13 may. 2015

Evitar que un coche se quede sin batería si no se usa utilizando un simple relé

Esquema de conexión del relé
A un viejo Fiat Bravo se le vaciaba la batería cuando no se usaba por un par de días, y la batería había que recargarla cada poco: La electrónica tenía un exceso de consumo, superaba por mucho los 0,3 Amperios admisibles en parado.
Tras revisar la posible causa (el regulador del alternador en mal estado, o algo que quedaba conectado) quitando fusibles y verificando consumos cada vez, no encontré el origen del problema, así que se decidió colocar un interruptor controlando un relé para desconectar la batería cuando el coche no se usa.
De esta forma la batería, aunque el coche no se use durante 1 año completo, sólo se descargará el 30-40% (valor típico de auto-descarga en 1 año para baterías de Pb/Calcio). Además alargaremos la vida de la centralita al desconectarla completamente. 
Además aprovecharé para ver qué tal van estos relés para mi próximo proyecto, que es controlar de forma programada la carga de la batería para ahorrar combustible desactivando el alternador.
NOTA: Hay que tener en cuenta que al tener desconectada la batería, perderemos la fecha y hora del panel de mandos (si las tiene).

Utilizando un relé sólo tenemos que llevar tres finos cables al habitáculo para colocar el interruptor e indicador de voltaje, ya que la potencia se maneja lo más cerca de la batería posible.
Opté por un relé de estado sólido por su tamaño compacto y larga duración; hoy en día los chinos los fabrican de alto amperaje y muy bien de precio, más baratos incluso que los mecánicos.
Son relés enteramente electrónicos muy convenientes cuando han de realizarse muchas conexiones/desconexiones en poco tiempo; al no producirse chispas en la conexión, su duración es mayor en estos casos, con la única pega de que ofrecen algo de resistencia al paso de la corriente, por lo que necesitan refrigeración (con amarrarlo bien a una chapa del coche, ésta actuará de disipador).
 


Datos del relé:
Corriente de carga 120A
Tensión de carga 5-60 VDC
Tensión de control 4-32VDC 
Corriente de control DC 2-15mA
En voltaje ≤ 1.5 V
Corriente de fuga ≤ 4mA
Tiempo de encendido y apagado ≤ 10 ms
Rigidez dieléctrica 1500VAC
Resistencia de aislamiento 500mω/500vdc
Temperatura ambiente -20 ~ +70 ° C
Montaje: Perno de fijación
Indicador LED de activación
Nota: Nunca os fiéis de las características técnicas de la electrónica Made in China, muy pocas veces son reales, exagerar capacidades parece ser una norma por aquellos lares. Por ejemplo, el relé que uso indica el anuncio "120A" sin embargo en propio relé tiene serigrafiado 80A, por lo que no recomiendo usarlo para consumos mayores de 50A a 50V; uno de los que lo adquirieron indica que va muy bien con 50V a 28A, sin generar casi calor; daremos un voto de confianza a la marca "Wenzhou Jomall Electrics".

Material necesario

  • Relé DC de amperaje un 30% mayor del máximo consumo instantáneo. Importante fijarse en que sea DC, porque si es para corriente alterna no sirve, se quedaría cerrando el circuito en todo momento.
  • Pequeño interruptor para activarlo; tiene que manejar miliamperios, por lo que vale cualquiera que tengamos a mano.
  • Voltímetro led, indicador de voltaje, conveniente para conocer el estado de la batería.
  • Pequeño material: Clavijas para las conexiones de los cables acorde con el grosor (watios), cinta aislante, tubo termoretráctil de varios diámetros, cable del espesor suficiente (para el interruptor nos vale el más fino disponible).
  • Y las herramientas habituales; soldador de estaño, multímetro digital, tijeras, etc.
Conocimientos requeridos: Manejo del soldador, fundamentos de electricidad, electricidad del automóvil.

