INNOVA Research Journal, ISSN 2477-9024  
Agosto, 2018). Vol. 3, No.8 pp. 1-13  
(
DOI: https://doi.org/10.33890/innova.v3.n8.2018.808  
URL: http://revistas.uide.edu.ec/index.php/innova/index  
Correo: innova@uide.edu.ec  
Análisis del proceso de recuperación de la batería de alta tensión del vehículo  
Toyota Highlander Híbrido  
Analysis of the recovery process of the high tension battery of the Toyota  
Highlander Hybrid vehicle  
Daniela Alexandra Jerez Mayorga  
Universidad Internacional del Ecuador, Ecuador  
Edison Andrés Ayala Ortiz  
Universidad Internacional del Ecuador, Ecuador  
Edwin Giovanny Puente Moromenacho  
Universidad Internacional del Ecuador, Ecuador  
Autor para correspondencia: djerez@uide.edu.ec, aayala@uide.edu.ec, epuente@uide.edu.ec  
Fecha de recepción: 23 de junio de 2018 - Fecha de aceptación: 27 de agosto de 2018  
Resumen: El porcentaje de vehículos híbridos en el país ha crecido considerablemente desde su  
aparición en el año 2009, y si con los mecanismos convencionales, tener un vehículo en perfectas  
condiciones era la principal preocupación de muchos usuarios esta inquietud se multiplica en quienes  
poseen un vehículo híbrido o eléctrico, ya que se desconoce sobre su sistema de batería de alto voltaje  
y su tiempo de vida útil, sin embargo los fabricantes de estos vehículos hablan de garantías que se  
cubren al adquirir un modelo amigable al ecosistema, y tambien ofrecen el servicio de cambio de  
batería completa cuando esta haya terminado su tiempo de vida útil, pero puede bordear unos cuantos  
miles de dólares en el mercado nacional y al no contar con este capital se verán en la necesidad de  
encontrar una solución más económica y confiable. A continuación, se presenta el proceso de  
recuperación de la batería híbrida del Toyota Highlander Híbrido a partir de la extracción del paquete  
de baterías, el análisis del estado de cada una de sus celdas a través del uso de un banco comprobador,  
para así conocer cuáles son las celdas que están en mal estado causando fallos en el funcionamiento  
del vehículo.  
Palabras Claves: híbrido; batería; recuperación; carga; ahorro  
Abstract: The percentage of hybrid vehicles in the country has grown considerably since its  
appearance in 2009, and if with conventional mechanisms, having a vehicle in perfect condition was  
the main concern of many users this concern is multiplied in those who own a hybrid vehicle or electric,  
as it is unknown about its high-voltage battery system and its useful life, however the manufacturers  
of these vehicles talk about guarantees that are covered when acquiring a model friendly to the  
ecosystem, and also offer the service of change of full battery when it has finished its useful life, but  
can border a few thousand dollars in the domestic market and by not having this capital will be in the  
need to find a more economical and reliable solution. Next, the process of recovering the hybrid battery  
of the Toyota Highlander Hybrid is presented from the extraction of the battery pack, the analysis of  
the state of each of its cells through the use of a tester bank, in order to know which are the cells that  
are in poor condition causing malfunctions in the vehicle  
Key words: hybrid; battery; recovery; charge; saving  
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INNOVA Research Journal 2018, Vol 3, No. 8, pp. 1-13  
Introducción  
Los índices de contaminación mundial preocupan a las grandes industrias quienes hoy en  
día optan por fabricar productos que al usarse emitan menos gases nocivos al ecosistema, y la  
industria automotriz no puede ser indiferente ante esta situación a la que también se suma la  
cantidad finita de recursos en pozos petrolíferos que tarde o temprano terminará por agotar la  
fuente principal de combustible útil en el automóvil, creándose de esta manera nuevas  
alternativas para la movilidad automovilística. Es así como en el mercado mundial existen  
algunas marcas que apuestan a la fabricación de autos con tecnología futuristas como vehículos  
híbridos o eléctricos, como son Toyota, Kìa, Chevrolet, entre otras.  
