David Ras
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El Start & Stop y la gestión de la batería de 12 V
En un coche Mild Hybrid como el X1 U11 u otros el primer arranque “en frío” se hace con la batería de 12 V. Con el motor en ralentí, no carga la batería de 48 V. Pero a poco que acelere ya empieza a cargar la batería de 48 V. Se vé por una barra azul en la parte superior derecha de la pantalla del conductor.
A partir del primer arranque, el coche no se para en un semáforo o, si lo hace, sigue utilizando la batería de 12 V hasta que el motor alcanza cierta temperatura y la batería de 48 V esta cargada. Los siguientes arranques ya se hacen con la batería de 48 V.
Si el motor no alcanza la temperatura adecuada y la batería de 48 V no esta cargada el coche no se para por el Start & Stop.
En un coche de combustión no Mild Hybrid, con solo la batería de 12 V, cuando se para en un semáforo y se activa el Start & Stop, la batería reserva una cantidad de energía eléctrica para poder arrancar de nuevo. Mientras, aunque el coche esté parado, sigue consumiendo electricidad, por ejemplo para el aire acondicionado. La batería se va descargando y el coche va desconectando ciertos componentes que no son imprescindibles (ver más adelante), pero cuando llega a cierto nivel tan bajo que puede impedir que el coche vuelva a arrancar, entonces arranca el motor de combustión de nuevo para suministrar más electricidad.
Es por este motivo que el motor se pone en marcha, aunque siga parado en un semáforo o en un atasco, para proteger la batería.
También es por esto mismo que cuando la batería de 12 V es vieja y tiene poca capacidad el S&S se desconecta y el motor nunca se para, porque la batería no tiene suficiente capacidad para volver a arrancarlo. Si pasa esto es un aviso de que hay que cambiar la batería (aunque la puedes aguantar cierto tiempo).
En un coche Mild Hybrid sucede parecido, solo que el arranque lo hace con la batería de 48 V, y así la batería de 12 V no sufre tanto, pero se va descargando igualmente y el coche también va desconectando aquellos componentes que no son imprescindibles (ver más adelante). Al tener la doble batería (12 V y 48 V) en los Mild Hybrids la batería de 12 V se utiliza menos y es relativamente “pequeña”. En el caso del X1 U11 es solo de 60 Ah.
Cuando se acelera y el coche se mueve de nuevo, el motor vuelve a cargar la batería de 48 V. Y cuando la de 48 V está llena, a través de la PCU48 (que la transforma de 48 V a 12 V), deriva la energia a la batería 12 V y la carga.
Así, cada vez que el coche se mueve intenta cargar la batería de 48 V y, con la energia sobrante, carga la de 12 V.
Gestión flexible de la energía y la potencia
En las conexiones de la bateria de 12 V hay un Sensor Inteligente de la Batería (SIB) que se encarga de monitorizar el estado de la batería y comunicar los datos a través de un bus LIN a la unidad de control de la Plataforma Central Básica (BCP, Basic Central Platform) para que esta pueda gestionar la energía y la potencia eléctrica.
El Sensor Inteligente de la Batería (SIB) mide continuamente los datos de la batería en todas las condiciones de funcionamiento del vehículo, y para ello monitoriza el voltaje en las bornas o terminales, la corriente de carga, la de descarga y la temperatura de la batería para:
Alternador (si está presente)
Con el motor de combustión en marcha, el alternador carga la batería de forma variable dependiendo de la temperatura, de la corriente y de la situación en cada momento. Al aumentar la velocidad del motor, puede aumentar la potencia de salida del alternador y la carga de la bateria.
Para evitar que la batería se descargue, el sistema aumenta la velocidad de ralentí del motor de combustión en hasta 200 rpm (dependiendo de la versión del motor) para poder aumentar la potencia de salida del alternador. Este aumento se realiza, entre otras cosas, cuando el alternador está a plena capacidad y, a pesar de ello, el estado de carga de la batería amenaza con disminuir considerablemente.
