Conheça o funcionamento detalhado do sistema de carga automotivo

Preparamos, para esta edição, uma explicação de como se desenvolve o sistema de carga automotivo, que pode ter energia fornecida sem a gestão de carga ou com ela.

Veja também informações sobre a rampa de corrente de carga e o circuito simplificado do alternador moderno.

Fornecimento de energia em veículos sem gestão de carga - Em sistemas antigos, a corrente de pré-excitação flui através de uma lâmpada ou um LED, como no exemplo.

No caso do LED, a corrente de pré-excitação flui também, de maneira paralela, por uma resistência, que equivale à potência de uma lâmpada, porque do contrário a corrente através do LED seria insuficiente para a excitação.

Quando se inicia o processo de partida, o borne 50 se comuta antes do borne 50b. Desta maneira, se aumenta a corrente de preexcitação durante a partida, porque se anula o resistor em série. Por outro lado, se apaga imediatamente o LED, porque existe o mesmo potencial em ambos lados do LED. 

Com isso, a luz de aviso não pisca durante o processo de partida, o que acontecia em sistemas muito antigos.

Fornecimento de energia em veículos com gestão de carga - Na gestão de carga, não se pode desconectar alguns consumidores.

A gestão de carga intervém depois de um tempo de retardo (picos iniciais de corrente e comportamento PTC dos consumidores) a partir de uma tensão da rede de bordo de < 12,7 V. A J519 capta a tensão de bordo diretamente da bateria (blocos de valores de medição “30 Ref” e “31 Ref”).

Quando a tensão da rede de bordo é < = 12,7 V, a carga da bateria não está garantida. Existem várias maneiras de evitar isso:
• Aumentar o regime de rotação de marcha lenta para gerar uma tensão de carga maior;
• Reduzir a potência dos consumidores ou desconectá-los.

Por meio da comunicação CAN, a unidade de controle do motor se encarrega da elevação da rotação do motor, se a tensão for insuficiente e o alternador informar um nível de utilização de 100% através do sinal DFM.

A elevação da rotação somente se desativa quando se acelera o motor através do pedal acelerador, ou também quando a tensão de bordo se normalizou. Com essas medidas, evita-se uma rotação de marcha lenta irregular.

A luz de aviso da bateria somente é controlada através da CAN (nos sistemas convencionais, também se podia piscá-la para indicar determinadas avarias). 

Objetivos da função de rampa de corrente de carga:
• O alternador não submete o motor a esforços durante a partida;
• Se as necessidades de corrente aumentam bruscamente, o alternador fornece a corrente somente em forma de rampa.

Apenas quando o alternador detecta a rotação de marcha lenta, ele começa a fornecer corrente com um ligeiro retardo. Desta maneira, o motor não é submetido imediatamente a esforços ao entrar em funcionamento e se reduzem as emissões na partida.

Quando, com o motor em funcionando e especialmente na marcha lenta, aumentam bruscamente as necessidades de corrente da rede de bordo (por exemplo desembaçador do vidro traseiro, ventilação ou direção assistida eletromecânica), o alternador fornece corrente de maneira lenta e progressiva. Assim, se evita incômodas flutuações da marcha lenta do motor. Durante a rampa de corrente, a bateria se encarrega de fornecer a energia necessária para a rede de bordo. 

Esquema do circuito do alternador moderno
O regulador de tensão também regula a tensão em função da temperatura. Com o alternador frio, a tensão é superior para garantir uma melhor carga da bateria. À quente, a tensão se reduz ligeiramente para evitar a formação de gases internamente na bateria.

O sinal V serve para detectar o regime de rotação de marcha lenta do motor ou um regime que exceda consideravelmente o regime de partida. A comutação da preexcitação para a excitação completa depende do sinal V. A função de rampa se inicia quando se detecta a rotação de marcha lenta.

O sinal DFM reflete, em forma de sinal PWM (pulso de largura modulada), a atividade de comutação do regulador de tensão. Com um nível de utilização de 100% da potência momentânea disponível, não se desconecta a corrente de preexcitação, porque a carga faz com que não se alcance o limite de regulação de tensão.

Em alternadores de maior potência, todos os diodos de potência estão duplicados e conectados em paralelo.

Os alternadores são refrigerados mediante um ventilador interno. Os geradores mais potentes possuem refrigeração líquida (água do sistema de arrefecimento). O sentido de rotação de um alternador trifásico depende da posição das aletas do ventilador. O ar de refrigeração deve ser aspirado sempre por trás para garantir um bom arrefecimento dos diodos.

Diagnóstico do alternador - É preciso verificar:
A potência máxima do alternador, utilizando um amperímetro específico;
A corrente de carga da bateria, utilizando um amperímetro específico;
Se os cabos positivos e negativos estão com bom contato.