Estrategias del Sistema de Carga “Inteligente” Controladas por Computadora

La próxima vez que diagnostique un sistema de carga en cualquier auto importado moderno, piense “inteligente”. Aprendí esta lección hace varias décadas cuando reparaba una condición donde giraba el motor pero no encendía en un Honda Civic 1989, que estaba equipado con uno de los primeros sistemas de carga “inteligente”. Después de verificar la continuidad de los fusibles, descubrí que un voltaje de carga excesivamente alto había destruido el Módulo de Control del Motor (ECM) de Honda.

Al instalar un ECM usado (los ECM eran de solo conectarse en esos días), el motor arrancó, lo que indicaba que el módulo de encendido y la bobina habían sobrevivido a la condición de sobre-voltaje. No hace falta decir que la radio se arruinó y las bombillas exteriores también se quemaron. Después de instalar un alternador nuevo y las bombillas, arranqué el motor, solo para descubrir que el alternador no estaba cargando.

Frustrado, investigué el nuevo sistema de carga llamado Sistema de Detección de Carga (ELD) de Honda. Descubrí que el ELD tenía que detectar una carga eléctrica antes de activar el alternador, lo cual era una estrategia de carga “inteligente” básica. Ahora que las bombillas exteriores habían sido reemplazadas, encendí los faros delanteros y, milagrosamente, el alternador comenzó a cargar 14.2 voltios normales. En este caso, la clave para resolver el problema fue entender la carga eléctrica en forma de amperaje que fluye hacia y desde la batería (Vea Foto 1).

SISTEMAS DE CARGA BASADOS EN VOLTAJE

Hagamos nuestro concepto de carga “inteligente” simple al dividir los sistemas de carga en diseños basados en voltaje y amperaje. Para comenzar, tenemos dos configuraciones básicas de control de campo del alternador: 1) Un circuito de campo del alternador que está totalmente controlado por el Módulo de Control del Tren Motriz (PCM); 2) Otro circuito de campo del alternador que está controlado por un regulador de voltaje montado internamente y que recibe señales del PCM para modificar la tasa de carga normal del alternador.

Volviendo a lo anterior, los sistemas basados en voltaje no son muy “inteligentes” porque su estrategia de carga se basa únicamente en el voltaje o el estado de carga de la batería (SOC) y la temperatura ambiente. Aún en los días de los reguladores de voltaje mecánicos, la temperatura ambiente controlaba el voltaje de carga a través de tiras bimetálicas integradas dentro del regulador de voltaje.

Para entender esto, se requieren 14.2 voltios de carga para superar la resistencia química en una batería a una temperatura interna de 70° F. Cuando la actividad química interna se inhibe por las temperaturas de congelamiento, 15.0 o más voltios de carga son requeridos para mantener la capacidad de la batería.

Durante los veranos calurosos, se requieren voltajes de carga tan bajos como 13.5 voltios para evitar que el agua del electrolito hierva en la batería cuando la actividad química interna está en su punto máximo. Mientras que los sistemas de carga convencionales manejan muy bien el voltaje de la batería, el alternador (o generador) funciona continuamente, lo que reduce la economía de combustible y aumenta las emisiones del tubo de escape.

SISTEMAS DE CARGA BASADOS EN AMPERIOS

Los sistemas de carga con base en amperios son, en una palabra, “inteligentes” porque no solo monitorean el voltaje de la batería, sino que también monitorean el amperaje que fluye hacia y desde la batería a través de la caja de fusibles o los cables positivo o negativo de la batería. Para explicar mejor el concepto con base en amperaje, una batería de plomo-ácido completamente cargada, con celdas cubiertas de electrolito y sin cargas eléctricas debe mantener 12.6 voltios de circuito abierto en sus terminales. De hecho, muchos sistemas de carga basados en amperaje operan bien con una batería cargada al 80% de su capacidad, lo cual que es ligeramente superior a los 12.4 voltios.

De regreso a nuestro Honda Civic 1989, el ELD de Honda no había activado el circuito de campo del alternador porque estaba perfectamente satisfecho con 12.6 voltios de la batería a velocidad de marcha mínima. Pero, después de encender las luces exteriores, el ELD activó el circuito de campo del alternador para evitar que la carga adicional descargara la batería.

Cuando la luz roja de advertencia “BAT” se ilumina en el tablero de instrumentos sin razón aparente en los sistemas de carga basados en amperios, piense “inteligente”. Por ejemplo:

1. Antes de comenzar cualquier diagnóstico del sistema de carga, pruebe la continuidad eléctrica de todos los fusibles en las cajas de fusibles interiores y bajo el compartimiento del motor.

2. Pruebe el estado de carga de la batería (SOC) y el estado de salud (SOH). Una celda defectuosa de la batería creará una condición de bajo voltaje que los parámetros normales del sistema de carga nunca corregirán.

3. Cuando diagnostique cualquier sistema con base en amperios, recuerde que la operación del sistema basado en amperios se basa en una sonda inductiva de amperaje que se conecta a los cables positivo o negativo de la batería o está integrada en la caja de fusibles del vehículo.