En las fases de frenado, el alternador deja de proporcionar energía, que vuelve a estar disponible durante las fases de aceleración. Esto reduce el consumo de combustible y las emisiones de dióxido de carbono del vehículo.
El caso de los Microhíbridos
En los coches micro híbridos o Mild Hybrid con batería de 48 V el funcionamiento es ligeramente distinto. No equipan alternador y es el pequeño motor eléctrico EME48 el que hace a ratos funciones de alternador y de motor.
En las fases de aceleración y también en las de frenado, el motor eléctrico EME48 genera electricidad y carga la bateria de 48 V, que se utilizará para arrancar el vehículo despues de un paro por Start & Stop o cuando se solicita una demanda adicional de potencia temporal (función boost).
Cuando la batería de 48 V esta cargada, la energía sobrante pasa por la PCU48, se transforma de 48 V a 12 V y se desvía hacia la batería de 12 V para cargarla.
Gestión óptima del voltaje de carga
En base al voltaje nominal, se gestiona la energía y la potencia eléctrica de forma que la carga de la batería de 12 V sea la suficiente para complir con los requisitos mínimos y máximos de cada uno de los componentes del vehículo. Es decir, debe determinarse cual es la corriente de carga necesaria en cada momento para que todo funcione y la batería de 12 V tenga la carga suficiente para arrancar el vehículo y poder disponer de todo el equipo eléctrico.
Por tanto, la determinación de la corriente de carga depende de:
Reducción del consumo de energía o apagado de componentes
En caso de situaciones críticas, y también cuando actua el Start & Stop parando el coche en un semáforo o un atasco, el sistema puede reducir el consumo de energía de un componente o, incluso apagarlo si la parada se prolonga para evitar que la batería se descargue. También puede volver a poner en marcha el motor de combustión para suministrar electricidad suplementaria.
En función de la carga de la batería, la generación de energía y las condiciones de funcionamiento del vehículo, se notifica a las unidades de control afectadas para que actúen mediante la señal de "disponibilidad de energía".
En la siguiente tabla se explica que hace el sistema para reducir el consumo de energía eléctrica cuando la disponibilidad de electricidad cae por debajo de cierto umbral:
Esta función de reducción y apagado juega un papel especial en los vehículos con motor diésel. En ellos, el intercambiador de calor para el sistema de calefacción se calienta adicionalmente con un calentador eléctrico auxiliar de acuerdo con el principio PTC. Se trata de un termistor PTC o resistencia variable, de forma que a mayor resistencia más aumenta la temperatura y, por tanto más calienta.
El calentador auxiliar eléctrico es uno de los grandes consumidores de electricidad que requieren una potencia relativamente alta, por lo que reducir su consumo es un ahorro significativo y particularmente efectivo.
Batería virtual
La función "batería virtual" proporciona a los componentes una cierta reserva de energía disponible sin que el motor de combustión funcione. Después de que se haya consumido esta reserva de electricidad, la batería virtual queda "vacía". Primero, aparece un mensaje de aviso en la pantalla central ("El vehículo se apagará en breve. Para continuar usando el vehículo, por favor, arranque y ponga en marcha el motor."). Poco después de esto, el vehículo se apagará.
Limitación en el Start & Stop (si está disponible)
En los vehículos en los que se implementa la función automática Start & Stop del motor de combustión para reducir aún más el consumo de combustible y las emisiones de dióxido de carbono, se debe controlar el apagado del motor de combustión desde la perspectiva del equilibrio energético eléctrico.
En un estado de carga bajo, se inhibe el apagado (el motor no debe detenerse) o se provoca un arranque (el motor debe arrancarse inmediatamente). Esto asegura la capacidad de reinicio del vehículo.
