Alternador reversible de 48 V iSBG

Uno de los sistemas de semihibridación que montan los fabricantes de vehículos es el sistema de 48 V. Este sistema equipa una red eléctrica de 44 V independiente y aislada de la red convencional de 12 V. Esta red independiente está compuesta por una batería de 48 V de iones de litio, convertidor de corriente DC/DC y un Alternador reversible.

El alternador modificado se utiliza como motor eléctrico, asistiendo al motor térmico en los momentos de aceleración para reducir el consumo y las emisiones de gases contaminantes. También para poner en marcha el motor térmico. La batería de 48 V es la encargada de suministrar energía para alimentar al alternador como motor eléctrico. El convertidor de corriente continua tiene la unidad de control que gestiona el sistema y permite el paso de corriente hacia el alternador reversible y la carga de la batería de 48 V cuando el alternador genera corriente. El convertidor también disminuye la tensión y dispone de una salida de 12 V que se conecta a la batería de 12 V para cargarla y suministrar la tensión de 12 V para los consumidores del vehículo cuando el alternador está cargando.

El alternador reversible de 48 V se denomina iBSG (Integrated Belt Starter Generator / Generador de Arranque de Correa Integrado) y lo fabrica Valeo. Su constitución externa no difiere demasiado de un alternador convencional, siendo sus principales funciones:

• Recarga: recarga la batería asociada de 48 V.
• Arranque: realiza el arranque del motor de combustión mediante la correa de accesorios.
• Coasting: aporta inercia al motor para mantener las revoluciones y reducir el consumo de combustible.
• Conducción eléctrica: en situaciones muy concretas, puede transmitir su giro a la cadena cinemática mediante la correa de accesorios.

El alternador es muy parecido a uno convencional, salvo que es más pesado y se integra un inversor en la placa de diodos. Consta de un conjunto de transistores MOSFET para controlar la corriente de alimentación de las fases del estator y convertirlo en un motor eléctrico. Para mejorar la precisión sobre el giro del rotor, este está dotado de tres captadores de efecto Hall que permiten al módulo de control localizar la posición del mismo y medir su velocidad de giro. Finalmente, mediante el giro del rotor se acciona la correa de accesorios que obliga al motor de combustión a girar provocando su arranque.

Como toda máquina eléctrica, es preciso disponer de un sistema de refrigeración para evacuar el calor generado durante el funcionamiento. Este alternador dispone de refrigeración mediante recirculación de aire forzado. En los extremos del núcleo metálico del rotor se ubican unas aletas que giran con el mismo y están diseñadas para evacuar el calor generado.

Debido a la gran potencia del alternador reversible, la correa de accionamiento sufre algunos cambios, en especial, su sistema de tensado, con el fin de que esta no patine en situaciones de máximo par de tracción. En primera instancia y para garantizar un correcto agarre, el porcentaje del ángulo de enrollamiento de la correa sobre la polea del alternador debe ser superior al 20 % del total de la circunferencia. A su vez, y para evitar fallos mecánicos, la polea de rueda libre utilizada en algunos alternadores convencionales es suprimida, equipando, como norma general, una polea fija.

Para dar solución al "problema" descrito, se equipa un grupo de dos tensores capaces de garantizar el tensado de la correa hasta un par máximo de transmisión de 70 Nm. Su funcionamiento es el siguiente:

• Función como motor eléctrico: la máquina eléctrica aporta par a la correa y la tensión se mantiene debido al esfuerzo del tensor 2.
• Función como generador de corriente: la máquina eléctrica recibe par de la correa y la tensión se mantiene debido al esfuerzo del tensor 1.