En 1997 Toyota Motor Corporation lanza al mercado el Prius como primer modelo  
híbrido y se vendieron cerca de 6 millones de vehículos híbridos a nivel mundial (Toyota, 2018),  
esta cifra ha ido creciendo día a día hasta superar los 10 millones de unidades vendidas en todos  
sus modelos híbridos en enero de 2017 (Pèrez, 2017). Más que un hito numérico, esto demuestra  
el poder de permanencia de una tecnología que ahora está emergiendo como una solución  
principal para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y otros contaminantes.  
En la figura 1 se muestra el número de ventas de vehículos híbridos en Ecuador entre los  
años 2010 y 2016, tiempo en el cual tenemos 11.552 unidades vendidas de las cuales 4.843  
unidades corresponden a la marca Toyota, lo que demuestra que es líder en el mercado ya que  
abarca el 41.92% de ventas aproximadamente, durante el período mencionado.  
Figura 1. Ventas nacionales de vehículos híbridos por marca  
(
AEADE, 2017)  
Con estos datos se demuestra que el mejor momento para la empresa japonesa fue en el  
año 2010 donde alcanzó la cúspide en ventas, las mismas que han ido disminuyendo por una  
serie de factores como el cambio y aumento de impuestos sobre estos vehículos especialmente a  
los de mayor cilindrada a más de eso se sumaron nuevas marcas que lanzaron sus modelos  
híbridos al mercado como Hyundai y Kia, cerrando el año 2016 como segundo en el mercado.  
Fundamento teórico  
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Toyota´s hybrid synergy drive (HSD)  
El sistema Hybrid Synergy Drive de Toyota se compone de: un motor de gasolina, un  
motor eléctrico, un generador eléctrico, la unidad de control y un dispositivo dividido que utiliza  
un tipo especial de caja de engranajes para distribuir suavemente la potencia del motor de  
combustión interna y el motor eléctrico y su batería de alta tensión. (Toyota, Blog Toyota, 2015).  
Como sistema completo, Hybrid Synergy Drive es una tecnología inteligente y de ahorro  
de combustible que puede alternar de forma automática y sin interrupciones entre la potencia  
eléctrica y la potencia del motor convencional. Capaz de adaptarse a diferentes condiciones de  
manejo, controla de forma inteligente la energía proveniente de ambas fuentes y comunica al  
automóvil cómo combinarlas para obtener la mayor eficiencia y rendimiento.  
Componentes del hybrid synergy drive de Toyota  
En la siguiente figura se muestra todos los componentes principales del sistema híbrido  
de Toyota.  
Figura 2. Ubicación de los componentes del sistema híbrido  
(
Toyota, 2008)  
Tabla 1. Descripción de los componentes principales del sistema híbrido (Toyota, 2008)  
Componente  
Descripción  
1
2
3
Batería auxiliar de 12  
voltios  
Batería de alta tensión  
Una batería de plomo-ácido suministra energía a los dispositivos de bajo voltaje  
Un paquete de baterías de hidruro metálico de níquel de 288 voltios que consta  
de 30 módulos de 9,6 voltios de bajo voltaje conectados en serie  
Los cables de alimentación de color naranja transportan corriente directa de alto  
voltaje entre el paquete de baterías de alta tensión, el inversor / convertidor  
también convierte la electricidad de C.A. del generador eléctrico y los motores  
eléctricos (frenado regenerativo)  
Aumenta e invierte la electricidad de alto voltaje del paquete de baterías de alto  
voltaje a la electricidad trifásica de corriente alterna que impulsa los motores  
eléctricos. El inversor/convertidor también convierte la corriente eléctrica de  
corriente alterna del generador eléctrico y el frenado regenerativo a corriente  
continua que recarga el paquete de batería de alta tensión.  
Cables de alto voltaje  
Inversor/Convertidor  
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5
Motor de combustión  
interna  
Proporciona dos funciones  
I.  
Transmite potencia a las ruedas  
Transmite potencia al generador  
II.  