4. Al conectar un accesorio de alto amperaje directamente al terminal positivo de la batería o conectar una tierra auxiliar al terminal negativo de la batería no afectará un sistema de carga basado en voltaje.

5. Por otro lado, al conectar accesorios al positivo de la batería o una conexión auxiliar a tierra al negativo de la batería en un sistema basado en amperaje puede causar un bajo estado de carga de la batería porque el sistema ya no detectará el flujo de amperaje total de la batería.

6. Los parámetros básicos de operación del sistema con base en amperios podrían no cumplirse cuando se instala una batería no especificada en lugar de la batería del equipo original.

7. Los parámetros operativos básicos del sistema basado en amperios podrían no cumplirse si el diámetro de una polea del alternador de reemplazo no coincide con las especificaciones del equipo original.

8. La mayoría de los sistemas basados en amperios monitorean el amperaje a través de un sensor inductivo montado en los cables de la batería o en la caja de fusibles. Este sensor regularmente genera una señal de voltaje al PCM (Vea Foto 2).

9. A través de esta señal, el PCM determina el amperaje de salida requerido para mantener las cargas eléctricas del vehículo.

10. Recuerde que los vehículos modernos de bus CAN con sistemas de carga basados en amperios a menudo incluyen una función de “corte de carga” que desconecta accesorios no muy esenciales cuando la velocidad de descarga de la batería excede la tasa de carga del alternador.

DETECCIÓN MODERNA DE LA CARGA

Los sistemas modernos de carga basados en amperaje son mucho más “inteligentes” que el antiguo sistema ELD de Honda porque el PCM no solo puede detectar el estado de carga de la batería SOC, sino también el SOH de la batería, la carga del motor y las condiciones de manejo.

Por ejemplo, BMW y otros fabricantes pueden incluir algoritmos en sus PCM que compensan la degradación eléctrica gradual que tiene lugar en todas las baterías. Cuando se reemplaza una batería en estos sistemas, la batería nueva debe “registrarse” para dejar que el PCM restablezca los valores aprendidos relacionados con el SOH la batería (Vea Foto 3 en la página 16).

DIAGNÓSTICO BASADO EN AMPERIOS

Está por demás decir que intentar diagnosticar un sistema de carga “inteligente” basado en amperios con un voltímetro es una pérdida de tiempo. Podríamos decir que la función principal de un sistema de carga basado en amperios es transportar la carga eléctrica del vehículo, y su función menor es mantener la carga de la batería. En base a la teoría basada en amperios, el sistema con base en amperios podría comenzar a recargar la batería al aumentar el voltaje de carga a, digamos, 14.2 voltios después que se arranque el motor.

Pero, si la batería mantiene su rango de voltaje especificado y no se detecta un flujo de amperaje desde la batería, el sistema basado en amperios podría funcionar en un modo de mantenimiento de bajo voltaje de la batería hasta que detecte otra carga eléctrica. En resumen, el diagnóstico de un sistema de carga basado en amperios depende en gran medida que el PCM vea potenciales de voltaje y también flujos de amperaje en la batería que correspondan a las condiciones actuales de operación. Si los voltios y amperios no cumplen con los parámetros especificados, el PCM encenderá la luz roja de advertencia “BAT” en el tablero, independientemente de cuál sea el voltaje de la batería.

Conforme la batería envejece, el PCM también puede aumentar el voltaje de carga promedio para compensar la sulfatación y degradación de las placas en la batería. En algunos casos, el voltaje de carga puede llegar hasta 15.0 voltios para desulfurar una batería que ha visto mucha conducción en viajes cortos. Si bien estas estrategias y valores de carga son hipotéticos por mi parte, ilustran la inconveniencia de diagnosticar un sistema de carga basado en amperios con un voltímetro.

DIAGNÓSTICO CON ESCÁNER 

Debido a que un PCM controla normalmente un sistema de carga basado en amperios, es razonable esperar que la mayoría de los sistemas de carga inteligentes generen un código de falla. Mi primer paso para diagnosticar cualquier sistema “inteligente” es verificar el voltaje de batería indicado en el PCM midiendo directamente el voltaje en los terminales de la batería. Si el voltaje indicado es demasiado alto, es probable que el PCM esté defectuoso. En un caso que diagnostiqué hace varios años, el PCM no activaba el alternador a pesar que el voltaje de la batería estaba en el rango de 11 voltios. Al observar los datos en el escáner, el voltaje indicado excedía 17.0 voltios. Como el PCM estaba “viendo” 17.0 voltios, que es el valor umbral para dañar los componentes electrónicos a bordo, el PCM desactivaba el alternador.

Si el voltaje indicado es demasiado bajo, puede haber una alta resistencia en el circuito del cableado o el mismo PCM puede estar defectuoso. En este caso, mida el voltaje positivo de la batería o B+ en el conector del PCM. Si el voltaje indicado en el escáner es más bajo que el voltaje medido en los terminales B+ del PCM, el PCM es el principal sospechoso. En cualquier caso, antes de reemplazar la batería o el alternador, aprenda a pensar “inteligente” cuando diagnostique sistemas de carga basados en amperios.