Anomalie, diagnosi e verifica Alternatori "Intelligenti" (gestiti da Controllo Motore)

In una moderna automobile, definire l’alternatore una semplice macchina elettrica deputata alla conversione dell’energia meccanica in energia elettrica è quanto mai riduttivo.
Sebbene l’alternatore continui, naturalmente, a svolgere il compito di generatore di tensione che alimenta elettricamente tutti i sistemi e la batteria della vettura non è di certo lo stesso componente utilizzato nelle auto di qualche anno fa.

L’alternatore è stato oggetto di importanti evoluzioni che, di fatto, hanno reso possibile definirlo “intelligente”, cioè in grado di variare il proprio funzionamento in base alle condizioni al contorno.

In sostanza, questi nuovi alternatori possono variare la tensione di carica, fino ad arrivare alla completa disattivazione quando il loro funzionamento non è più strettamente necessario. È noto che l’alternatore impiega parte dell’energia meccanica sviluppata dal motore a scoppio per generare energia elettrica. La gestione della carica permette allora di ottimizzare il rendimento del motore endotermico in termini di carburante utilizzato e, quindi, di emissioni inquinanti.

Per verificare e risolvere eventuali anomalie di funzionamento, occorre conoscere come è cambiata la gestione di un alternatore di questo tipo.

In linea generale, l’alternatore prevede una tensione di ricarica compresa tra 12,6 V (alternatore disattivato) e 15 V.

Dopo l'avviamento del motore viene dapprima effettuata una carica rapida con tensione elevata, fino al riconoscimento di uno stato di carica sufficientemente alto della batteria. La ricarica rapida avviene con una tensione di 15 V e può durare per un tempo variabile da 20 secondi fino ad un’ora, a seconda della carica della batteria (Fase B).

Si passa successivamente ad una caratteristica di carica in funzione della temperatura esterna e della richiesta di potenza dei carichi elettrici a bordo vettura (Fase C). In tale fase, la carica varia da 13,5 V fino a 15 V, quindi sarà del tutto normale osservare una tensione generata che risulta variabile.

Nella fase successiva (Fase D), quando la batteria ha raggiunto l’80 % di carica l’alternatore può regolarsi sulla soglia minima di carica per arrivare anche alla completa disattivazione, in quanto gli assorbimenti elettrici degli utilizzatori possono essere supportati anche dalla sola batteria.

Infine (Fase E), l’alternatore torna di nuovo ad una carica di 15 V trasformando parte dell’energia cinetica, che viene resa disponibile dal veicolo in fase di rilascio dell’acceleratore, in energia elettrica. È la fase di recupero dell’energia, che così massimizza il rendimento energetico della vettura.

Figura 1: grafico modalità di carica

A= Avviamento motore

B= Carica rapida

C= Carica in funzione della temperatura e carichi vettura

D= Gestione alternatore

E= Carica nella fase di rilascio.

La gestione dell’alternatore è possibile grazie ad un regolatore di carica diverso, il quale è collegato solitamente con la ECU motore (oppure una specifica centralina di gestione della carica) tramite una rete LIN (rete di comunicazione digitale a singolo filo, a bassa velocità), attraverso la quale riceve i comandi di carica da impostare e lo stato elettrico della vettura. L’alternatore avrà quindi un piccolo connettore a cui è collegato il filo di linea LIN.

Ma un ruolo altrettanto fondamentale viene svolto dal sensore IBS (installato sul polo negativo della batteria) che misura costantemente tensione e corrente di ricarica e la temperatura della batteria. Anche il sensore è collegato su rete LIN, che può essere la stessa dell’alternatore o una dedicata.

Grazie a queste informazioni (e a quelle provenienti dall’intero veicolo), la centralina iniezione imposta i comandi per l’alternatore in base ad un mappatura ben distinta.

Ai fini diagnostici, occorre innanzitutto riconoscere se trattasi di un alternatore intelligente; per farlo in maniera certa basterà verificare la presenza o meno del collegamento LIN. Ad ulteriore conferma, se si stacca il connettore di quel piccolo filo, in diagnosi si avrà sicuramente un errore di comunicazione LIN, come ad esempio l’errore U1801 – LIN bus segnale/ messaggio fallito.

Dato che questi alternatori possono impostare una tensione di carica assai variabile, la prima verifica da eseguire è osservare se lo stesso alternatore sia guasto o meno. Allora la prova più semplice è quella di sconnettere il cavo di rete LIN: in tal modo, non ricevendo più informazioni sulla richiesta di potenza elettrica, l’alternatore imposta una modalità di recovery iniziando una carica a 14 V – 14,5 V costanti, anche se in quel momento fosse disattivo. Si ha quindi un chiaro riscontro sulla sua funzionalità. La LIN può essere staccata sull’alternatore o più comodamente sul sensore IBS.

Se l’alternatore non carica, si può ipotizzare anche un guasto sulla rete LIN.

Come detto, questa rete dati è monofilare e di tipo digitale, nella quale vengono trasmessi treni di segnali ad onda quadra, quindi la verifica del segnale può essere fatta tramite un oscilloscopio che però ne rivelerebbe solamente la presenza ma non ci darebbe modo di interpretarne il messaggio. Per cui la verifica è di tipo quantitativo e non qualitativo. Allora, per il controllo può essere sufficiente anche un multimetro con il quale è possibile analizzare la tensione presente sulla rete e la continuità del cablaggio. Questo è possibile per le analisi esposte di seguito.

Essendo la LIN una trasmissione digitale con ampiezza variabile tra poco più di 0 V e la tensione di alimentazione della vettura, il multimetro, attraverso una misura in Volt sul filo della linea, rileverà una tensione che è la media dell’ampiezza del segnale ma che comunque rappresenta un feedback sulla sua presenza.