Reparación de baterías de alta tensión – Fallos de aislamiento y unidades BMS

En este post vamos a aprender a buscar fallos de aislamiento en baterías de alta tensión y las unidades BMS. Un fallo de aislamiento, normalmente, es una derivación a masa de la corriente de batería. Recordad que no debe existir voltaje entre el polo positivo y el negativo contra el chasis de la batería, es decir todos los elementos y conexiones deben estar aislados de la carrocería. Generalmente, las fugas de aislamiento son entre 20-60 V pudiendo superar los 100 V, todo depende de los elementos en serie conectados que afectan al aislamiento.

Algunos fallos de aislamiento, pueden darse por tema de condensación de agua en el interior de batería por la humedad de ambiente o entrada de agua por inundación o pasar por charcos profundos en días de lluvia. En este caso comprobar también el aislamiento del chasis de batería.

En muchos casos, las BMS tienen software interno para detectar fugas mediante variación de voltaje y puede salir error de fallo de aislamiento en la alta tensión si se hace una lectura con el útil de diagnosis.

La búsqueda de esta avería es una de las más laboriosas de realizar. Abarca desde la rotura de una celda hasta por ejemplo una mala conexión a masa por un tornillo/tuerca oxidado. El fallo de aislamiento también puede estar provocado por una mala conexión en otro componente de alta tensión y no sea culpa de la batería. La mejor opción es ir revisando por partes.

Antes de descolgar la batería del vehículo, se debe observar las trenzas de masa que tiene la batería o cualquier componente de alta tensión al chasis del vehículo, prestando atención a posibles oxidaciones o conexiones flojas de los tornillos donde van instaladas. Esto provoca fallos de resistencia alta en aislamiento. Es preferible desmontar, lijar la zona y volver a montar las masas para evitar falsos contactos. Estas masas funcionan como un toma tierra para proteger al mecánico de posibles descargas eléctricas en caso de fallo de aislamiento.

Seguidamente, observar conectores eléctricos. Deben estar bien conectados y fijados. Lo mejor es desmontar y ver los pines de conexión si están sucios o oxidados. En ese caso limpiar con limpia contactos y volver a conectarlos.

Por último realizar una prueba de aislamiento con el mega óhmetro. Como estos post son exclusivos de baterías HV, os voy a enseñar como realizar esta prueba en la misma. La prueba de aislamiento también se puede realizar en otros componentes de alta tensión como por ejemplo, el motor eléctrico. 

El mega óhmetro es un comprobador que aplica corriente a alta tensión con poca intensidad para detectar fugas de aislamiento. En el mega óhmetro siempre se debe elegir una escala de tensión superior a la del voltaje nominal de la batería HV. Como las baterías HV suelen se de 360 V nominales, en el mega óhmetro elegiremos la escala de 500 V. Este comprobador dispone de una punta positiva y una negativa, al igual que un multímetro convencional. Para realizar la prueba, primero realizar la consignación y acto seguido, se debe poner la punta positiva en uno de los pines de donde estaba el enchufe de seguridad o en un pin del borne de salida de los cables positivo y negativo de batería hacia inversor. La punta negativa se debe poner a masa, como la batería está atornillada a la carrocería del vehículo, cualquier punto de chasis con buena masa cercano a la batería HV sirve. Pulsar el botón de test para realizar la comprobación. El resultado de resistencia debe ser idéntico al especificado por el fabricante, que por ejemplo en el Nissan Leaf es de 1000 MΩ. Realizar la misma comprobación con la punta positiva en el otro pin del conector a comprobar. Si se detecta valores inferiores de resistencia, se debe desmontar batería para realizar otras comprobaciones.

Una vez bajada la batería, lo primero que se debe hacer es conectar las puntas del voltímetro entre uno de los terminales de donde se ubica el enchufe de seguridad y chasis de batería (cualquier tornillo que fija algo al chasis de la batería) y después realizar lo mismo con el otro terminal y chasis. En la pantalla del multímetro debería observarse que tiende a ser lo más cercano a 0 V. Puede que justo en el momento de medir haya una pequeña tensión que rápidamente cae a 0 V, esto se denomina fuga residual.

En caso de medir voltaje, hay un fallo de aislamiento en la batería. Estos fallos suelen ser provocados por celdas rotas cuyo electrolito se sale de la envoltura, cables derivados a masa porque se han pelado o incluso derivación en la propia unidad BMS, ¡todo vale!.

Por ello, para encontrar la fuga se tiene que ir desmontando e ir acotando y disminuyendo la zona de búsqueda. Si la batería dispone de módulos, hay que ir desmontando los puentes de unión y aislando los módulos para medirlos uno por uno. Poner el voltímetro entre el borne positivo del módulo y chasis, y el borne negativo y chasis. La medición debe dar 0 V, en caso contrario hemos encontrado la zona de la avería.

En alguna ocasión se puede encontrar más de un módulo con fuga, en este caso el voltaje sera menor al medido al principio, ya que la suma de las fugas de todos los módulos es igual a la total. En los módulos afectados, se deben desmontar los puentes entre elementos y también cualquier conector de sensores o de unidades BMS. Encontraremos el componente causante cuando al desmontarlo, en la medición pase de tener voltaje a 0 V y al volverlo a montar, el multímetro marque voltaje de nuevo.

Una vez encontrado el fallo, reparar o pasar un cable nuevo de la misma sección, sustituir la BMS o los elementos afectados. Volver a comprobar tensión para verificar que no existe fuga tras la reparación, montar los componentes de la batería e introducirla en el vehículo. Volver a realizar la prueba de aislamiento con el mega óhmetro y realizar una prueba de conducción para probar que el vehículo funciona correctamente.

En los Chevrolet Volt y Opel Ampara, las pequeñas fugas de aislamiento se pueden “reparar” haciendo una pequeña reprogramación de las unidad BMS para que ignore la fuga de voltaje. Esto a la larga volverá a salir y habrá un momento que la fuga sea grande y no se elimine el fallo, teniendo que desmontar para buscar la avería.

Las unidades de control BMS, pueden tener fallos de aislamiento interno, de comunicación por red multiplexada, de software, de mala medición o monitorización de sensores o incluso quemado o avería de componentes electrónicos de la placa base. La BMS se pueden actualizar el software mediante Pass-thru. Si se observa en la placa base que la zona quemada ha cortado alguna pista electrónica, es posible taladrar y pasar un cable para hacer un puente y probar si funciona. También se puede sustituir por una nueva o de mercado de ocasión.