El controlador del alternador: función y diseños
Comprobación del alternador: Funciones, diagnóstico y consejos para el taller
La comprobación moderna del alternador es un factor decisivo para la fiabilidad y la eficiencia de los vehículos de motor. Garantiza que la batería esté siempre cargada de forma óptima y que los consumidores eléctricos de la alimentación de a bordo reciban la energía necesaria. Ante la complejidad de las alimentaciones de a bordo y la creciente electrificación, es necesario un control preciso del alternador para optimizar el rendimiento, el consumo de combustible y las emisiones.
Indicación de seguridad importante
La siguiente información técnica y los consejos prácticos han sido elaborados por HELLA con el fin de ayudar de forma profesional a los talleres de vehículos en su trabajo diario. La información facilitada en esta página web está pensada solamente para personal debidamente calificado y con formación específica.
ÍNDICE
El controlador del alternador: Función y diseños
El controlador del alternador garantiza que la tensión generada por el alternador en la alimentación de a bordo se mantenga a un nivel óptimo. Esto garantiza que la batería se cargue correctamente según el tipo de batería instalada en el vehículo y asegura una alimentación estable en la alimentación de a bordo. Esto evita tanto la sobrecarga de la batería como los daños en las unidades de control debidos a la sobretensión.
La historia de la regulación del alternador en los vehículos de motor se remonta a los primeros tiempos de la industria automovilística, cuando se utilizaban controladores mecánicos sencillos para estabilizar la tensión. Los controladores mecánicos ya no se utilizan en la producción en serie, pero siguen estando disponibles como refacciones. Con el aumento de los componentes electrónicos en los vehículos, los controladores mecánicos han sido sustituidos por modernos controladores electrónicos que permiten un control más preciso.
Algunas ventajas de los controladores electrónicos:
- Los tiempos de conmutación cortos permiten tolerancias de control bajas.
- Los controladores electrónicos no requieren mantenimiento.
- Pueden utilizarse en varios tipos de alternadores, ya que los controladores electrónicos modernos están diseñados para altas corrientes de conmutación.
- Los controladores electrónicos son insensibles a los golpes, las vibraciones y las influencias climáticas. Por eso son muy fiables incluso en condiciones extremas.
- Su diseño compacto permite acoplarlo directamente al alternador.
Los controladores electrónicos pueden dividirse en dos tipos: Tecnología híbrida y tecnología monolítica.
Tecnología híbrida
Los controladores híbridos combinan componentes digitales y analógicos que se instalan en un soporte. Debido al gran número de componentes, hay más conexiones que con los controladores monolíticos, lo que puede aumentar la susceptibilidad a los errores. Los controladores híbridos suelen ser más grandes y menos compactos que los monolíticos y suelen utilizarse en alternadores más antiguos o menos compactos. La eficacia puede verse mermada por el gran número de conexiones y los distintos materiales.
La ilustración de ejemplo muestra el esquema de un controlador de tecnología híbrida. (1) Unidad de control, (2) Etapa de salida de potencia
Tecnología monolítica
Se trata de una evolución del controlador híbrido. Los controladores monolíticos combinan todas las funciones en un solo chip, lo que da lugar a un diseño más compacto. Debido al reducido número de conexiones, son menos susceptibles a los fallos y ofrecen mayor fiabilidad que los controladores híbridos. Los controladores monolíticos suelen ser más pequeños y compactos y se utilizan sobre todo en alternadores modernos y compactos. La eficiencia aumenta gracias a la integración de todas las funciones en un solo chip y al reducido número de conexiones.
La ilustración de ejemplo muestra el esquema de un controlador con tecnología monolítica. (1) Unidad de control, (2) Etapa de salida de potencia
Variantes del controlador del alternador
Dependiendo del espacio de instalación, se pueden instalar diferentes controladores del alternador en el vehículo. En vehículos antiguos o maquinaria de construcción con accesibilidad limitada, el controlador suele instalarse por separado, lo que facilita el mantenimiento y evita el sobrecalentamiento.
El espacio disponible desempeña un papel decisivo en los vehículos modernos. Por ello, a menudo se utilizan controladores montados directamente en la carcasa del alternador para ahorrar espacio y maximizar la eficiencia.
Eficiencia energética: Uso de controladores modernos en el sistema de recarga de automóviles
El controlador del alternador desempeña un papel fundamental en los sistemas de recarga de automóviles modernos. Mediante el uso de controladores modernos, como el controlador multifunción (MFR), la gestión de la energía en la alimentación de a bordo puede controlarse de forma más eficiente y precisa. El controlador multifunción contribuye a mejorar la eficiencia y la fiabilidad del vehículo gracias a sus funciones de supervisión de la batería, corte de la corriente de reposo, control de la carga, diagnóstico de averías y apoyo a la gestión del motor.
Otro avance son los controladores que disponen de una interfaz de bus de datos LIN para la comunicación. La integración en los sistemas de bus de datos permite un control aún más preciso de la carga.