Modo de sueño profundo (no para vehículos BEV y PHEV)
Si el vehículo va a estar estacionado durante un largo período de tiempo, la batería de 12 V debería recargarse a intervalos específicos. Para que ello no sea necesario y prolongar la duración de la batería, se implementó el “Modo de sueño profundo”, lo que permite extender la vida útil hasta 12 semanas.
Cuando se activa el modo de sueño profundo, la batería se desconecta y el receptor del mando a distancia (para abrir las puertas) y la unidad principal (la HU-H) se apagan en el estado PWF “de Parking o Estacionamiento".
Opcionalmente, el sistema de alarma también se puede apagar.
El ”Modo de sueño profundo” se puede activar y desactivar a través del menú de la pantalla central del vehículo. Para activar el “Modo de sueño profundo”, el mando a distancia, el teléfono inteligente con la llave digital BMW, o la tarjeta de acceso, deben estar dentro del vehículo.
Además, las luces de estacionamiento, las luces laterales y las luces de advertencia de peligro (intermitentes) deben estar apagadas.
En el “Modo de sueño profundo”, el vehículo se puede “despertar” usando el botón del portón trasero.
Después de “despertar” el vehículo, hay un periodo de transición durante el cual se ponen en marcha los servicios y componentes del coche hasta que vuelve al estado PWF "de Parking o Estacionamiento".
Que son los estados PWF
Hay tres estados de PWF: Parking, Residing, Driving.
Parking o “de estacionamiento”. No hay nadie dentro del vehículo, no se pueden utilizar las funciones ni las pantallas, lleva cierto tiempo apagado, y el coche esta cerrado. Es el único estado en el cual se puede activar el “Modo sueño profundo”.
Residing o “de parada”. El conductor esta dentro del vehículo, pero no esta en marcha, las pantallas estan en encendidas y se pueden utilizar solo las funciones de cuando el coche esta parado.
Driving o “de conducción”. El conductor esta dentro del vehículo, el coche esta en marcha, las pantallas estan encendidas y se pueden utilizar todas las funciones del coche.
En el siguiente link hay más información.
www.bmwfaq.org
Saludos.
En un coche Mild Hybrid como el X1 U11 u otros el primer arranque “en frío” se hace con la batería de 12 V. Con el motor en ralentí, no carga la batería de 48 V. Pero a poco que acelere ya empieza a cargar la batería de 48 V. Se vé por una barra azul en la parte superior derecha de la pantalla del conductor.
A partir del primer arranque, el coche no se para en un semáforo o, si lo hace, sigue utilizando la batería de 12 V hasta que el motor alcanza cierta temperatura y la batería de 48 V esta cargada. Los siguientes arranques ya se hacen con la batería de 48 V.
Si el motor no alcanza la temperatura adecuada y la batería de 48 V no esta cargada el coche no se para por el Start & Stop.
En un coche de combustión no Mild Hybrid, con solo la batería de 12 V, cuando se para en un semáforo y se activa el Start & Stop, la batería reserva una cantidad de energía eléctrica para poder arrancar de nuevo. Mientras, aunque el coche esté parado, sigue consumiendo electricidad, por ejemplo para el aire acondicionado. La batería se va descargando y el coche va desconectando ciertos componentes que no son imprescindibles (ver más adelante), pero cuando llega a cierto nivel tan bajo que puede impedir que el coche vuelva a arrancar, entonces arranca el motor de combustión de nuevo para suministrar más electricidad.
Es por este motivo que el motor se pone en marcha, aunque siga parado en un semáforo o en un atasco, para proteger la batería.
También es por esto mismo que cuando la batería de 12 V es vieja y tiene poca capacidad el S&S se desconecta y el motor nunca se para, porque la batería no tiene suficiente capacidad para volver a arrancarlo. Si pasa esto es un aviso de que hay que cambiar la batería (aunque la puedes aguantar cierto tiempo).
