muy grande. Esto puede dar lugar a una situación en la que la cantidad de corriente generada por el alternador no cubra totalmente la demanda del sistema. La pérdida se repone, por supuesto, a partir de la batería, lo que agrava su descarga. Por lo tanto, es importante vigilar la corriente. Poco a poco, las capacidades de medición de los sistemas BMS han empezado a ampliarse para controlar mejor el estado de la batería, especialmente en el caso de tipos de celdas sensibles a la sobrecarga o la sobrecarga. Esto llevó a que la batería se convirtiera en un módulo con su propia interfaz de comunicación. Le contaremos lo que esto significa para los usuarios del vehículo, así como para los técnicos de servicio que lo manejan, en la segunda parte del artículo.

La batería moderna de iones de litio que se utiliza en los coches ya tiene un BMS integrado y requiere comunicación con el controlador.

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