¿Por qué un sensor IBS defectuoso puede desactivar la función de arranque y parada aunque la batería siga suministrando suficiente tensión?

La tensión de la batería por sí sola no es suficiente para activar la función de arranque y parada. El sistema de gestión de la energía evalúa además el estado de carga (SOC), el estado de la batería (SOH) y la potencia de arranque disponible (SOF). Si el IBS proporciona valores medidos no plausibles o se interrumpe la comunicación, el sistema utiliza valores de sustitución y desactiva, como medida de precaución, la función de arranque y parada para garantizar que el motor pueda arrancar.

¿Por qué una conexión a masa defectuosa puede provocar los mismos síntomas que un sensor de batería averiado?

El IBS mide todas las corrientes de carga y descarga a través de la conexión a tierra en el polo negativo de la batería. Las conexiones a tierra corroídas o sueltas alteran la medición de la corriente y dan lugar a cálculos erróneos del SOC, el SOH y el SOF. Esto puede dar lugar a errores de diagnóstico, limitaciones en el confort o un control inadecuado del alternador, aunque el propio sensor funcione técnicamente sin problemas.

¿Por qué suele ser necesario realizar un registro de la batería tras la sustitución?

Con el registro de la batería, el sistema de gestión de la energía obtiene información sobre el tipo de batería, su capacidad y la instalación de una batería nueva. Al mismo tiempo, se restablecen los parámetros de envejecimiento guardados. Si no se realiza este paso, la unidad de control seguirá utilizando los datos de la batería antigua, lo que puede alterar las estrategias de carga y los cálculos del estado de la batería, y acortar la vida útil de la nueva batería.

¿Qué importancia tiene la temperatura de la batería a la hora de calcular su estado?

La temperatura de la batería influye considerablemente en su capacidad, su resistencia interna y su capacidad de carga. Por eso, el valor de la temperatura se tiene en cuenta de forma continua en el cálculo del SOC, el SOH y el SOF. Especialmente a bajas temperaturas, la potencia de arranque disponible disminuye considerablemente, por lo que el sistema de gestión de la energía ajusta en consecuencia la regulación del alternador y la regulación de los consumidores.

¿Por qué siempre hay que comprobar también la comunicación LIN cuando se produce un error en el IBS?

El IBS transmite sus valores medidos al sistema de gestión de la energía a través del bus LIN o de interfaces específicas del fabricante. Las simples fallas de comunicación pueden provocar que falten los datos actuales de los sensores y que se utilicen valores sustitutivos. Esto suele dar lugar a mensajes de error en la memoria, a la desactivación de funciones de confort o a una regulación limitada del alternador, aunque el propio sensor no presente ninguna falla interna.

¿Por qué, a menudo, no basta con borrar una entrada de la memoria de errores tras una reparación del sistema IBS?

Tras realizar trabajos en el sistema de baterías, muchos vehículos requieren medidas de inicialización adicionales. Dependiendo del diseño del vehículo, puede ser necesario registrar la batería, restablecer la gestión de la energía o calibrar el IBS. Solo entonces la unidad de control volverá a disponer de valores de referencia correctos para calcular el estado de la batería y regular el alternador.

¿Por qué un aumento de la corriente de reposo puede provocar limitaciones en el confort a pesar de que la batería esté en buen estado?

Una corriente de reposo elevada de forma permanente reduce la capacidad energética disponible de la batería. Si el sistema de gestión de la energía detecta esta situación a través del IBS, se desconectan determinados consumidores de confort o dispositivos de control, en función de la estrategia de funcionamiento. Estas medidas tienen por objeto garantizar la capacidad de arranque y no suponen necesariamente que los consumidores desconectados presenten algún defecto.

¿Qué datos en tiempo real son especialmente significativos durante el diagnóstico de un IBS?

Para realizar un diagnóstico riguroso, además de la memoria de errores, es necesario evaluar, en particular, la tensión de la batería, la corriente de carga y de descarga, la temperatura de la batería, así como los parámetros de estado calculados: SOC, SOH y SOF. Además, la comprobación de la comunicación LIN y de la regulación del alternador proporciona indicaciones importantes sobre si la causa de la avería se encuentra en los sensores, el suministro de energía o la transmisión de datos.