El bus LIN (Local Interconnect Network) es un sistema de comunicación en serie desarrollado especialmente para la industria del automóvil. Permite una comunicación rentable y fiable entre las distintas unidades de control electrónico y los sensores del vehículo.
El controlador puede comunicarse e intercambiar datos con otras unidades de control y sistemas del vehículo. Con la ayuda de varios valores de sensores, como los del sensor de batería inteligente (IBS), la unidad de control de nivel superior puede optimizar el control de carga a los distintos estados de funcionamiento.
El sensor de batería inteligente se conecta directamente al borne del polo negativo de la batería de la alimentación de a bordo. También utiliza el bus LIN para comunicarse y registra continuamente información sobre el estado actual de la batería. El IBS mide la tensión de la batería, la corriente de salida y la temperatura de la batería. Estos datos pueden utilizarse para determinar el estado actual de carga (SOC) y el estado de salud (SOH) de la batería. Esto garantiza la mejor carga posible de la batería de la alimentación de a bordo.
Por ejemplo, la tensión de carga puede ajustarse a la temperatura ambiente si es necesario. A bajas temperaturas, aumenta para cargar la batería de forma óptima. A altas temperaturas, se reduce para evitar la sobrecarga de la batería de la alimentación de a bordo.
Además, el alternador puede desconectarse por completo durante las fases de aceleración, de modo que una gran parte de la energía del motor se utiliza para la aceleración. Esto reduce el consumo de combustible y proporciona al conductor más potencia del motor, por ejemplo para adelantar.
En el modo de marcha por inercia, la unidad de control del motor interrumpe el suministro de combustible, lo que se conoce como corte por inercia. De este modo no se consume combustible. Si el nivel de carga de la batería lo permite, la potencia del alternador puede aumentar al máximo durante esta fase para que la energía cinética del vehículo se convierta en energía eléctrica y la batería se cargue sin consumir combustible adicional.
En este estado de funcionamiento, el aumento de la potencia del alternador provoca un par de frenado que actúa sobre el cigüeñal a través de la transmisión por correa. Se instala una polea de correa con rueda libre en el alternador para garantizar que el esfuerzo mecánico no cause ningún daño a la transmisión por correa durante esta fase. Esta polea libre del alternador reduce la carga de los componentes de la transmisión por correa al desacoplar el alternador.
La conexión LIN del controlador del alternador también simplifica el diagnóstico y la localización de averías. El controlador reconoce los errores de forma independiente y los almacena en la unidad de control del motor. Los códigos de error almacenados pueden leerse y analizarse directamente, de modo que las averías pueden detectarse y rectificarse con mayor rapidez en las operaciones cotidianas del taller.
Revisar el alternador: Consejos para el mantenimiento y el diagnóstico
Nota:
¡Tenga en cuenta las instrucciones de mantenimiento y reparación del fabricante del vehículo para todas las revisiones del sistema de arranque y de carga!
Comprobación del controlador del alternador - Diagnóstico de la unidad de control Control del alternador: Diagnóstico de la unidad de control
Leer la memoria de errores
Consulta de la memoria de errores, descripción del código de error
En esta función es posible leer y eliminar los códigos de error almacenados. La descripción de los fallos contiene información general sobre los posibles efectos o causas, que resultan útiles para la localización de averías en el trabajo diario de taller.
Parámetros
Valores medidos actuales: Consulta de parámetros
En esta función, es posible consultar los valores medidos actuales como:
- Revoluciones del motor
- Señal de carga del alternador
- estado actual de carga de la batería
- tensión actual de la batería
.
Esta consulta de parámetros puede utilizarse durante el funcionamiento para comprobar si el alternador funciona correctamente.
Tecnología de medición: Prueba del bus LIN con el osciloscopio
Instantánea de la señal LIN y de la tensión del alternador, medida directamente en el alternador
Comprobación de la tensión de la batería y de la señal LIN durante el funcionamiento
Mediante el uso de un dispositivo de diagnóstico en combinación con un módulo de tecnología de medición, el osciloscopio puede utilizarse en el rango de medición de baja tensión para comprobar el bus LIN directamente en el alternador. Si el bus LIN no se interrumpe, se visualiza un protocolo de comunicación en el osciloscopio. Si no se ve ningún protocolo, deben comprobarse los cables y las conexiones de enchufe del bus LIN.
Para comprobar la tensión del alternador, se conectó el terminal rojo (+) al terminal de la batería más el alternador y el terminal negro (-) a la masa del alternador.
Análisis de las ondulaciones armónicas: Información sobre el estado del alternador
Comprobar el alternador cuando está instalado es un primer paso importante en la localización de averías. El alternador produce tensión alterna. A pesar de la rectificación por los diodos incorporados, queda una cierta ondulación residual, la llamada ondulación armónica. Analizando esta ondulación armónica con un osciloscopio, se pueden sacar conclusiones sobre el estado del alternador.
