¿Por qué es necesaria una red de alta tensión en los automóviles eléctricos?

Introducción

Con el fin de que los vehículos eléctricos sean competitivos y representen una verdadera opción, que sea una alternativa realista a los automóviles dotados de motor de combustión, los vehículos eléctricos deben de ofrecer unas prestaciones de aceleración y velocidad al menos semejantes a las que ofrecen los automóviles de combustión. Dichas prestaciones se traducen en la potencia de entrega del grupo motopropulsor eléctrico.

Un motor eléctrico es un transductor de energía, es decir, recibe energía eléctrica y la transforma en energía mecánica, luego la transmisión y las ruedas volverán a transformar la energía mecánica en energía cinética que representará la velocidad del vehículo. Lógicamente, al imaginar un automóvil, se entiende que es una masa de alrededor de 1500 kg, que puede acelerar con soltura hasta alcanzar una velocidad de crucero de 120 km/h como mínimo. Para conseguir esto es necesario aplicar una potencia considerable.

En electricidad, la potencia es equivalente a la tensión eléctrica (medida en voltios) multiplicada por la intensidad del flujo de corriente (medida en amperios).

P = V X A

Si como se ha explicado, es necesaria una potencia similar a la de un automóvil de combustión para que el vehículo eléctrico sea competitivo, entonces para desarrollar una potencia de 204 CV, que equivalen a 150 kW (150.000 watios), es necesario que la batería pueda entregar una potencia eléctrica de 150 kW para que los transfiera al motor eléctrico de tracción. 

Opciones para formular la red eléctrica del automóvil

Planteada la necesidad explicada en este ejemplo, surgen tres maneras principales de conseguirlo cuando aplicamos la fórmula de la potencia:

• Mediante una tensión altísima y un amperaje bajo: 150.000 W = 40.000 V X 3,75 A
• Mediante una tensión alta y un amperaje alto: 150.000 W = 400 V X 375 A
• Mediante una tensión baja y un amperaje altísimo = 150.000 W = 3.750 A X 40 V

En cada una de estas maneras la potencia que se le entrega al motor es exactamente igual y las prestaciones que va a conseguir serán, por consiguiente, las mismas. Sin embargo, dependiendo de cuál de las tres maneras se consiga, los componentes eléctricos y electrónicos y la instalación de la red eléctrica variará enormemente, así como los riesgos inherentes de fugas de corriente y peligros de electrocución.

A continuación paso a describir los supuestos derivados de cada una de las tres maneras mencionadas con sus ventajas e inconvenientes característicos.

- Mediante una tensión altísima y un amperaje bajo: 150.000 W = 40.000 V X 3,75 A.

Esto requeriría elevar muchísimo la tensión de la batería o construir una batería que estaría dotada de al menos 10.000 elementos conectados en serie. De una u otra manera habría que aumentar enormemente el peso o bien de la batería o bien del convertidor de alta tensión con bobinas enormes para conseguir que la red eléctrica trabajase a 40.000 V. Además, los sistemas de aislamiento y prevención de fugas de corriente tendrían que sobredimensionarse en tamaño y peso, porque con una diferencia de potencial tan sumamente alta, enseguida habría tendencia a aparecer arcos voltaicos o chispazos, a pesar de que el aire y las superficies circundantes fuesen dieléctricas. Al final, todo esto sería un problema desde el punto de vista de ingeniería y un alto riesgo para los pasajeros y para los técnicos que tengan que intervenir a fin de reparar o dar servicio en semejante instalación eléctrica.

¿Cuál es la función de los sensores de guiñada y de aceleración?

Los sensores de guiñada y aceleración tienen por función detectar y evaluar las fuerzas y los movimientos del vehículo relacionados con la pérdida de la trayectoria o la estabilidad.

Pueden ser de tipo micromecánicos, piezorresistivos o Hall, siendo conocidos como elementos independientes como sensores de guiñada, aceleración transversal y aceleración longitudinal, o formando un único componente que recibe el nombre de sensor combinado. En los vehículos más recientes suelen integrarse en la unidad electrónica de control de estabilidad.