Comprobando el consumo

Colocando el tester en serie con el cableado positivo, cable por cable, configurado en amperios DC, comprobé qué mangueras eran las que tenían el consumo en parado, esperando un poco hasta que se estabilizara, para cortar el suministro a ellas con el relé:

Aunque indica 5,6A, luego bajaría a 0,7Ah, aún así excesivo

Resultaron ser estas dos, así que tenemos que comprobar el consumo máximo de este cableado; tras comprobar que va a la centralita, alimentando como mucho 60Ah de ventiladores y otra electrónica (lo sabremos por los amperios de los fusibles que protegen cada aparato), busqué un relé que admitiera 80A (aunque los chinos indican 120A, creo que son Ah pico). Si no lo tenéis claro, lo mejor es conseguir un cable de la suma de los diámetros (del cobre conductor) de las mangueras, para la conexión desde la batería al relé:

Estas dos salidas del terminal positivo controlaremos con el relé

Pasando los cables hasta el salpicadero

Lo siguiente es buscar la posible posición del relé para preparar el paso de los cables de control desde el habitáculo hasta el mismo.
En este caso tenía la chapa que cubre la rueda con un hueco suficiente para colocar el relé amarrado a ella, con lo que llevaremos los 3 cables (negativo y conmutación de positivo) hasta esa zona. Tened cuidado que no sea una zona con cables de masa cercanos o chapas que puedan tocar por accidente el relé:


Lo que me llevó más tiempo, al no conocer la configuración eléctrica del coche, fue buscar el posible paso del cable; tras mucho rebuscar debajo del salpicadero, encontré una goma por la que ya pasaba un cable, que sólo tuve que perforar un poco para que el cable pasara justo para asegurar la estanqueidad, pues por esa zona cae el agua del parabrisas. 

Utilizando una útil "astilla" para evitar desarmar todo el embellecedor
Pasé la guía de plástico amarillo hasta el interior:


Y comprobé que me salía por la zona que me interesaba:


Amarramos bien los cables que usemos para pasarlos hasta el otro lado, en mi caso sólo tenía a mano cable de 1,5 y 2,5mm, pero vale perfectamente hasta de 0,5 mm. o menos. El cable marrón para el negativo, y dos azules para el corte del positivo:


Tiramos de la guía, y dejando cable de sobra en el interior, vamos amarrando con bridas. 
ATENCIÓN: Lo ideal, por seguridad, es colocar primero un tubo corrugado por donde pasarlos, o bien usar uno existente tened en cuenta que en caso de que toque con la masa del coche cualquiera de los azules (por rozamiento, rotura, etc), podría producirse un incendio por las chispas del corto, mucho cuidado de protegerlos bien.


Por el interior hacemos lo mismo, pasándolo por donde no se roce con nada, y sujetándolo bien para dejarlo fijo:


Protegerlo donde sea necesario:


Hasta llegar al lugar elegido, pasándolo por detrás de tapas y embellecedores:

Disculpad la suciedad, no es mío ;)
A continuación conectamos las mangueras en el lado accionado del relé, al negativo, dejando para el final la conexión a la batería, y buscamos la posición óptima que nos obligue el cableado:


Yo he lijado un poco la chapa y el lado de contacto del relé para pegarlo con epoxi, una vez hechas las perforaciones para los tornillos roscachapa, para que el epoxi quede bien fijado y asegurarme una adecuada transferencia de calor. Luego me di cuenta que con silicona hubiera quedado igual, además de ser más flexible y barata y aguantar mejor altas temperaturas:


Lo pegamos y amarramos antes de que seque el Araldit 5 minutos. El cable azul que se ve suelto irá al lado positivo del relé (arriba derecha), es el cable de conmutación de la alimentación del excitador del MOSFET del relé:


Ya tenemos casi todo el trabajo hecho, con el lado control alimentado con el cable al negativo, y el positivo al interruptor. Al negativo del control conectamos también el cable para el voltímetro:



Colocando el voltímetro e interruptor en el salpicadero

Abrimos huecos con el dremel en aquel sitio más adecuado, donde no pueda activarse el interruptor por error. 

Cortando el plástico a la medida del voltímetro

El voltímetro ya colocado

Recordar que si queréis activar el voltímetro sólo al accionar el interruptor, hay que conectar su positivo al polo que se activa en el interruptor.


Aseguraos de proteger las clavijas con termorretráctil:


Es importante colocarlo en un sitio que no pueda ser accionado por accidente (el coche se nos pararía en plena carretera). En este caso queda tapado por el freno de mano al bajarlo, limitando mucho su posible accionamiento.


Al activar el interruptor, activamos también el voltímetro, que nos sirve además para comprobar si el relé está activado.