La medición directa de la tensión en el borne positivo de la batería permite comprobar eficazmente el funcionamiento del alternador sin grandes esfuerzos. Durante la prueba, el alternador debe cargarse conectando consumidores como las funciones de a luz, la calefacción de la luneta trasera y la calefacción del asiento. La medición se realiza a un régimen del motor de unas 2500 rpm.
A continuación se muestran algunos patrones de error que pueden reconocerse a partir de la ondulación armónica.
La ilustración ejemplar muestra una ondulación armónica perfecta. Aunque la forma de onda puede variar ligeramente según el alternador o el osciloscopio utilizado, la uniformidad de la ondulación armónica indica que los diodos del alternador están bien.
La ilustración de ejemplo muestra una interrupción del diodo negativo
La ilustración de ejemplo muestra una interrupción del diodo positivo.
La ilustración de ejemplo muestra una interrupción del diodo de excitación.
¿Diodos defectuosos en el alternador?: Síntomas y causas
Los síntomas de diodos defectuosos en el alternador pueden incluir una luz indicadora de carga encendida, fluctuación de la intensidad luminosa de los faros, problemas de arranque debido a una batería de la alimentación de a bordo descargada y una batería descargada debido a corrientes de reposo.
Una posible causa de los diodos defectuosos es el aumento de la resistencia entre la conexión positiva de la batería en el alternador y el borne positivo de la batería. Esta alta resistencia puede deberse a una unión atornillada mal fijada o a la corrosión de las conexiones eléctricas. Esto provoca un aumento del flujo de corriente a través de los diodos, lo que significa que se sobrecalientan y, en última instancia, provocan el fallo del alternador.
Puede producirse un efecto similar si la batería está defectuosa y el alternador carga la batería a la máxima potencia debido al defecto. Esto puede hacer que el alternador se sobrecaliente, lo que puede dañar los diodos, así como las bobinas y las conexiones del interior del alternador.
Intercambiar las conexiones eléctricas del alternador también puede provocar un defecto en los diodos. Desconectar la batería mientras el motor está en marcha o durante un arranque de emergencia también puede provocar averías.
Notas sobre el cambio de la batería
Debe respetarse el tipo de batería instalada en el vehículo. Dependiendo del fabricante, los llamados sistemas inteligentes de recarga de automóviles suelen evitar la carga completa de la batería de alimentación de a bordo para poder almacenar energía de la recuperación (recuperación de energía), entre otras cosas. Por este motivo, la tensión de carga del alternador suele ser más baja en estos sistemas para permitir una mejor absorción de la carga por parte de la batería. La batería de la alimentación de a bordo debe sustituirse utilizando un dispositivo de diagnóstico adecuado. Si no se registra el cambio de batería, es posible que la nueva batería nunca se cargue completamente.
La instalación de un tipo diferente de batería solo debe realizarse de acuerdo con las especificaciones del fabricante. Por ejemplo, en sistemas de carga como el sistema Smart Charge con una batería de plata-calcio, a veces pueden producirse tensiones de carga de 14,8 V o incluso valores superiores. Estos altos voltajes de carga no son adecuados para las baterías normales de plomo-ácido y pueden provocar daños o la destrucción de la batería. En el peor de los casos, la batería se puede llenar de gas, lo que aumenta el riesgo de explosión.
Cambio del controlador del alternador: Instrucciones importantes de montaje
Al sustituir un controlador del alternador debe observarse lo siguiente:
- Desconectar el encendido
- Desconectar el cable negativo de la batería
- Desconectar el cable de conexión en el alternador o en el controlador. Si es necesario, marcar la conexión del cable con la designación de bornes.
- Desmontar el controlador antiguo y compararlo con el controlador nuevo. Comprobar el conector y las designaciones de bornes. (Véase la tabla)
- Comprobar el estado del alternador. Comprobar los anillos deslizantes y reemplazarlos si es necesario.
- Montaje de un controlador nuevo
- Conectar la batería y comprobar el funcionamiento del alternador
Durante la instalación, se debe garantizar que los bornes y los cables de conexión estén bien sujetos. Evitar inclinar las escobillas de carbón. En algunos tipos de controladores, las escobillas de carbón se fijan en su lugar con una ayuda de montaje para evitar daños. Esta clavija debe retirarse después de instalar el controlador.
Ayuda de montaje del nuevo controlador: El pasador de fijación debe retirarse después de la instalación
Posible designación de bornes de diferentes fabricantes de controladores
¡Nota!
¡A este respecto, siempre deberán tenerse en cuenta las indicaciones de reparación y de mantenimiento del fabricante del vehículo!
Las distintas posibilidades de diagnóstico se ilustraron utilizando como ejemplo el mega macs X en combinación con el módulo de tecnología de medición MT-HV. Dependiendo del fabricante del vehículo, tanto el alcance de las pruebas como la diversidad de funciones pueden variar, y dependen de la configuración del sistema de la unidad de control.
Las representaciones esquemáticas, las imágenes y las descripciones sirven para aclarar e ilustrar los textos del documento y no pueden considerarse la base de ningún tipo de montaje o de reconstrucción específico de un vehículo.