                Ejemplo de una unidad electrónica de control de estabilidad (imagen izquierda) y de un sensor combinado (imagen derecha) de la marca Bosch

El sensor de guiñada o viraje, tiene la misión de medir la velocidad de rotación del vehículo sobre su eje vertical. Esta señal es utilizada por la unidad de control para calcular el par de guiñada, fuerza que debe contrarrestarse para recuperar la estabilidad del vehículo. Su principio de medición requiere el montaje del mismo lo más próximo posible al centro de gravedad del vehículo, ubicándose normalmente junto a la palanca del freno de estacionamiento, bajo los asientos delanteros o en el salpicadero, aunque también puede ir integrado en la propia unidad de control.

El sensor de aceleración transversal, tiene la función de detectar y medir las fuerzas laterales que provocan el desplazamiento lateral del vehículo, es decir, deslizamiento transversal al avance. Junto con las señales del sensor de guiñada y de velocidad del vehículo, permite a la unidad de control reconocer si el automóvil sigue la trazada marcada por el conductor o se ha desviado de la misma y se encuentra en situación inestable.

Puede ir ubicado junto al sensor de guiñada, en el interior de la unidad de control o bajo el salpicadero.

El sensor de aceleración longitudinal, tiene una estructura y funcionamiento similar al sensor de aceleración transversal, siendo la principal diferencia el sentido de detección de fuerzas del mismo (longitudinal en vez de transversal). Su finalidad difiere según el tipo de vehículo sobre el que va montado. La principal aplicación de esta señal se da en vehículos de tracción a las cuatro ruedas, donde se utiliza para calcular la velocidad real del vehículo en situaciones de baja adherencia. No obstante, también se puede encontrar este sensor en vehículos propulsados únicamente por dos ruedas, para la gestión diferencial del cambio automático en retención y aceleración, por ejemplo.

Como son sensores muy sensibles, pueden dañarse en caso de accidente o impactos bruscos. Estos, con el vehículo inmóvil, deben dar un valor cero. En caso contrario, se deben intentar calibrar con máquina de diagnosis. De ser imposible su ajuste deberán ser sustituidos.

Es imperativo que al sustituirlos se monten en la misma posición original (dirección de detección) y en muchos casos debe realizarse la calibración inicial mediante dicho equipo de diagnosis.

Materiales de frenado en vehículos híbridos y eléctricos

Los sistemas de frenado de los vehículos híbridos y eléctricos plantean nuevos requerimientos materiales y de diseño. Los fabricantes de estos sistemas deben adaptar los componentes de fricción y otros elementos a los estándares sobre emisiones contaminantes impuestos por la legislación. A continuación, echaremos un vistazo a cómo afronta Ferodo este reto.

Aparte del frenado del tipo regenerativo, específico de los vehículos electrificados, existen otros factores inherentes a estos modelos que exigen diferentes requisitos de frenado; estos son el ruido no generado por la máquina eléctrica, el peso total del vehículo o la potencia de aceleración. El frenado regenerativo basa su funcionamiento en la inversión del trabajo del motor eléctrico para que actúe como generador y convertir así el impulso de las frenadas en electricidad para la recarga de la batería.

Esquema de vehículo eléctrico con sistema de frenado regenerativo

Los frenos de fricción actúan como refuerzo cuando el sistema de frenado regenerativo no puede suministrar la suficiente energía para la frenada solicitada; sin embargo, sí trabajan principalmente durante frenadas de carga elevada o en seco. En definitiva, esto dista del sistema de frenado tradicional, donde las pastillas crean fricción con los discos para reducir la velocidad o detener por completo el vehículo. En el caso de los vehículos híbridos o eléctricos, la fricción se produce entre las ruedas y la superficie de la carretera, creándose calor a partir de la energía cinética del coche, pero tampoco aprovechado de ningún modo. Es aquí donde interviene la innovación en los materiales de los elementos de fricción.

Sistema de doble embrague seco de accionamiento contrario

En el artículo de hoy presentamos el peculiar sistema de accionamiento de doble embrague seco fabricado por Luk, utilizado en algunos modelos Fiat y Alfa Romeo. La caja de cambios que lo equipa es la automática de 6 velocidades con denominación C635 DDCT.