El motor se enciende y se detiene bajo el control de la computadora del  
vehículo.  
6
7
8
9
1
Motor eléctrico frontal  
Generador eléctrico  
Motor trifásico de corriente alterna de imán permanente ubicado en el eje  
delantero y es usado para trasmitir potencia a las ruedas delanteras.  
Generador trifásico de corriente alterna encargado de recargar la batería de alto  
voltaje.  
Compresor A/C con  
inversor  
A/C moto compresor manejado eléctricamente.  
Tanque de combustible y El tanque almacena combustible y provee gasolina al motor a través de las  
líneas de combustible líneas de combustible ubicadas bajo el centro del vehículo.  
Motor eléctrico posterior Motor trifásico de corriente alterna de imán permanente ubicado en el eje  
posterior y es usado para trasmitir potencia a las ruedas posteriores.  
0
Figura 3. Ubicación de los componentes del sistema hibrido – vista superior  
(
Toyota, 2008)  
Materiales y métodos  
Toyota Highlander Híbrido  
Fue uno de los primeros crossovers en ofrecer una variante híbrida, y ha llegado a su  
tercera generación, luego de que su primer lanzamiento fuera en el 2005 con un modelo 2006  
con un motor V-6 de 3.3 litros acoplado a un motor eléctrico para una salida total del sistema de  
2
68 hp. La producción de Highlander híbrido de la primera generación finalizó para el año  
modelo 2007.  
El Highlander híbrido de segunda generación debutó como un modelo 2008 con el mismo  
tren motriz que el modelo saliente, pero se ha ajustado hasta 270 hp combinados. Toyota  
actualizó el Highlander Híbrido para el año modelo 2011 con un nuevo motor V-6 de 3.5 litros  
del Lexus RX 450h, aumentando la producción total a 280 hp.  
Toyota introdujo el Toyota Highlander Híbrido de tercera generación como modelo 2014  
en 2013 con el mismo 3.5 litros V-6 acoplado a un motor eléctrico. Para la actualización del año  
modelo 2016, Toyota agregó un nuevo V-6 de 3.5 litros de inyección directa que aumenta la  
producción total a 306 hp. (Motor trend, 2008)  
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Figura 4. Toyota Highlander 2014  
Cars, 2014)  
(
Batería de alta tension del Toyota Hignlander Híbrido  
Las baterías híbridas para automóvil consisten en muchas celdas conectadas en serie y  
empacadas en un contenedor. Estos se llaman módulos, monitoreado diversos puntos importantes  
tales como la refrigeración, la calefacción, el voltaje, amperaje, la detección de fugas de alto  
voltaje, además de incluir los relés para garantizar una vida larga y segura.  
La batería de alta tensión del Toyota Highlander Híbrido están fabricadas de:  
Ánodo (+): Oxido de Níquel  
Cátodo (-): Hidruro Metálico  
Electrolito de hidruro de potasio  
Una batería de NiMH que quede al 100% de estado de carga (SOC-State of charge) se  
descargará a una velocidad mayor que una a 40% SOC. Cuanto más bajo es el SOC, más lentas  
son las reacciones químicas; así que cuanto más lentas sean las reacciones químicas, más durara.  
La menor temperatura ralentiza tanto las reacciones químicas como la tasa de autodescarga, por  
lo que las temperaturas más frías son mejores para el almacenamiento que las más cálidas.  
(Curtis Anderson, 2010)  
Figura 5. Paquete de baterías de alta tensión  
Ecolectric Battery , 2017)  
(
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Tabla 2. Datos generales del paquete de alta tension (Toyota, 2008)  
Paquete de batería de alta tensión  
Voltaje del paquete de baterías  
288 V  
30  
9.6 V  
Cantidad de módulos en el paquete de baterías  
Voltaje del módulo de la batería  
Dimensiones del módulo de la batería  
Peso del modulo  
18.5 x 382 x 86 mm  
1.5 Kg  
Dimensiones del paquete de baterías  
Peso del paquete de batería  
630 x 1080 x 180 mm  
69 Kg  
Charger Research  
El banco de trabajo “Charger Research” es un equipo que permite evaluar el estado,  
funcionamiento y también permite generar cargas y descargas de las baterías que vayamos a  
conectar. Las baterías que puede evaluar son baterías de carros híbridos y eléctricos; la unidad  
está en posibilidades de reparar las celdas internas de la batería.  