En un coche Mild Hybrid sucede parecido, solo que el arranque lo hace con la batería de 48 V, y así la batería de 12 V no sufre tanto, pero se va descargando igualmente y el coche también va desconectando aquellos componentes que no son imprescindibles (ver más adelante). Al tener la doble batería (12 V y 48 V) en los Mild Hybrids la batería de 12 V se utiliza menos y es relativamente “pequeña”. En el caso del X1 U11 es solo de 60 Ah.
Cuando se acelera y el coche se mueve de nuevo, el motor vuelve a cargar la batería de 48 V. Y cuando la de 48 V está llena, a través de la PCU48 (que la transforma de 48 V a 12 V), deriva la energia a la batería 12 V y la carga.
Así, cada vez que el coche se mueve intenta cargar la batería de 48 V y, con la energia sobrante, carga la de 12 V.
Gestión flexible de la energía y la potencia
En las conexiones de la bateria de 12 V hay un Sensor Inteligente de la Batería (SIB) que se encarga de monitorizar el estado de la batería y comunicar los datos a través de un bus LIN a la unidad de control de la Plataforma Central Básica (BCP, Basic Central Platform) para que esta pueda gestionar la energía y la potencia eléctrica.
El Sensor Inteligente de la Batería (SIB) mide continuamente los datos de la batería en todas las condiciones de funcionamiento del vehículo, y para ello monitoriza el voltaje en las bornas o terminales, la corriente de carga, la de descarga y la temperatura de la batería para:
- Mantener el equilibrio entre la corriente de carga y la corriente de descarga de la batería.
- Monitorizar el estado de carga y gestionar la corriente eléctrica y la potencia.
- Mantener la capacidad mínima de arranque de la batería y, en caso de criticidad, tomar contramedidas.
- Determinar los datos iniciales y actuales para calibrar el estado de carga.
- Calcular la necesidad mínima de arranque para determinar las acciones de carga.
- Monitorizar la corriente restante o en reserva.
Alternador (si está presente)
Con el motor de combustión en marcha, el alternador carga la batería de forma variable dependiendo de la temperatura, de la corriente y de la situación en cada momento. Al aumentar la velocidad del motor, puede aumentar la potencia de salida del alternador y la carga de la bateria.
Para evitar que la batería se descargue, el sistema aumenta la velocidad de ralentí del motor de combustión en hasta 200 rpm (dependiendo de la versión del motor) para poder aumentar la potencia de salida del alternador. Este aumento se realiza, entre otras cosas, cuando el alternador está a plena capacidad y, a pesar de ello, el estado de carga de la batería amenaza con disminuir considerablemente.
En las fases de frenado, el alternador deja de proporcionar energía, que vuelve a estar disponible durante las fases de aceleración. Esto reduce el consumo de combustible y las emisiones de dióxido de carbono del vehículo.
El caso de los Microhíbridos
En los coches micro híbridos o Mild Hybrid con batería de 48 V el funcionamiento es ligeramente distinto. No equipan alternador y es el pequeño motor eléctrico EME48 el que hace a ratos funciones de alternador y de motor.
En las fases de aceleración y también en las de frenado, el motor eléctrico EME48 genera electricidad y carga la bateria de 48 V, que se utilizará para arrancar el vehículo despues de un paro por Start & Stop o cuando se solicita una demanda adicional de potencia temporal (función boost).
Cuando la batería de 48 V esta cargada, la energía sobrante pasa por la PCU48, se transforma de 48 V a 12 V y se desvía hacia la batería de 12 V para cargarla.
Gestión óptima del voltaje de carga
En base al voltaje nominal, se gestiona la energía y la potencia eléctrica de forma que la carga de la batería de 12 V sea la suficiente para complir con los requisitos mínimos y máximos de cada uno de los componentes del vehículo. Es decir, debe determinarse cual es la corriente de carga necesaria en cada momento para que todo funcione y la batería de 12 V tenga la carga suficiente para arrancar el vehículo y poder disponer de todo el equipo eléctrico.