Como bien es sabido, una transmisión de doble embrague está formada por dos subtransmisiones independientes, insertadas en una misma caja, que se unen en la salida de fuerza. En términos de funcionamiento, cada subtransmisión trabaja como una transmisión manual, por lo que cada una de estas también tiene su propio embrague. Esta arquitectura posibilita un cambio de marchas más rápido, sin interrupción del par de transmisión.

El sistema de doble embrague seco de la caja de cambios C635 DDCT está formado por los siguientes mecanismos:

• Embrague doble (K1 y K2)
• Sistemas de accionamiento de los embragues
• Volante bimasa
• Grupo electrohidráulico

El grupo electrohidráulico es quien ejecuta todas las acciones de cambio de marcha. Se monta en el exterior de la caja de cambios y consta de una bomba, un acumulador de presión y varias válvulas electromagnéticas. La unidad de control de la transmisión utiliza la información que recibe de los diferentes sensores para calcular el punto de cambio exacto y gestionar el trabajo de los diferentes actuadores del sistema.

El accionamiento del doble embrague en esta transmisión se realiza a través de dos sistemas 100% independientes: un cilindro esclavo concéntrico y un cojinete de accionamiento hidráulico para lograr el trabajo alternativo durante la conducción.

Cuando uno de los embragues (K1) está cerrado y se encuentra conectada una marcha de la subtransmisión 1, se transmite la fuerza a través de esta hacia el grupo final. Si dicho embrague se abre, se cierra al mismo tiempo el otro embrague K2 con la marcha siguiente o anterior previamente seleccionada. El flujo de la fuerza pasa entonces a través de esta marcha de la subtransmisión 2 hacia el grupo final, permitiendo una conducción sin interrupciones de par.

Los embragues K1 y K2 se sitúan en dos árboles primarios concéntricos. La selección de las marchas impares y la marcha atrás requieren el accionamiento del embrague K1 que transmite el par a través del eje primario interno. Por otro lado, las marchas pares requieren el accionamiento del embrague K2, que transmite el par mediante el eje primario externo.

Como se puede ver en la imagen, los discos de embrague K1 y K2 encaran con el plato central, uno por cada lado. Las dos superficies de fricción del plato central son la base fija del doble embrague.

En la zona del volante motor tenemos el embrague K1, cuya carcasa conecta mediante un engranaje dentado con la brida del volante bimasa. La transferencia del par motor al conjunto de embrague se realiza a través de esta conexión. Este embargue es de tipo autoajustable, compensando el desgaste de su forro con la ayuda de muelles sensores y un anillo de ajuste.

Sistemas de escape homologados

Debido a las normas de anticontaminación, cada vez más estrictas, desde hace años, el sistema de escape es un elemento cada vez más complejo y sofisticado. Atrás quedan los vehículos que únicamente necesitaban un catalizador y uno o varios silenciosos para cumplir con la normativa de gases. A día de hoy, es necesario incluir diferentes componentes con el fin de tener controlados en todo momento las sustancias contaminantes que salen por el escape. Podemos encontrar desde sensores de temperatura, sensores NOx, sensores de presión, sondas lambda, diferentes tipos de catalizadores, sistemas de egr, o los sistemas de reducción de NOx como el AdBlue. De este modo se consigue que las emisiones de escape cumplan con la normativa. Por ello, sufrir una avería en el sistema de escape suele venir acompañado de una factura elevada.

Entre los diferentes componentes de la línea de escape, el catalizador es el componente encargado de realizar la conversión de sustancias contaminantes, además de ser componente más caro. Por ello no es difícil encontrar noticias sobre olas de robo de catalizadores. Esto se debe a los elementos que lo forman. Para que se produzca la reacción catalítica, los catalizadores incluyen metales preciosos entre sus elementos, rodio (Rh), paladio (Pd) y platino (Pt), son algunos de los materiales que lo forman, estos son extremadamente caros. El paladio ha llegado a superar en precio al oro en el mercado de materias primas y el rodio está en un precio superior. Además, estos materiales cada vez cobran más importancia en el sector de la automoción, ya que para los vehículos de pila de hidrógeno el platino se precisa en mayor medida.

Cabe destacar, que el alto precio de estos materiales es debido a su escasez, difícil extracción y al aumento de la demanda en los últimos años.