Figura 6. Panel de control del Banco de Pruebas para baterías híbridas  
(TAAET Electronics , 2017)  
Función  
El banco de pruebas Charger Research por motivos de seguridad tiene dos bloques por  
separados nombrados como bloque A y B. Por cada uno de los bloques se pueden conectar hasta  
siete celdas de baterías con una tensión nominal de 7.2 V, el voltaje total no supera el valor de  
sesenta voltios para que no implique ningún daño para el usuario por exceso de voltaje.  
De esta forma con los dos bloques se puede evaluar hasta 14 celdas al mismo momento.  
En cada celda que sea analizar, cargar o descargar posee un medidor individual de voltaje. Cada  
recuperación conlleva a una carga y descarga para cada celda con esto se analiza la corriente y  
tensión por medio de dos medidores para verificar los voltajes mínimos como el máximo de cada  
celda dependiendo a los voltajes que estén configurados en el equipo para descarga y carga de  
cada celda; cada bloque se configura con dos celdas por bloque. Cada bloque opera por separado  
el A o el B trabajan por separados.  
Partes  
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Figura 7. Partes del banco comprobador de baterías hibridas  
TAAET Electronics , 2017)  
(
El banco de pruebas para baterías híbridas consta de 33 partes que se describen a continuation:  
Tabla 3. Partes del Charger Research (TAAET Electronics , 2017)  
Partes del Charger Research  
1
2
3
Conjunto voltímetros bloque A  
Conjunto leds indicación voltaje fuera de rango alto bloque A  
Conjunto llaves tres posiciones – Alta: forzar carga – Media: Posición normal de trabajo - Baja: Reseteo –  
bloque A  
4
5
6
7
8
9
Conjunto leds indicación voltaje fuera de rango seteado bajo bloque A  
Voltímetro indicación máximo voltaje de carga admitido bloque A  
Potenciómetro selección máximo voltaje de carga bloque A  
Led indicación  
Amperímetro para carga y descarga bloque A  
Led indicación  
1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
1
2
Led indicación  
1
1
1
1
1
1
1
1
1
2
2
2
2
2
2
2
2
2
2
3
3
3
Voltímetro indicación mínimo voltaje de descarga admitido bloque A  
Potenciómetro selección mínimo voltaje de descarga bloque A  
Pulsador comienzo de carga bloque A  
Display seteos bloque A y B  
Pulsador visualización de seteos – selección de bloque – corriente – tiempo de ambos bloques  
Pulsador aprobación seteos  
Pulsador detención de actividad  
Pulsador comienzo de descarga  
Selector de bloques A – B o ambos  
Selector automático/manual  
Selector corriente (amp) para carga y descarga  
Voltímetro indicación máximo voltaje de carga admitido bloque B  
Potenciómetro selección máximo voltaje de carga bloque B  
Led indicación  
Voltímetro indicación mínimo voltaje de carga admitido bloque B  
Potenciómetro selección mínimo voltaje de descarga bloque B  
Amperímetro para carga y descarga boque B  
Pulsador de puesta en marcha del equipo  
Pulsador reseteo y apagado del equipo  
Conjunto voltímetro bloque B  
Conjunto leds indicación voltaje fuera de rango alto bloque B  
Conjunto llaves tres posiciones – Alta: forzar carga – Media: Posición normal de trabajo - Baja: Reseteo  
bloque B  
3
3
Conjunto leds indicación voltaje fuera de rango seteado bajo bloque B  
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Pruebas  
Si nota que su híbrido tiene menos energía que antes, que no responde como solía  
hacerlo, las capacidades de su batería pueden estar bajo algún tipo de falla o deterioro ya que  
necesita que la batería esté en óptimas condiciones para transferir toda esa energía a la tracción  
eléctrica. Si su paquete de batería no proporciona la cantidad adecuada de energía sentirá el  
vehículo más pesado o más lento.  