Sensor inteligente de batería (IBS): estructura, funcionamiento y diagnóstico

El IBS como unidad central de medición y control:
El sensor inteligente de batería (IBS) supervisa de forma continua la corriente, la tensión y la temperatura de la batería de arranque y proporciona los datos de medición que sirven de base para toda la gestión de la energía de los vehículos modernos.
Cálculo preciso del estado de la batería:
El IBS calcula, a partir de los valores medidos, los parámetros State of Charge (SOC), State of Health (SOH) y State of Function (SOF), que controlan, entre otras cosas, la regulación del alternador, el sistema Start/Stop y la gestión de la carga.
Integración en el sistema a través de la comunicación del vehículo:
El sensor procesa sus datos de medición mediante un microprocesador integrado y, por lo general, los transmite a través del bus LIN al sistema de gestión de la batería, que a partir de ellos determina la estrategia de carga y otras funciones relacionadas con el suministro de energía.
Un diagnóstico sistemático evita confusiones:
Las fallas típicas suelen deberse a la corrosión, conexiones a tierra sueltas, baterías defectuosas, averías en el cableado o en el bus LIN, así como a registros erróneos de la batería, y deben localizarse mediante una inspección visual, los datos de diagnóstico y la comprobación de la batería.
Es necesario registrar la batería tras su sustitución:
Tras sustituir la batería de arranque, en muchos vehículos es necesario registrar los datos de la batería en el sistema de gestión de la energía y, en su caso, realizar inicializaciones o calibraciones para garantizar una estrategia de carga correcta.

La siguiente información técnica y los consejos prácticos aquí descritos 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.

El sensor inteligente de batería en la gestión moderna de la energía

La gestión de la energía de los vehículos modernos ha evolucionado considerablemente en los últimos años. Mientras que antes la batería del vehículo servía exclusivamente como acumulador de energía para el arranque, hoy en día desempeña una función fundamental dentro de un complejo sistema eléctrico de a bordo. Los numerosos consumidores eléctricos, los sistemas Start/Stop, las funciones de confort y los sistemas de asistencia al conductor plantean grandes exigencias al suministro de energía. Al mismo tiempo, deben cumplirse los requisitos legales para reducir el consumo de combustible y las emisiones de CO₂.

Para cumplir estos requisitos de forma fiable, ya no basta con medir únicamente la tensión de la batería. Por eso, los vehículos modernos utilizan un sensor inteligente de batería (IBS). Este supervisa constantemente el estado de la batería de arranque y le proporciona a la gestión de la energía todos los valores medidos relevantes.

Hoy en día, el IBS constituye la base de numerosas funciones, como el sistema Start/Stop, la regulación inteligente del alternador, el diagnóstico de la batería, la gestión de la carga y el registro de la batería. Incluso pequeñas desviaciones en las mediciones pueden provocar que se limiten las funciones de confort o que se almacenen códigos de error en el sistema de gestión de la energía.

Tareas del sensor IBS

En la mayoría de los fabricantes de vehículos, el sensor IBS se instala directamente en el polo negativo de la batería de arranque. Su función no se limita únicamente a supervisar el estado de la batería. Como unidad central de medición, registra los parámetros eléctricos relevantes y constituye, por tanto, la base de toda la gestión de energía del vehículo.

Entre sus funciones más importantes se encuentran:

medición continua de la tensión de la batería
registro de la corriente de carga y descarga
medición de la temperatura de la batería
cálculo del estado de carga (State of Charge – SOC)
cálculo del estado de la batería (State of Health – SOH)
determinación de la potencia de arranque disponible (State of Function – SOF)
supervisión de la corriente en reposo
comunicación con la unidad de control de la gestión de la energía
base para la regulación inteligente del alternador

Los valores registrados se transmiten constantemente al sistema de gestión de la batería. De este modo, se puede evaluar en cualquier momento la potencia eléctrica disponible en ese momento.