Platino

El platino es un elemento químico de número atómico 78. Su símbolo es Pt. Es un metal noble, sólido, muy duro, dúctil, maleable y resistente a ácidos. La complejidad de la obtención de platino es por el cual tiene un precio tan elevado. Se deben ejecutar más de cincuenta procesos para conseguirlo en estado puro, es necesario extraer 14 toneladas de material bruto para obtener una onza (28,3 gramos) de platino puro.

Cabe destacar que el 70% de la producción mundial va destinada a la industria del automóvil, para la fabricación de catalizadores. Del 30% restante, la mayor parte se emplea para joyería y relojería. En un porcentaje menor se utiliza para fertilizantes, marcapasos y medicamentos, entre otros.

Rodamientos con sensor integrado

La aparición de la movilidad electrificada ha empujado a marcas como FAG a idear nuevas tecnologías que optimicen el peso de las máquinas eléctricas y el espacio en los vehículos. Para ello, en este post explicaremos qué son los rodamientos con sensor integrado y cuál es su funcionamiento.

El rodamiento con sensor es una solución con ventajas en cuanto a tamaño y flexibilidad en términos de aplicación. Además, resulta una alternativa a los sensores de tipo transformador de coordenadas o resolver de los motores de vehículos eléctricos e híbridos con múltiples mejoras respecto a estos, como por ejemplo:

-Adaptabilidad a cada aplicación.

-Más compacto y ligero que un rodamiento con sensor resolver.

-Fácil instalación.

-Patentes de nuevos materiales.

-Posición no dependiente del montaje.

-Coste general menor.

-Capacidad para altas velocidades.

La importancia de los soportes de motor

El soporte de motor, es la pieza encargada de unir el motor con el chasis, tiene como función disminuir o eliminar tanto las vibraciones, como los impactos que puedan ocasionarse en la mecánica durante la utilización del vehículo. Gracias a los soportes, se reducen las vibraciones en el habitáculo mientras el vehículo este en funcionamiento, cabe destacar que si el vehículo no se equipase con soportes de motor y estuviese anclado directamente al chasis, se perdería el confort y sé notaría cada golpe, llegando incluso a dañar las partes del chasis en las cuales estuviese atornillado.

En esta imagen podemos ver un soporte de motor

Por lo general existen dos tipos de soportes, normalmente, en los vehículos con motor transversal, tanto la parte metálica, como el silentbloc de goma, es una sola pieza, en cambio, en los vehículos con motor longitudinal, la parte metálica va fijada al motor y el silentbloc se atornilla entre el subchasis y el soporte metálico usando dos elementos para realizar esta función. En la siguiente imagen podemos ver a la izquierda un soporte de motor de un motor con disposición transversal, a la derecha el soporte de motor separado del silentbloc de un motor longitudinal.

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.

Diagnóstico de averías en árboles de transmisión longitudinales

Los árboles de transmisión longitudinales trabajan todo el tiempo que el vehículo está en movimiento, transmitiendo el par de tracción a las ruedas o el de retención al motor.

El correcto desempeño de su función y longevidad dependen básicamente de la lubricación de las juntas cardán y el buen estado del disco flector, puesto que son elevadas las velocidades y presiones de trabajo y ciertamente limitadas las superficies de contacto.

El diagnóstico de averías se hace comprobando visualmente los elementos desde los bajos del vehículo. Alguna de las comprobaciones se debe realizar con la ayuda de un segundo operario, frenando las ruedas a la vez que se aplica par de transmisión en sentido alterno (hacia delante/detrás). Para ver las holguras, se debe marcar con una línea todos los elementos.

Su principal problema es la aparición de holguras por desgaste y la dureza mecánica por falta de lubricación. La holgura en los discos flectores de las transmisiones longitudinales origina ruidos, especialmente en los momentos de cambio de carga (empuje / retención) y es fuente de vibraciones en los momentos de giro sin transmisión de fuerza (marcha por inercia).

La dureza en el deslizamiento de absorción angular o de longitud se percibe como chirridos y crujidos en los cambios de carga o al iniciar la marcha y por el recalentamiento excesivo de los componentes. Se puede diagnosticar levantando el vehículo y rotando los componentes de la transmisión a mano.