Es por eso que la recuperación de la batería está ganando mucha popularidad. Los  
propietarios de vehículos híbridos pueden disfrutar de inmediato del rendimiento de su unidad  
nuevamente. El proceso de recuperación de la batería híbrida es sencillo, aunque largo y cuesta  
una fracción del costo de una batería nueva. Para hacer una diferencia en el medio ambiente,  
como ha sido el propósito de la mayoría de los conductores de vehículos híbridos, ahora la  
recuperación de la batería híbrida puede ayudar a eliminar los desechos en los basureros.  
La batería del Toyota Highlander, por ejemplo, consta de 30 celdas individuales y cuando  
hay un problema con la batería, lo más probable es que se deba a una de las celdas, no a todos.  
Cada uno de las 30 celdas tiene su propio estado de salud y en un momento dado pueden estar en  
un estado diferente. Con el tiempo, los módulos en peor estado de este paquete terminan  
activando un código de fallas y eso a veces puede obligar a un distribuidor o un taller a  
reemplazar la batería completa. Sin embargo, es posible que uno o dos de los módulos deban  
reemplazarse y que no todo el paquete o la batería este en mal estado. El proceso de recuperación  
significa que el paquete se recicla extrayendo y reemplazando las celdas en mal estado.  
Proceso de recuperación de las baterías de alta tensión  
Diagnóstico inicial  
El diagnóstico inicia cuando encontramos algún código de falla en el tablero que indique  
error o avería en el sistema de alta tensión, lo cual probablemente podría ser la batería. Para  
verificar se inicia el proceso con ayuda de un escáner, como el Techstream. No olvide ingresar  
los datos correctos del automóvil para asegurar una correcta conexión.  
Desmontaje de la batería  
Luego verificar con el escáner la existencia de un código de falla referente a la batería se  
procede a desmontar la batería de alta tensión que usualmente se encuentra ubicada por debajo  
del asiento posterior, para esto no olvide tomar las precauciones con el circuito de alto voltaje  
para evitar futuros contratiempos.  
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INNOVA Research Journal 2018, Vol 3, No. 8, pp. 1-13  
Figura 8. Proceso de extracción de la batería  
Hybrid Automotive, 2016)  
(
Proceso de descarga de la batería  
1
. Armamos dos bloques de 7 celdas cada uno ya que el equipo que utilizamos solo  
permite hasta un máximo de 14 celdas.  
Figura 9. Conexión en serie de celdas  
(
Autores, 2018)  
2
. Realizamos la conexión a través de los terminales del banco hacia cada una de las celdas  
Figura 10. Diagrama de conexión  
(
TAAET Electronics , 2017)  
3
. Seteamos en el panel de control del banco  
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INNOVA Research Journal 2018, Vol 3, No. 8, pp. 1-13  
Selecciona automático (#20 todos los componentes)  
Selecciona corriente de descarga 1 amp (#21 todos los componentes)  
Selecciona el voltaje mínimo con el potenciómetro de selección (#12 y #26 todos los  
componentes)  
Selecciona el tiempo de 2 horas de descarga (#15 todos los componentes)  
Nota: el sistema de descarga automática se detendrá al momento que cualquiera de sus celdas llega  
al mínimo seleccionado de 6 voltios  
4
. Procedemos a descargar con los interruptores de tres posiciones (#3 y #32 todos los  
componentes) y descargamos cada celda hasta que llegue a 5 voltios  
Proceso de carga de la batería  
Proceso de precarga  
1
. Programamos en el panel de control del banco 30 min – 1 Amp.  
Selecciona automático (#20 todos los componentes)  
Selecciona corriente de carga 1 Amp  
Selecciona el máximo de voltaje en 9 v con el potenciómetro (#6 y #23 todos los  
componentes)  
Selecciona el tiempo de 30 min (#15 todos los componentes)  
2
. Concluido los 30 min de pre carga, el voltaje en todas las celdas tendría que mantener su  
voltaje nominal. Esperar durante 10 minutos.  
