Unidades de control electrónico en vehículos modernos con faros LED

Electronic control units in contemporary vehicles with LED headlamps. Hella Light Processing Unit

La digitalización de los sistemas de faros y una complejidad técnica cada vez mayor de las funcionalidades variables, conducen a unas exigencias cada vez mayores para la electrónica de iluminación. El control selectivo de ledes individuales permite una distribución de la luz y una intensidad luminosa óptimas, proporcionando al conductor la mejor visión posible de la carretera en cualquier situación. Además, el control preciso evita molestar a otros usuarios de la carretera en las proximidades.

La información técnica y los consejos prácticos que se presentan a continuación 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 cualificado y con formación específica.

Estructura y función de las unidades de control electrónico en vehículos modernos con faros led

Faros Matrix led del Audi A6 — Faros Matrix led del Audi A6 (1. módulo de potencia para luz de conducción diurna e intermitentes, 2. módulo de potencia para luz de carretera y luz de giro, 3. módulo de potencia para luz de cruce)

Además de las aplicaciones de los ledes que ya conocemos, como la luz de conducción diurna, la luz de posición, la luz trasera o los intermitentes, las funciones de luz de cruce y luz de carretera con tecnología led se han consolidado también en la iluminación exterior de los vehículos. Para garantizar estas funciones, se necesitan unidades de control adicionales.

La tarea principal de estas unidades de control de luz es controlar y supervisar las distintas funciones de iluminación del faro. Además del control centralizado de todas las funciones de iluminación, también se llevan a cabo tareas de coordinación adicionales, por ejemplo, el ajuste dinámico de la distribución de la luz en los sistemas de iluminación adaptativa en función de cada situación de conducción. En los vehículos con asistente de luz de carretera, las unidades de control enlazadas en el sistema controlan la activación de los ledes de cada faro en función de la situación y la necesidad. De este modo, la intensidad de la luz se regula individualmente.

Los faros led de última generación, como los del VW Touareg, el Audi A7 o el A8, están cada vez más controlados digitalmente.

Dependiendo del vehículo y del sistema, se pueden utilizar diferentes tipos de unidades de control. Las unidades de control suelen montarse directamente en la carcasa del faro.

Disposición de las unidades de control (módulos de potencia) tomando como ejemplo un faro Matrix led.

Unidad de control del faro principal Matrix led

Unidad de control HELLA para el Audi A7

En el Audi A7, las variantes de faros led utilizan una unidad de control que tiene un concepto escalable con 4, 6 u 8 canales y está óptimamente diseñada para controlar las distintas funciones de iluminación del faro led. Esto permite controlar individualmente los 32 ledes del módulo led Matrix HD. Además, prepara el entorno de la luz de conducción diurna, que consta de doce segmentos de luz en el caso del A7. Aquí, los faros crean una "coreografía luminosa" cuando se desbloquean las puertas. La animación se ejecuta en orden inverso al final de la conducción. Además, el intermitente de "limpieza" también se controla a través de la unidad de control. La unidad de control también está equipada con un modo "a prueba de fallos". De este modo, se garantiza una iluminación suficiente en caso de avería.

Datos técnicos
Medidas	88 x 130 x 25 mm (largo x ancho x alto)
Peso	300 g
Rango de temperatura de trabajo	De -40 °C a 105 °C
Canales led	8
Salidas led	3 – 8 Tensión 2 - 60 V Corriente 100 -1400 mA Potencia 40 W por canal/máx. 90, 120 o 150 W
Clase de protección	IP6K9K2
Functiones	Matrix-Beam Luz de carretera Luz de cruce (parte delantera, alcance) Luz de conducción diurna (dinámica) Indicador de dirección (dinámico), ver arriba Luz de posición (dinámica), ver arriba Control de nivel dinámico Control de motores paso a paso
Interfaz del vehículo	Pinzas de alimentación de tensión 30 Masa Bus CAN
Particularidades	Comunicación CAN con el Body Control Modul (BCM) Posibilidad de controlar en paralelo la carga de ledes con ambos canales Interfaz de diagnóstico que incluye la supervisión de errores a través de CAN Comunicación LIN con otras unidades de control

Dispositivos de control de luz en faros LED: estructura, función, diagnóstico y ajuste

Un pequeño repaso de conocimientos: en nuestro curso intensivo en video, le brindamos una descripción general del tema de los dispositivos de control de iluminación en los faros LED. Obtenga más información sobre la estructura, la función y el diagnóstico.

Unidad de control led

Ejemplo de estructura de unidad de control de luz — Ejemplo de estructura de unidad de control de luz: 1. junta para la carcasa del faro, 2. cubierta de plástico, 3. pantalla protectora (CEM = compatibilidad electromagnética), 4. placa de circuito impreso con componentes electrónicos, 5. carcasa metálica con aletas de refrigeración

La placa de circuito impreso con componentes electrónicos se monta directamente en la mitad inferior de la carcasa. Para garantizar una disipación óptima del calor, se utiliza una carcasa metálica con aletas de refrigeración.