Síntomas de avería en rodamientos de rueda

Las averías en los rodamientos de rueda suele aparecer en vehículos con ciertos kilómetros y, por norma genera, es una avería por desgaste del componente. En las ruedas se suele utilizar los rodamientos de bolas, y en algunos casos cónicos. Su función es que la rueda gire suavemente con un mínimo de fricción.

Son componentes vitales para la seguridad del vehículo. Están diseñados para sostener las cargas radiales y axiales causadas por las fuerzas de gravitación, aceleración, frenado y viraje, y es necesario sustituirlos cuando dejan de funcionar correctamente.

Los rodamientos de rueda tienen una vida útil aproximada de 160.000 km aproximadamente, aunque pueden durar más en función de su calidad y de las condiciones en las que opera.

Los rodamientos se suelen dañar por impactos en rueda por los bordillos de las aceras, circulación en carreteras de baja calidad con muchos baches o conducir a altas velocidades por encima de badenes. Otras causas puede ser una aceleración del desgaste debido a las cargas elevadas a las que se someten en las curvas cuando los vehículos van muy pesados.

Los principales síntomas de avería son ruidos parecidos a un zumbido, traqueteo o gruñido que aumenta con la aceleración o cuando el vehículo gira. Un fuerte y constante chirrido cuando el vehículo está circulando.

También se pueden notar holguras o juego excesivo en la rueda afectada, vibraciones en el volante al tomar las curvas o mal funcionamiento del sistema ABS/ESP si el sensor está incluido en el rodamiento.

Para verificar el fallo del rodamiento, se tiene que elevar el vehículo para dejar en el aire la rueda que se quiere comprobar y hacer girar con la mano la rueda. El giro debe ser suave y no debe frenarse. Tampoco se sebe escuchar ruido al girar o juego axial si los rodamientos están correctamente. En caso contrario, el rodamiento se debe sustituir por avería.

Cuando se cambian los rodamientos de rueda, es esencial buscar piezas de alta calidad. MOOG ofrece una gama completa de rodamientos de rueda de primera calidad, duraderos y fáciles de instalar, diseñados, fabricados, sometidos a pruebas y validados según estándares de Equipo Original para brindar el máximo rendimiento y durabilidad.

 

Decantación de agua en filtro de combustible

En los depósitos de combustible de los vehículos diésel, la condensación del aire o la baja calidad del combustible hace que el agua se mezcle con el combustible contaminándolo. Tener agua en el diésel puede provocar diversos problemas como puede ser óxido, corrosión, abrasión o incapacidad de poner en marcha el motor.

En los motores gasolina, la condensación de agua es mas difícil porque los propios vapores de la gasolina, desplazan el aire hacia el exterior y evitan que el agua se mezcle con el combustible.

Para evitar que el agua llegue al sistema de inyección, los fabricantes montan un decantador de agua en el filtro de combustible. Su funcionamiento es sencillo, en material filtrante tiene características hidrófugas, de manera que permite el paso de diésel a través de el y las partículas y el agua se quedan en el filtro. El agua pesa más que el diésel y se deposita en la parte más baja del filtro de combustible.

Los filtros con decantador de agua disponen de un grifo en la parte inferior para poder drenar el agua que hay en el filtro. Algunos modelos incluso incorporan un sensor que avisa al conductor en el cuadro de instrumentos de la presencia de agua en el filtro para que lo drene, en caso contrario se recomienda drenar periódicamente para quitar el agua.

Para drenar agua del filtro de combustible diésel, primero hay que abrir la válvula de ventilación que se encuentra en la parte superior de la carcasa del filtro. Si no dispone de la válvula, aflojar o quitar uno de los tubos de combustible superiores de la carcasa del filtro. Poner un vaso o recipiente en la parte inferior del filtro para recoger el agua y aflojar el grifo para dejar salir el agua. Dejar que el filtro se vacíe hasta que fluya diésel limpio, después cerrar el grifo y montar la tubería o cerrar la válvula de ventilación.