Por tanto, la determinación de la corriente de carga depende de:
- La temperatura de la batería. Una batería fría consume menos corriente al mismo voltaje, por lo que el voltaje de carga aumenta en las baterías frías. La temperatura de la batería es determinada por el sensor inteligente de la batería (SIB) y transmitida a través del bus LIN al controlador del motor.
- La necesidad de proteger la batería del vehículo del voltaje de carga excesivo y de la descarga permanente en el caso de baterías en mal estado.
- De las necesidades de voltaje mínimo y máximo de los componentes y de las funciones del sistema eléctrico del vehículo (por ejemplo, luces exteriores, iluminación interior o control dinámico de estabilidad). Estos valores deben permanecer entre los límites inferior y superior de la batería, ya que esto podría ocasionar limitaciones funcionales o fallos operativos en otros componentes.
Reducción del consumo de energía o apagado de componentes
En caso de situaciones críticas, y también cuando actua el Start & Stop parando el coche en un semáforo o un atasco, el sistema puede reducir el consumo de energía de un componente o, incluso apagarlo si la parada se prolonga para evitar que la batería se descargue. También puede volver a poner en marcha el motor de combustión para suministrar electricidad suplementaria.
En función de la carga de la batería, la generación de energía y las condiciones de funcionamiento del vehículo, se notifica a las unidades de control afectadas para que actúen mediante la señal de "disponibilidad de energía".
En la siguiente tabla se explica que hace el sistema para reducir el consumo de energía eléctrica cuando la disponibilidad de electricidad cae por debajo de cierto umbral:
| Reducción de disponibilidad de electricidad (Valor Umbral) | Componente | Reducción o apagado |
| Del 100 al 80% | Calentador auxiliar eléctrico | Reducción lineal del 100% al 30% |
| 94% | Calentador auxiliar eléctrico de la tercera fila de asientos | Reducción al 50% |
| 92% | Limpiaparabrisas calefactado | Reducción al 50% |
| 90% | Cable de alimentación del remolque | Apagado |
| 79% | Portavasos termoeléctrico | Reducción al 75% |
| 78% | Luneta térmica del portón trasero | Ciclos (30 s encendido, 60 s apagado) |
| 76% | Asientos calefactados delanteros y traseros | Reducción de Nivel 3 a Nivel 2 |
| 74% | Reposabrazos calefactados delantero y trasero | Reducción de Nivel 3 a Nivel 2 |
| 73% | Portavasos termoeléctrico | Reducción al 50% |
| 72% | Asientos calefactados delanteros | Reducción de Nivel 2 a Nivel 1 |
| 70% | Reposabrazos calefactado delantero | Reducción de Nivel 2 a Nivel 1 |
| 68% | Asiento calefactado trasero | Reducción de Nivel 2 a Nivel 1 |
| 66% | Reposabrazos calefactado trasero | Reducción de Nivel 2 a Nivel 1 |
| 62% | Calentador auxiliar eléctrico de la tercera fila de asientos | Apagado |
| 60% | Limpiaparabrisas calefactado | Apagado |
| 56% | Volante calefactado | Reducción al 50% |
| 52% | Espejo exterior calefactado | Apagado |
| 52% | Chorro del limpiaparabrisas calefactado | Apagado |
| 48% | Volante calefactado | Apagado |
| 44% | Reposabrazos calefactados, delantero y trasero | Apagado |
| 40% | Asientos calefactados, delantero y trasero | Apagado |
| 38% | Calentador auxiliar eléctrico | Apagado |
| 36% | Calefacción del portón trasero | Apagado |
| 34% | Salida de aire delantera en segunda y tercera fila de asientos | Reducción al 75% |
| 32% | Calentador de cuello | Reducción al 50% |
| 31% | Portavasos termoeléctrico | Apagado |
| 30% | Salida de aire frontal | Reducción al 50% |
| 22% | Calentador de cuello en segunda y tercera fila de asientos | Apagado |
Esta función de reducción y apagado juega un papel especial en los vehículos con motor diésel. En ellos, el intercambiador de calor para el sistema de calefacción se calienta adicionalmente con un calentador eléctrico auxiliar de acuerdo con el principio PTC. Se trata de un termistor PTC o resistencia variable, de forma que a mayor resistencia más aumenta la temperatura y, por tanto más calienta.