También se ha colocado una pantalla protectora sobre la placa de circuito impreso para evitar la influencia de interferencias electromagnéticas o de alta frecuencia en el funcionamiento de la unidad de control. La pantalla metálica absorbe las señales de interferencia y las conduce a través de la correspondiente toma de tierra. La parte superior de la carcasa consiste en una cubierta de plástico que se sujeta y atornilla a la parte inferior de la carcasa. Además, se ha colocado una junta alrededor del enchufe del conector para evitar la contaminación o la humedad entre la unidad de control y la carcasa del faro.

Vista del enchufe

Parte trasera de la carcasa con aletas de refrigeración

Otra unidad de control de luz de HELLA se utiliza para los faros led, p. ej., en vehículos de la marca Porsche.

Con esta unidad de control, se realizan las siguientes funciones.

Alimentación de tensión de luz de cruce, luz de carretera y luz de conducción diurna
Alimentación de tensión de la periferia interna con +5 V y +12 V (3 transformadores de tensión)
Detección de dirección derecha/izquierda
Control de funciones externas (p. ej., luz de curva)
Control de los ventiladores del faro
Integración de hasta siete entradas de señal para codificar temperatura o clases de luz

Arquitectura de hardware

Diagrama de bloques de la unidad de control led — La arquitectura especial del hardware de las modernas unidades de control de luz permite un diseño de unidad compacto y que ahorra espacio.

Para controlar los modernos faros led, se necesita una unidad de control que cumpla con los requisitos específicos de la tecnología led y la gran variedad de aplicaciones.

La unidad de control LMS (faro del módulo led) de HELLA está diseñada para ofrecer la máxima flexibilidad mediante la adaptación del conjunto de datos al faro correspondiente y a los componentes instalados.

Las funcionalidades de Matrix Beam, con transiciones atenuadas y animaciones (p. ej., Coming home/Leaving home), pueden configurarse a través del conjunto de datos, resaltando las características típicas del vehículo. Además, la unidad de control puede configurarse en etapas de extensión de hardware progresivas.

La unidad de control del sistema del vehículo se controla a través del bus CAN, que proporciona las entradas esenciales además de la alimentación eléctrica propiamente dicha. La unidad recibe toda la información de la unidad de control de la red de a bordo a través de la entrada de datos. Se dispone de hasta 8 canales led en la salida, todos ellos con regulación por ancho de pulso (PWM) y, en algunos casos, pueden utilizar varias funciones de iluminación por canal. Además, la unidad cuenta con varias salidas de controlador de lado alto, así como con un control de ventilador, que suele ser necesario en los faros para reducir la carga térmica. Las temperaturas que se generan en las placas led se detectan mediante sensores y se convierten en funciones de regulación de luz para proteger los ledes.

Un bus CAN físico en la salida proporciona las interfaces a los gestores de Matrix led, ampliamente utilizados en la placa led. También se proporciona la alimentación eléctrica de los módulos LMM. La unidad también tiene salidas de bus LIN para proporcionar interfaces de comunicación adicionales dentro del faro.

Comunicación e integración del sistema

Topología de red de los faros led

Integración del sistema en el vehículo

La comunicación adicional en el vehículo con unidades conectadas al bus se consigue mediante la conexión en red de las unidades de control de los faros con la unidad de control de la red de a bordo y la unidad de control de los sistemas de asistencia a la conducción. Las unidades de control de luz se comunican a través de un bus de datos y, por tanto, reciben datos que se transforman en la distribución de luz requerida de forma permanente y fiable. Dependiendo del modelo de vehículo y del sistema, los resúmenes de la red mostrados pueden diferir de otros modelos de vehículo.

Comprobación y diagnóstico

Antes de realizar el diagnóstico de fallos con el dispositivo de diagnóstico, debería realizarse una inspección visual de cada uno de los componentes del sistema, ya que algunos fallos pueden detectarse y subsanarse de este modo.

En todos los trabajos de reparación del faro led, debe garantizarse la protección ESD, especialmente al sustituir las unidades de control u otros componentes electrónicos, ya que los componentes electrónicos, como las placas de circuito impreso o las unidades de control, pueden resultar dañados por descargas electrostáticas (ESD = Electro-Static-Discharge).

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Comprobación y diagnóstico

La supervisión del funcionamiento del faro led y, por tanto, de las unidades de control de luz, se lleva a cabo mediante unidades de control de nivel superior en el sistema eléctrico de a bordo. Los fallos que se producen se guardan en la memoria de fallos de las unidades de control y pueden leerse con un dispositivo de diagnóstico adecuado. En algunos modelos de vehículo, en la pantalla del cuadro de instrumentos aparece una señal adicional para advertir al conductor de que se ha producido un fallo en el sistema.