12,7V, tras un par de días mostraría 12,9V, dando buen resultado el arreglo

Conectando al positivo de la batería

Finalmente, y tras comprobar que está correctamente, conectamos al positivo. Yo he usado 3 cables de 2,5 mm soldados entre sí en los extremos como equivalente de los que van hasta el relé,


para finalmente protegerlos con tubo negro termorretráctil y bornas planas a los extremos soldadas con estaño, para asegurar su firmeza y correcta conexión:


Y así queda el conjunto:


Finalmente, para prevenir cualquier susto, he tapado las bornas positivas con silicona, que en caso de necesidad es fácil retirar, e impedirá que toquen accidentalmente con algún cable de masa del vehículo (la tapa que traía el relé de protección no pude colocarlo ya por falta de espacio bajo el filtro de aire).


En un par de días de uso, desactivando la batería por las noches, la batería se recargó totalmente, evitándole al usuario más quebraderos de cabeza con este apaño de "andar por casa".

Espero que os haya gustado, ¡espero vuestros comentarios y sugerencias!!
Actualización 7/08/15: El relé no ha aguantado. Al final se ha estropeado, haciendo conexión de forma intermitente; tendré que cambiarlo por uno de 100A 12V mecánico de toda la vida... estos chinos siempre falseando especificaciones... 
El circuito consta de un pequeño MOSFET optoacoplado

Enlaces y referencias:
Relé separador de baterías
Aquí incluso ofrecen "interruptores automáticos que la desconectan al apagar" para hacer esto mismo; un buen antirrobo ;)
Voltímetro digital verde 2,7-30V DC en Aliexpress
Funcionamiento de un SSR
SSR-100DD-DC-control-DC-SSR-Single-phase-Solid-state-relay
Ventajas de los relés SSR
100A-SSR-Control-3-32V-DC a AC-output-24-380V-AC Relé de estado sólido para control corriente alterna hasta 380V
Relé de estado sólido en Wikipedia Español
http://www.physics.unlv.edu/~bill/PHYS483/ssr.pdf

3 comentarios:

  1. Cuanto sale un reley de ese tipo??

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  2. Un relé de 50A, o de 80A o de 120A es perfectamente probable que no aguante sobre el cable de la batería.

    Ciertamente, la carga de la batería se realiza como mucho al amperaje que ofrezca el alternador que equipe el vehículo (p.ej. 65A).
    Pero, la descarga máxima que soporta una batería es muchísimo mayor; ésta se produce cuando hace girar el motor de arranque. En estas circunstancias, dependiendo del vehículo, su motor de combustión y el motor de arranque que equipe dicho motor, se puede producir durante varios segundos (3, 5, 10segundos) un consumo que puede ir entre los 120A en motores muy pequeños y los 350A o más en motores más "medianitos".

    Para ir sobre seguro, lo suyo sería localizar las especificaciones técnicas del motor de arranque que equipe ese vehículo en cuestión, para comprobar su consumo máximo (o, medir con herramienta específica de taller el consumo máximo) y en función de ese dato tratar de conseguir un relé que soporte esa carga de trabajo con HOLGURA.

    Aunque estoy a favor de ejecutar modificaciones sobre los diseños originales para la mejora (yo también los hago), hay que ser conscientes de que, la rotura de un elemento de desconexión eléctrica principal, como la que tratamos aquí, puede entrañar un riesgo grave de seguridad en caso de que en una situación extrema necesitáramos de su uso y justo entonces fallase (por ejemplo, ante una eventual avería del motor de combustión, sacar el vehículo de un paso a nivel usando el motor de arranque. Requeriría consumos extremos durante tiempos sumamente largos, por ejemplo 350A o más durante 40segundos o más.)

    Por tanto, por seguridad, recomiendo un reforzamiento de los elementos modificados y/o añadidos o, implementar un "plan B" suficientemente robusto por si el sistema modificado "A" fallara.
    Ánimo!!!! ;)

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    Respuestas
    1. Antes de nada muchas gracias por tu generosa aportación.
      Efectívamente, aunque en teoría el relé aguantaba 120A constantes (200A pico) en la práctica sólo constaba de un MOSFET optoacoplado de unos 60A máximo, y como es lógico no aguantó y como bien comentas, debe ponerse algo que aguante con holgura. Un saludo y gracias!

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