Mantenimiento de neumáticos offroad

Los vehículos 4X4 son muy pesados y cuando se producen aceleraciones fuertes, hacen un desgaste irregular o inusual del neumático. También están expuestos a carreteras no asfaltadas con baches e irregularidades que pueden desgastar el neumático más rápido. Un buen mantenimiento de los neumáticos permite alargar su vida.

Existen diferentes factores que intervienen en el desgaste de los neumáticos. Uno de ellos es el tipo de conducción que se realiza. Una conducción deportiva con aceleraciones fuertes, frenazos y giros a gran velocidad desgastan muy rápido los neumáticos.

Otro factor es el tipo de asfalto por el que se conduce, el clima y la temperatura. Conducir por pistas forestales no asfaltadas puede aumentar el desgaste un 50 % aproximadamente. En cuanto al clima, el frío o la nieve pueden deteriorar el neumático y la lluvia, debido a la falta de adherencia puede hacer que el desgaste sea más rápido.

La presión de los neumáticos también debe ser la correcta para evitar desgastes irregulares en la banda de rodadura.

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.

Reparación de baterías de alta tensión – Averías en los sensores, fusibles y relés contactores

Hoy os traigo un nuevo post de reparación de las baterías de alta tensión. Nos centraremos en averías relacionadas con sensores, fusibles y la placa con los relés contactores.

Comenzaremos por lo más fácil de comprobar, los fusibles. Estos pueden ser de tipo estándar, de cartucho o maxi fusibles.

Sea cual sea el fusible que monte la batería, en él se puede ver grabado el amperaje máximo que admite y se comprueba con multímetro en escala de ohmios o continuidad. La resistencia se debe medir siempre en vacío, es decir, sin corriente en el circuito. Es necesario desmontar los fusibles para no medir también la resistencia de los cables a los que está conectado.

Los fusibles nunca deben dar un valor infinito, seria síntoma de que está fundido, ni un valor óhmico muy alto, síntoma que tienen resistencia interna y están creando una caída de tensión.

En algunas baterías, el propio enchufe de seguridad de color naranja dispone internamente un fusible de seguridad. Se puede comprobar si está fundido poniendo las puntas del multímetro en ambos contactos del enchufe. También dispone de terminales de información que indican a la BMS que el enchufe está bien conectado. Estos contactos si se rompen, pueden mostrarse como avería en una lectura con útil de diagnosis. Algunos terminales de cables de alta tensión también tienen estos terminales y se deben comprobar con el multímetro en continuidad.

Reparación de baterías de alta tensión – averías en celdas o elementos

 En el post de hoy nos vamos a centrar en posibles averías que pueden surgir en las celdas o elementos de las baterías y qué comprobaciones realizar para encontrar los fallos. Las celdas pueden deteriorarse por alcanzar sus ciclos de carga completa o por problemas internos de los componentes químicos derivados de alcanzar temperaturas críticas tanto superiores como inferiores.

Si recordamos en post anteriores, dijimos que para la reparación de baterías es necesario disponer de útil de diagnosis, multímetro y pinza amperimétrica. En realidad la herramienta que mas vamos a utilizar es el multímetro o, en su defecto, también podemos utilizar un osciloscopio, pero hay que tener en cuenta las especificaciones de entrada y disponer de los atenuadores eléctricos adecuados para no dañarlo.

En el multímetro, lo que más vamos a usar en la batería es el voltímetro en corriente continua y escala de baja y alta tensión. Comprobar cual es el voltaje nominal de la batería HV ya que, generalmente, suelen tener 360 V pero algunos vehículos modernos pueden rondar los 800 V por lo que hay que mirar el voltaje máximo de nuestro multímetro.

Normalmente todos los elementos de batería están monitorizados por una o varias unidades BMS. Otras baterías disponen de interruptores RAD los cuales son de tipo normalmente cerrado y sus contactos se abren si los módulos o celdas se hinchan, por lo que en caso de fallo puede salir reflejado en memoria de averías de la unidad.

Una lectura con útil de diagnosis puede ayudar, pero puede que muestre que un módulo o elemento esté fallando y en realidad sea el cable de monitorización o fallo en la propia BMS, por lo que debemos comprobar siempre con voltímetro los elementos.