1. Perno de fijación del cable de tierra 2. Terminal de polo 3. Módulo del sensor en la carcasa 4. Conector del bus de datos 5. Derivación en el sensor

Placa con microprocesador y sensor de temperatura

Estructura y funcionamiento del sensor inteligente de batería

El sensor de la batería es un componente mecatrónico destinado a supervisar el estado de la batería.

En el caso del sensor de la batería, el término “inteligente” hace referencia a un microprocesador integrado que incluye un componente de software. Se puede dividir en las áreas de mecánica, módulo electrónico y software.

Sistema mecánico

En términos técnicos, se denomina “mecánica” al borne de la batería con el cable de tierra para la conexión a la batería.

Esta se encarga de las siguientes tareas:

Conexión eléctrica entre la carrocería y el polo negativo de la batería
Montaje del elemento sensor para la medición de la corriente
Alojamiento del módulo electrónico
Establecimiento del contacto térmico entre el polo negativo de la batería y el sensor de temperatura
Conexión a tierra del IBS (la alimentación eléctrica se realiza a través de un cable de alimentación independiente)
Protección de los componentes electrónicos

Módulo electrónico

El módulo electrónico tiene la función de registrar la tensión, medir la corriente que circula y la temperatura de la batería.

El módulo electrónico está compuesto por los siguientes componentes:

Placa con el sistema electrónico de análisis
Resistencia de medición para la medición de corriente (derivación)
Sensor de temperatura

La medición de la corriente se realiza mediante una resistencia de derivación de alta precisión. Todas las corrientes de carga y descarga circulan a través de esta resistencia de medición. A partir de la caída de tensión resultante, el sistema electrónico calcula la corriente actual de la batería. Dependiendo del vehículo, se pueden registrar rangos de medición de más de ±1000 A. Paralelamente a la medición de la corriente, el sensor supervisa constantemente la tensión de la batería. Incluso las variaciones de tensión más pequeñas proporcionan información importante sobre el estado de carga y permiten sacar conclusiones sobre el estado de la batería. Un sensor de temperatura integrado mide continuamente la temperatura de la batería. Dado que la capacidad de la batería depende en gran medida de la temperatura, este valor se tiene en cuenta directamente en todos los cálculos relacionados con la gestión de la energía. A bajas temperaturas, por ejemplo, la potencia de arranque disponible se reduce considerablemente. El módulo electrónico procesa todos los valores medidos y realiza cálculos complejos.

Entre ellos se incluyen, entre otros:

Integración de la electricidad
Comprobaciones de plausibilidad
Modelos de envejecimiento
Compensación de temperatura
Autodiagnóstico

A continuación, los datos se transmiten digitalmente a la unidad de control de la red de a bordo.

Software

Dado que el sensor inteligente de la batería puede considerarse una unidad de control legítima, cuenta con su propio programa. La aplicación concreta varía según el fabricante, aunque el principio básico es similar en la mayoría de los sistemas. El núcleo del software es el modelo de batería.

Aquí se relacionan las magnitudes medidas con los mapas de características almacenados y los modelos matemáticos.

Se tienen en cuenta, por ejemplo:

Tipo de batería (AGM, EFB, batería húmeda)
Temperatura
Envejecimiento
Historial de carga y descarga

El modelo de batería reproduce con la mayor precisión posible el comportamiento real de la batería.

Representación esquemática de un sensor IBS. El ASIC constituye la electrónica central del sensor inteligente de batería. Mide las magnitudes físicas de corriente, tensión y temperatura, y procesa los datos de medición obtenidos.

Comunicación e integración en el sistema

Los valores medidos actuales del sensor IBS se transmiten a través de una línea de comunicación a la unidad de control superior, por ejemplo, la unidad de control del motor.

Los valores medidos se recogen tanto durante la marcha como con el vehículo parado.