Durante el diagnóstico en el faro led mediante la lectura de las unidades de control, se pueden utilizar las siguientes funciones para localizar averías en función del dispositivo de diagnóstico.

Código de error (leer, evaluar y eliminar entradas de la memoria de fallos)
Parámetros (visualización de los distintos valores de medición)
Prueba del actuador (control de las funciones de iluminación a través del dispositivo de diagnóstico)

Entrada de la memoria de fallos de la unidad de control — Ejemplo: Entrada de la memoria de fallos de la unidad de control (módulo de potencia de los faros Matrix led a la izquierda; señal ausente/defectuosa)

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Reparación y adaptación

El fabricante del vehículo no tiene previsto reparar las unidades de control de luz. Si el taller diagnostica un defecto en la unidad de control, las unidades de control deben sustituirse.

Posibles causas de mal funcionamiento o defectos:

Tensión de alimentación ausente o defectuosa (+/-)
Cortocircuitos internos, fallos de contacto en las conexiones
Daños mecánicos (p. ej., accidente)
Influencias ambientales (agua, sal, etc.)

Después de sustituir una unidad de control o un faro led, puede ser necesario realizar un ajuste en el vehículo a través de los portales OEM disponibles.

Dependiendo del fabricante del vehículo, del tipo de faro y de la unidad de control en cuestión, en este caso deben realizarse trabajos de servicio adicionales con una herramienta de diagnóstico adecuada para garantizar el correcto funcionamiento del sistema de iluminación.

Las instrucciones de reparación del fabricante del vehículo hacen referencia a la codificación, programación o reprogramación. Esto se explica detalladamente a continuación a través de un ejemplo, sin presentar procesos detallados del ámbito de la microelectrónica.

Reparación y adaptación

3

Codificación

La codificación de una unidad de control en un vehículo de motor suele significar la definición de ciertas funciones que ya están almacenadas en el software de antemano.

Se pueden asignar funciones de iluminación específicas a las salidas físicas o definir valores nominales o valores límite. Esto significa que es posible realizar ajustes específicos del vehículo más adelante. Algunos fabricantes también llaman a esta función "codificación de variantes".

Por ejemplo, algunas funciones de iluminación pueden adaptarse a los requisitos específicos de cada país.

Condiciones de encendido de la luz de conducción diurna

Luz de conducción diurna encendida
Luz de conducción diurna apagada
Luz de conducción diurna encendida + luz trasera encendida

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Programación

Cuando se programa, se cambia el software existente. De este modo, se reescribe el programa de trabajo básico de la unidad de control. En este caso, los cambios en el hardware de un faro, por ejemplo, como parte de una actualización del modelo, pueden adaptarse en el lado del software.

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Reprogramación

Hoy en día, todas las unidades de control modernas llevan incorporada una memoria programable electrónicamente. Estos componentes, también conocidos como flash EEPROM, contienen el sistema operativo (firmware) de las unidades de control. Este firmware se puede actualizar por el lado del software cuando se instala en el vehículo. Este proceso también recibe el nombre de reprogramación o programación flash.

Dado que la mayoría de las unidades de control deben adaptarse en línea, las opciones de adaptación individuales se entremezclan aquí, de modo que el término "reprogramación" se ha establecido en la vida cotidiana del taller.

En muchas operaciones de reprogramación, la programación y la codificación se realizan al mismo tiempo. Sin embargo, en última instancia, lo único decisivo es que se lleve a cabo un ajuste y que el sistema de iluminación del vehículo funcione sin problemas.

Ejemplo de reparación de un Mercedes Benz

El faro led derecho de un W212 se sustituyó durante la reparación de un daño por accidente. Para ello, las unidades de control antiguas se montaron en el faro nuevo. Una vez finalizada la reparación, se conectó un dispositivo de diagnóstico para ajustar el código QR led y se realizó un servicio macsRemote. Para la puesta en marcha, primero se programaron las unidades de control de los faros izquierdo y derecho a una nueva versión de software y, a continuación, se codificó el faro derecho mediante el código QR led.

La programación, la codificación e incluso la reprogramación deben realizarse con un dispositivo de diagnóstico adecuado y una conexión de red estable con el servidor del fabricante del vehículo.

Tenga en cuenta las instrucciones de reparación y las instrucciones de seguridad del correspondiente fabricante del sistema o del vehículo. Al sustituir los componentes electrónicos del faro, debe garantizarse la mayor limpieza posible. Además, deben respetarse las medidas de protección contra las descargas electrostáticas (ESD). Los trabajos de reparación en el sistema de iluminación del vehículo únicamente pueden ser efectuados por personal debidamente cualificado e instruido. Las reparaciones realizadas de forma incorrecta pueden provocar un fallo de sistema y daños personales considerables.

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