Reparación de baterías de alta tensión – Configuración interna

Antes de comenzar con desmontajes y comprobaciones, debemos tener claro la estructura interna de una batería de AT. Cada fabricante diseña la batería conforme al espacio que se dispone en los bajos del vehículo, pero todos disponen de los mismos componentes en cuanto a acumulación de energía se refiere: celdas – elementos – módulos. Hay que tener en cuenta que estos nombres no están estandarizados y algunos fabricantes ponen otros nombres.

• Celdas: es el componente más pequeño que dispone la batería. Son las encargadas de almacenar la energía. En caso de ser de tipo LiPo tienen un voltaje nominal de 3,6 V aproximadamente y su conexión es en paralelo, de esta forma se consigue sumar la intensidad para la autonomía total del vehículo.

• Elementos: se componen de 2 o más celdas en paralelo. Los elementos se conectan todos en serie para conseguir los 360 V nominales. Son los componentes de la batería mas simples que podemos medir con el voltímetro.

• Módulos: se componen por varios elementos conectados en serie. Los módulos se conectan en serie unos con otros. Muchas baterías disponen de módulos para agrupar los elementos en función del espacio. Algunas baterías no disponen de módulos y disponen todos los elementos en un solo conjunto.

Veamos un par de ejemplos de arquitectura de batería de alta tensión y un esquema eléctrico para entender su configuración.

El Nissan Leaf de 40 kWh monta una batería HV con una configuración de 24 módulos con 2 elementos cada uno. Cada elemento dispone de 4 celdas con una configuración de 2 conexiones en serie de 2 celdas en paralelo. Cada celda tiene un voltaje nominal de 3,75 V y una capacidad de 56,3 Ah.

Batería de Nissan Leaf con celdas rectangulares

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La animación es también un importante recurso que puede ayudar a que el alumno entienda cómo funciona un determinado sistema, a identificar o ubicar componentes, a explicar un principio físico determinado… Se vuelve incluso más interesante si las animaciones son interactivas para potenciar el aprendizaje a partir de la participación e interacción del alumno con dicho recurso.

 

Soluciones de aprendizaje para la Formación Profesional

La labor de los docentes es tan compleja como admirable. Conlleva mucha responsabilidad, la de formar a las nuevas generaciones para que puedan incorporarse al mercado laboral con las máximas garantías de éxito. Implica vocación, compromiso, pasión y mucho trabajo. Los docentes no solo deben mantenerse al día de las tendencias y nuevas tecnologías del sector, y preparar concienzudamente sus clases y las actividades que sus alumnos deberán realizar, también deben motivarles para que sigan adelante.

En el caso del sector de la automoción resulta incluso más complejo, ya que cada año salen al mercado nuevos vehículos que incorporan nuevas tecnologías, cada vez más complejas. El progreso es incesante y tan rápido que a menudo resulta complicado mantenerse al día. Incluso surgen nuevos cursos de especialización como el de Mantenimiento de vehículos híbridos y eléctricos (Real Decreto 281/2021).

Creemos que es vital para nuestro sector que los docentes de la formación profesional vinculados a la automoción cuenten con las herramientas necesarias y soluciones de aprendizaje efectivas para llevar a cabo su labor con las máximas facilidades. Al fin y al cabo, tienen en sus manos el futuro de nuestro sector.

Este es el objetivo de Campus-auto, el campus con el plan de estudios integral de los ciclos vinculados a la automoción: el curso de especialización Mantenimiento de vehículos híbridos y eléctricos, el CFGM Electromecánica de vehículos, y el CFGS Automoción. 84 cursos (14 módulos) completos y al día, con animaciones, videos, actividades interactivas, English activities, gráficos e infografías, cuestionarios y autoevaluaciones, etc. para facilitar al máximo la labor de los docentes y acompañar a los alumnos en su proceso de aprendizaje.

Hasta el 30 de abril todos los profesores de ciclos formativos vinculados a la automoción podéis solicitar vuestra prueba gratuita.

Esperamos que os resulte muy útil, práctico y enriquecedor.

Diferencial Torsen

Introducción

El sistema de bloqueo de diferencial Torsen, conocido también en inglés como PAT, basa su principio de funcionamiento principalmente en la corrección de las diferencias de par entre dos ejes sin necesidad de que se produzca ningún resbalamiento previo de manera completamente automática y sin la necesidad de contar con ningún elemento electrónico para llevar a cabo la gestión del sistema.