Dependiendo del fabricante, la comunicación se realiza a través de:

Bus LIN (el más habitual)
Interfaz BSD (p. ej., BMW)
Bus CAN (en raras ocasiones, directamente)

En las generaciones actuales de vehículos, el sensor IBS se comunica casi exclusivamente a través del bus LIN (Local Interconnect Network). El bus LIN constituye una conexión de comunicación en serie económica entre sensores y unidades de control. La unidad de control de gestión de la batería actúa como maestro LIN, mientras que el IBS funciona como esclavo.

A través del bus LIN se transmite, entre otras cosas, la siguiente información:

Tensión de la batería
Corriente de la batería
Temperatura de la batería
Estado y nivel de carga de la batería
Información sobre errores
Información de diagnóstico

Si se interrumpe la comunicación LIN, el sistema de gestión de la energía suele funcionar con valores aproximados. Esto puede limitar algunas funciones de confort.

Cálculo del estado de la batería

El IBS no solo mide magnitudes eléctricas, sino que, a partir de ellas, calcula diversos parámetros de estado.

State of Charge (SOC)

El SOC indica el estado actual de carga de la batería.
Se calcula a partir del consumo de corriente, los procesos de carga, la tensión de la batería y la temperatura.
El valor se expresa en porcentaje.

State of Health (SOH)

El SOH describe el estado de envejecimiento de la batería.
A medida que se envejece, la capacidad útil disminuye.
El sistema de gestión de la energía tiene en cuenta este valor en la regulación del alternador y en las funciones de arranque y parada.

State of Function (SOF)

El SOF indica la potencia de arranque disponible en ese momento.

En este sentido, se tienen en cuenta, entre otros, los siguientes factores:

Temperatura
Resistencia interna
Nivel de carga
Envejecimiento

Si el SOF desciende por debajo de un valor límite definido, se desactiva, por ejemplo, la función de arranque y parada.

Regulación inteligente del alternador

El IBS constituye la base de los sistemas modernos de regulación del alternador. Mientras que las generaciones anteriores de vehículos hacían funcionar el alternador de forma continua con una tensión prácticamente constante, en los sistemas modernos la tensión del alternador se regula en función del estado de la carga, del estado de la batería y de la estrategia de funcionamiento. El sistema de gestión de la energía decide, basándose en los datos facilitados por el IBS, cuándo se realiza la recarga y a qué potencia.

Algunas estrategias típicas son:

carga mayor durante las fases de empuje
disminución de la potencia del alternador al acelerar
Aumento de la potencia del alternador antes de las operaciones de arranque y parada
recarga según las necesidades

De este modo, se reduce el consumo de combustible y las emisiones de CO₂.

Control de la corriente de reposo

Una vez que se ha aparcado y bloqueado el vehículo, la red eléctrica de a bordo permanece activa durante un tiempo. Las unidades de control almacenan los datos de funcionamiento, los sistemas de confort desactivan sus funciones y las redes de comunicación pasan gradualmente al modo de reposo. Solo cuando todas las unidades de control pertinentes hayan finalizado su fase de inercia, el vehículo se encontrará en estado de reposo total del bus.

Durante este tiempo, el sensor de la batería supervisa continuamente la corriente que se extrae de la batería. De este modo, el sistema de gestión de la energía puede detectar si el consumo eléctrico desciende correctamente tras el apagado o si algún consumidor o dispositivo de control permanece activo.

Si el sistema de gestión de la energía detecta una corriente de reposo excesivamente alta, se pueden adoptar diversas medidas.

Entre ellas se encuentran, por ejemplo:

Desconexión de determinados consumidores de confort
Limitación de la iluminación interior
Apagado de las unidades de control
Desactivación de la calefacción auxiliar
Almacenamiento de una entrada de diagnóstico

El hecho de que un consumidor se apague no significa necesariamente que esté averiado. A menudo se trata de una reacción de protección ante un nivel de carga bajo de la batería.

El objetivo es mantener una reserva de energía suficiente para el próximo arranque del motor.

Baterías AGM y EFB en combinación con el IBS

Los sistemas Start/Stop modernos utilizan principalmente baterías AGM (Absorbent Glass Mat) o EFB (Enhanced Flooded Battery).