Si el voltaje nominal no cambia dentro de los 10 minutos podemos consideras como  
celda aprobada en el primer procedimiento.  
Si el voltaje nominal disminuye transcurriendo este tiempo podemos consideras como  
celda sospechosa para el cambio.  
Procedimiento de carga a una capacidad del 30%  
1
2
3
. Programamos en el panel de control del banco 60 min – 2 Amp.  
. Concluido los 60 min de carga, el voltaje en todas las celdas no debe pasar el voltaje máximo.  
. Si el voltaje supera el voltaje máximo podemos considerar la celda como sospechosa para el  
cambio.  
Proceso de descarga  
1
2
. Configuramos en el panel de control una descarga a 1 Amp durante 2 horas  
. Mientras las celdas se están descargando las iremos categorizando tomando en cuenta el tiempo  
en que les toma llegar a su voltaje mínimo. Guiándonos por la siguiente tabla.  
Tabla 4. Categorización de las celdas (TAAET Electronics , 2017)  
Categoría  
Tiempo (horas)  
1:41 – 2:00  
1:26 – 1:40  
A
B
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10  
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C
1:10 – 1:25  
Celda defectuosa Menos de 1:10  
Resultados y discusión  
Luego de seguir el proceso de recuperación se obtuvo que de las 30 celdas que posee el  
Toyota Highlander, 3 de las mismas presentaban fallas, que según la categorización estaban en  
clase C, lo que no permitía el correcto funcionamiento del vehículo.  
Considerando que el techstream nos da la falla por bloques y siendo 2 celdas por bloque,  
se encontró la falla en bloque 3 y 4 del módulo LH de la batería de alta tensión.  
Bloque 1  
Bloque 2  
Bloque 3  
Bloque 4  
Bloque 5  
Bloque 6  
Figura 11. Módulo del paquete de batería híbrida  
Autores, 2018)  
(
Siendo la celda 5, 6 y 8 las que presentaron fallas según el tiempo de descarga se las  
categorizadas tipo C, mientras las demás estaban en categoría A por lo que solo es necesario el  
cambio de esas 3 celdas por otras de categoría A para volver a poner en buen funcionamiento el  
vehículo.  
Tabla 5. Tiempo de descarga de las celdas en mal estado (Autores, 2018)  
Celda  
Tiempo (horas)  
5
6
8
1:12  
1:16  
1:15  
Luego se coloca las nuevas celdas en reemplazo de las averidadas y lo más importante es  
realizar el proceso de balanceo de carga de todas las celdas antes de encender el vehículo, para  
que este no marque nuevos códigos de falla. El proceso de balanceo se reañiza de 8 a 12 horas  
aproximadamente.  
Una vez intercambiadas estas tres celdas la batería de alta tensión volvió a estar en  
óptimas condiciones lo que conlleva que el funcionamiento del vehículo vuelva a ser el ideal.  
Conclusiones  
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INNOVA Research Journal 2018, Vol 3, No. 8, pp. 1-13  
Viendo el crecimiento considerable de este mercado desde su aparición, el enfoque de los  
talleres hacia el mantenimiento y reparación de esta tecnología es completamente necesario ya que  
sin duda invadirá nuestro mercado con el pasar de los años. Por lo que la necesidad de  
especializarse y aprender de estos procedimientos permitirá obtener otro mercado.  
Sin duda alguna el proceso de recuperación de batería es lo más conveniente al momento  
de considerar el gasto que representa reemplazar la batería completa, sin dejar de lado los  
beneficios medioambientales que representa reusar la batería que ya posee nuestro vehículo y solo  
reemplazar las celdas en mal estado.  
El vehículo cuenta con diversos sistemas de seguridad además de la protección que el  
equipo personal debe tener, por lo que seguirlos sin evadir paso alguno es esencial siendo consiente  
de los altos voltajes que este sistema maneja.  
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