El calentador auxiliar eléctrico es uno de los grandes consumidores de electricidad que requieren una potencia relativamente alta, por lo que reducir su consumo es un ahorro significativo y particularmente efectivo.
Batería virtual
La función "batería virtual" proporciona a los componentes una cierta reserva de energía disponible sin que el motor de combustión funcione. Después de que se haya consumido esta reserva de electricidad, la batería virtual queda "vacía". Primero, aparece un mensaje de aviso en la pantalla central ("El vehículo se apagará en breve. Para continuar usando el vehículo, por favor, arranque y ponga en marcha el motor."). Poco después de esto, el vehículo se apagará.
Limitación en el Start & Stop (si está disponible)
En los vehículos en los que se implementa la función automática Start & Stop del motor de combustión para reducir aún más el consumo de combustible y las emisiones de dióxido de carbono, se debe controlar el apagado del motor de combustión desde la perspectiva del equilibrio energético eléctrico.
En un estado de carga bajo, se inhibe el apagado (el motor no debe detenerse) o se provoca un arranque (el motor debe arrancarse inmediatamente). Esto asegura la capacidad de reinicio del vehículo.
Modo de sueño profundo (no para vehículos BEV y PHEV)
Si el vehículo va a estar estacionado durante un largo período de tiempo, la batería de 12 V debería recargarse a intervalos específicos. Para que ello no sea necesario y prolongar la duración de la batería, se implementó el “Modo de sueño profundo”, lo que permite extender la vida útil hasta 12 semanas.
Cuando se activa el modo de sueño profundo, la batería se desconecta y el receptor del mando a distancia (para abrir las puertas) y la unidad principal (la HU-H) se apagan en el estado PWF “de Parking o Estacionamiento".
Opcionalmente, el sistema de alarma también se puede apagar.
El ”Modo de sueño profundo” se puede activar y desactivar a través del menú de la pantalla central del vehículo. Para activar el “Modo de sueño profundo”, el mando a distancia, el teléfono inteligente con la llave digital BMW, o la tarjeta de acceso, deben estar dentro del vehículo.
Además, las luces de estacionamiento, las luces laterales y las luces de advertencia de peligro (intermitentes) deben estar apagadas.
En el “Modo de sueño profundo”, el vehículo se puede “despertar” usando el botón del portón trasero.
Después de “despertar” el vehículo, hay un periodo de transición durante el cual se ponen en marcha los servicios y componentes del coche hasta que vuelve al estado PWF "de Parking o Estacionamiento".
Que son los estados PWF
Hay tres estados de PWF: Parking, Residing, Driving.
Parking o “de estacionamiento”. No hay nadie dentro del vehículo, no se pueden utilizar las funciones ni las pantallas, lleva cierto tiempo apagado, y el coche esta cerrado. Es el único estado en el cual se puede activar el “Modo sueño profundo”.
Residing o “de parada”. El conductor esta dentro del vehículo, pero no esta en marcha, las pantallas estan en encendidas y se pueden utilizar solo las funciones de cuando el coche esta parado.
Driving o “de conducción”. El conductor esta dentro del vehículo, el coche esta en marcha, las pantallas estan encendidas y se pueden utilizar todas las funciones del coche.
En el siguiente link hay más información.
Técnica - Índice Guías Enciclopedia del X1 / iX1 / X2 / iX2 (U11 / U10)
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