Estos tipos de baterías se diferencian notablemente de las baterías húmedas convencionales en cuanto a su comportamiento de carga, resistencia interna y resistencia a los ciclos de carga y descarga.

El IBS tiene en cuenta estas características a la hora de calcular el estado de carga.

Si se instala una batería incorrecta o no se registra la batería, el sistema de gestión de la energía puede calcular estados de carga erróneos.

Las posibles consecuencias son:

función de arranque y parada limitada
menor duración de la batería
carga incompleta de la batería
entradas de errores en el sistema de gestión de la energía

Datos técnicos

Rango de tensión de servicio	Voltaje único (6 – 16,5 V)
Tensión nominal	12 V
Tensión de polaridad inversa	– 16,5 V / 60 s
Tensión de prueba	13,8 – 14,2 V
Corriente de funcionamiento	10 mA
Corriente de reposo	≤ 200 μA
Resistencia nominal (derivación)	68 μΩ
Corriente de carga continua	± 175 A
Corriente máxima	1500 A
Rango de temperatura	-40 °C hasta +105 °C
Temperatura de postcalentamiento	+105 °C hasta +120 °C
Temperatura de almacenamiento	-20 °C hasta +55 °C
Protocolo	LIN 2.0 o superior
Clase de protección	IP 6K9K
Par de apriete admisible del terminal de polo	5 Nm ± 1 Nm
Capacidad máxima de la batería	500 Ah
Comprobado	ECE-R10

* Extracto de los datos técnicos

Los datos técnicos pueden variar en función del modelo.

Pin 1: Tensión de la batería B+ y pin 2: Bus LIN — Pin 1: Tensión de la batería B+; pin 2: Bus LIN

Indicaciones de mantenimiento y reparación

Registro de la batería con la herramienta de diagnóstico

Cambio y registro de la batería

En muchos fabricantes de vehículos, tras sustituir la batería de arranque es necesario realizar un registro de la batería.

En este contexto, se almacenan, entre otros, los siguientes datos en el sistema de gestión de la energía:

Capacidad de la batería
Tipo de batería
Código de fabricante
Número de serie

Al registrarse, se restablecen todos los parámetros de envejecimiento. Si no se lleva a cabo este proceso, el sistema de gestión de la energía seguirá utilizando los datos de la batería antigua. Esto puede dar lugar a una estrategia de carga incorrecta y a una reducción de la vida útil de la batería nueva. El registro de la batería se realiza, según el fabricante del vehículo, mediante un dispositivo de diagnóstico adecuado.

Causas habituales de las fallas

A menudo, las fallas en el sensor IBS no se deben al propio sensor.

Entre las causas más frecuentes se encuentran:

corrosión en el polo de la batería
terminales de polo sueltos
cables de tierra dañados
subtensión
batería defectuosa
humedad en el sensor
cortes en el suministro eléctrico
Averías del bus LIN
registro erróneo de la batería
daños mecánicos

Un diagnóstico sistemático evita la sustitución innecesaria de piezas.

Patrones típicos de avería del OBD

Las averías en el IBS o en la gestión de la energía suelen provocar que se registren entradas en la memoria de errores. Los códigos de error y las denominaciones varían en función del fabricante del vehículo. Los patrones típicos de avería del OBD se refieren a fallas de comunicación, señales de sensores no plausibles o una determinación errónea del estado de la batería.

Entre las fallas más frecuentes se encuentran:

Error de comunicación entre el IBS y la unidad de control (bus LIN)
Sensor de batería: señal no plausible
Sensor de batería: cortocircuito o interrupción
No se puede calcular el estado de la batería
La corriente de reposo es demasiado alta
La batería no está lo suficientemente cargada
Sistema Start/Stop desactivado debido al estado de la batería

En el día a día del taller, estas fallas suelen ir acompañadas de limitaciones en el confort. Entre ellos se incluyen, por ejemplo, una función de arranque y parada desactivada, una potencia reducida del alternador o mensajes como “Cargando la batería” o “Modo de ahorro de energía activo”.