Una de las principales ventajas de este sistema, viene dada por la particularidad de que el funcionamiento de corrección, se produce de un modo mecánicamente activo, sin presentar ningún tipo de retraso en el reparto del par, por lo cual se muestra muy efectivo tanto en la corrección en el paso de curva como la conducción en firmes en mal estado o conducción fuera de carretera.

Constitución del sistema

El sistema está compuesto por los siguientes componentes:

• Carcasa del diferencial
• Corona diferencial
• Rodillos helicoidales o satélites
• Semiárbol de transmisión
• Engranajes rectos de condenación
• Engranaje sin fin o planetario

Funcionamiento del sistema

Cuando el vehículo marcha en línea recta, el par se distribuye por igual a los dos ejes (4), los satélites (3) permanecen inmóviles, puesto que no existe diferencia de giro entre ellos.

La productividad en el taller de automoción

Concepto de productividad

La productividad, vinculada al sector de la reparación, hace alusión a la relación existente entre el rendimiento obtenido por un sistema de producción o servicios, y los recursos utilizados para lograrla. También se puede definir como la relación entre los resultados y el tiempo empleado para conseguirlos. Cuanto menor sea el tiempo destinado en obtener el resultado deseado, más productivo resultará el sistema en conjunto.

En el ámbito profesional, la palabra productividad se define como el índice económico que relaciona la producción con los recursos empleados para obtener dicha producción.

Dicho de otro modo, la definición matemática de este concepto sería el resultante de la capacidad que tiene un sistema para elaborar productos o servicios, dividido por el grado de aprovechamiento de los recursos empleados.

Productividad = Productos / Servicios

¡Una mayor productividad utilizando los mismos recursos o prestando los mismos servicios, da como resultado una mayor rentabilidad para la empresa!

En necesario llevar a cabo un control periódico de la productividad general del taller para poder tomar medidas mediante diferentes planes de acción, con el fin de optimizar los recursos con los que cuenta la empresa destinados finalmente a aumentar tanto la productividad como la rentabilidad del taller.

Sensor térmico del nivel de aceite

Generalidades del sensor térmico

La función principal del sensor térmico consiste en controlar en todo momento el nivel y la temperatura del aceite del motor. Por regla general, se encuentra ubicado en la parte inferior del cárter de aceite, al cual va unido mediante una unión atornillada. En este mismo sensor, encontramos instalados tanto el sensor de nivel de llenado así como el de temperatura del aceite de engrase del motor.

Funcionamiento y composición

El sensor de nivel de llenado y temperatura del aceite, está compuesto por dos circuitos impresos colocados paralelamente entre el nivel mínimo y máximo de aceite. Estos dos elementos resistivos funcionan a través de una conexión en puente de manera que una de las estructuras actúa como elemento de medición y la otra como elemento de referencia.

El elemento de medición es controlado a través de la electrónica, el cual es sometido a un breve calentamiento para posteriormente volverse a enfriar. Este proceso se repite de forma continúa dependiendo los tiempos de calentamiento de la temperatura y del nivel del aceite.

El estado de degradación del aceite influye en gran medida en la rutina de calentamiento y enfriamiento del sensor

La temperatura del aceite se mide por medio de un sensor que se encuentra situado en el inferior de una carcasa de plástico que está en contacto permanente con el aceite del motor justo en la base del cárter.

Ruido en zona motor en giros cerrados vehículos grupo V.A.G

La avería que presentamos hoy, se suele presentar sobre todo en vehículos con motorizaciones diesel de configuración transversal del grupo V.A.G.

Los síntomas principales de la avería son los siguientes:

• Ruido metálico en la zona derecha del vano motor al circular.
• Ruido metálico al apoyar la carrocería en curvas hacia la izquierda.
• Ruido semejante al de un palier o junta homocinética defectuosa.

Comprobaciones a efectuar:

• Llevar a cabo una prueba en carretera con diferentes modos de conducción.
• Revisar el sistema de amortiguación delantero.
• Revisar soportes de motor.
• Revisar los semiejes delanteros.