Diagnóstico

El diagnóstico del sensor de la batería debería comenzar siempre con una inspección visual. En este sentido, hay que comprobar, en particular, que los siguientes elementos no presenten daños ni corrosión:

Bornes de la batería
Conexiones a tierra
Conexiones del IBS
Trazado de las líneas

A continuación, se lleva a cabo el diagnóstico de la unidad de control con un equipo de diagnóstico adecuado. En este sentido, dependiendo del vehículo, del sistema o del dispositivo de diagnóstico, se puede incluir la siguiente información en la búsqueda de averías:

Memoria de errores
Datos en tiempo real del IBS
Comunicación LIN
Tensión de la batería
Corriente de carga y descarga
Temperatura de la batería
Nivel de carga
Regulación del alternador

Los datos de la comunicación de la unidad de control son la base para la búsqueda de fallos propiamente dicha y una reparación satisfactoria.  Además, se recomienda comprobar la batería con un comprobador de baterías adecuado.

Al sustituir el sensor IBS, deben respetarse las instrucciones del fabricante.

No se debe modificar ni abrir el sensor.

Tras realizar trabajos en la batería o en el IBS, pueden ser necesarias las siguientes medidas, dependiendo del fabricante del vehículo:

Registro de baterías
Restablecimiento del sistema de gestión de la energía
Calibración del sensor de la batería
Borrado de la memoria de errores
Prueba de funcionamiento del sistema de regulación del alternador

Si no se realiza la inicialización, los cálculos del estado de la batería pueden ser erróneos.

Sensor IBS: comprobación y sustitución

Te mostramos, a modo de ejemplo, cómo se comprueba y se sustituye el sensor IBS y qué aspectos hay que tener en cuenta al hacerlo. Los pasos a seguir de un vistazo.

Conclusión

El sensor IBS ha pasado de ser un simple sensor de medición a convertirse en un componente fundamental de la gestión de la energía. Gracias al registro continuo de la corriente, la tensión y la temperatura, así como al cálculo de parámetros de estado como el State of Charge, el State of Health y el State of Function, el IBS sienta las bases para un suministro energético adaptado a las necesidades de los vehículos modernos.

Con la creciente difusión de los sistemas Start/Stop, las baterías AGM y EFB, las estrategias de gestión de la energía controladas por software y los sistemas eléctricos de a bordo de 48 voltios, el diagnóstico correcto del IBS cobra cada vez más importancia. Una comprobación sistemática de los sensores, la comunicación LIN y el registro de la batería permite realizar una búsqueda de fallos específica y contribuye a evitar sustituciones innecesarias de componentes. Por lo tanto, el diagnóstico y la reparación adecuados de los sistemas de gestión de la energía constituyen una parte esencial del día a día actual de los talleres.

La información contenida en este artículo técnico tiene como único objetivo proporcionar información técnica general sobre la estructura, el funcionamiento y el diagnóstico de los sensores inteligentes de batería (IBS), así como sobre los sistemas modernos de gestión de la energía. Los sistemas, procedimientos de diagnóstico y medidas de reparación descritos pueden variar en función del fabricante del vehículo, el modelo, el año de fabricación y la generación de la unidad de control.

Para los trabajos de diagnóstico, inspección y reparación, se deben tener siempre en cuenta las instrucciones específicas del fabricante para cada vehículo, los manuales de reparación y las normas de servicio y seguridad vigentes. En particular, los trabajos en sistemas eléctricos de a bordo de 48 voltios deben realizarse exclusivamente de acuerdo con las instrucciones del fabricante y respetando las medidas de seguridad necesarias.

Los patrones de avería del OBD y las indicaciones de diagnóstico que se muestran son ejemplos típicos de la práctica en el taller y pueden variar en función del fabricante del vehículo y del sistema de diagnóstico. Solo es posible realizar un diagnóstico claro de los errores basándose exclusivamente en los datos de diagnóstico específicos del fabricante y en una comprobación sistemática de todo el sistema.

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