奔馳S500Hybrid混合動(dòng)力汽車技術(shù)特點(diǎn)

陳鳴洲，夏征，付貽瑋，宋建桐

（1.北京電子科技職業(yè)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，北京 100176；2.中油管道檢測技術(shù)有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065000）

專題 節(jié)能與新能源汽車

奔馳S500Hybrid混合動(dòng)力汽車技術(shù)特點(diǎn)

陳鳴洲1，夏征2，付貽瑋1，宋建桐1

（1.北京電子科技職業(yè)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，北京 100176；2.中油管道檢測技術(shù)有限責(zé)任公司，河北 廊坊 065000）

S500Hybrid是奔馳首款插電式混合動(dòng)力汽車，它體現(xiàn)了奔馳未來在插電式混合動(dòng)力汽車的特點(diǎn)，文章介紹了奔馳S500Hybrid的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止，以及混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式。

奔馳；混合動(dòng)力；電驅(qū)動(dòng)

CLC NO: U464.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)01-01-02

前言

隨著傳統(tǒng)燃料的不斷消耗，新能源汽車的發(fā)展已經(jīng)是世界各個(gè)國家、汽車企業(yè)都要面對新的難題、挑戰(zhàn)及機(jī)遇[1,2]。目前大部分的汽車企業(yè)都陸續(xù)推出了自己的混合動(dòng)力汽車，奔馳作為百年的高檔汽車品牌之一，在推出S300、S400等弱混合動(dòng)力汽車之后，推出了奔馳S500Hybrid插電式混合動(dòng)力汽車。對于奔馳來說，這是真正意義上的首款新能源汽車，從電動(dòng)輔助提速轉(zhuǎn)變?yōu)榱穗妱?dòng)驅(qū)動(dòng)，其具有大容量的高壓蓄電池和充電借口。

由于S500Hybrid應(yīng)用了插電式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)技術(shù)，混合動(dòng)力車輛裝配了高壓系統(tǒng)電壓為140V。發(fā)動(dòng)機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)的能源管理模塊將高壓轉(zhuǎn)變?yōu)?2V電壓。因此，電控燃油噴射系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)要通過傳動(dòng)系統(tǒng)局域網(wǎng)與發(fā)電機(jī)進(jìn)行通信。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，12V電仍由高壓蓄電池供電，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，有電機(jī)供電。如果電力電子控制單元提供的能量無法滿足現(xiàn)有能量要求，則發(fā)電機(jī)將開啟。

在傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元中有一個(gè)能源管理模塊，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)混合動(dòng)力系統(tǒng)的能量傳輸，并根據(jù)電氣因素創(chuàng)建蓄電池管理系統(tǒng)控制單元、電力電子控制單元和電動(dòng)制冷劑壓縮機(jī)的接口，為此通過CAN網(wǎng)絡(luò)與所有相關(guān)控制單元傳送信息。傳動(dòng)系統(tǒng)控制單元還要利用能量再生系統(tǒng)，通過CAN網(wǎng)絡(luò)與發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元進(jìn)行通信。

S500Hybrid具有8.7kWh的鋰離子高壓蓄電池，體積為96升，電池的重量為114kg。在純電動(dòng)模式下續(xù)駛里程為32公里。參考我國對于混合動(dòng)力汽車的相關(guān)政策，在純電動(dòng)模式下續(xù)航50km以上的插電式混合動(dòng)力汽車才能拿到補(bǔ)貼來看，S500Hybrid的純電動(dòng)模式并不能支持它長時(shí)間行駛。

1、發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)/停止

1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)

如果車輛無法完全以電動(dòng)的方式傳輸全部牽引力能量，或者系統(tǒng)狀況發(fā)生變化，要求啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，發(fā)動(dòng)機(jī)將自動(dòng)啟動(dòng)，自動(dòng)啟動(dòng)由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元發(fā)出指令。

發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元連續(xù)進(jìn)行系統(tǒng)診斷，并根據(jù)車輛狀況判斷是否啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)車速大于160km/h、變速器油溫低于0℃、制動(dòng)助力器中的真空不足、ESP不工作、高壓蓄電池電量過低、電動(dòng)輔助變速器油泵供油壓力低、識(shí)別到駕駛員座椅未占用、冷卻液溫度過低無法調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度等情況出現(xiàn)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)將自動(dòng)啟動(dòng)。

如果在車輛靜止時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)，所需電機(jī)輸出力矩將由發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元進(jìn)行計(jì)算。為防止發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止，及在發(fā)動(dòng)機(jī)蓋打開的情況下發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，還通過CAN從發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元讀取發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的狀態(tài)信號(hào)。發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元通過CAN與變速器控制單元通信，促動(dòng)濕式離合器，以便使離合器結(jié)合。

1.2 發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止

如果車輛所處狀況無需發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，且車輛所需動(dòng)力可以由電動(dòng)機(jī)提供，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止。在發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元在未斷電的情況下關(guān)閉。

在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中，發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元連續(xù)監(jiān)測診斷，并評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)是否需要自動(dòng)停止。在發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)停止之前，會(huì)監(jiān)測變速器電動(dòng)輔助油泵的狀態(tài)。

發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，變速器電動(dòng)輔助油泵確保液壓系統(tǒng)的供油壓力。如果車速低于160km/h、變速器油溫高于0℃、檔位范圍正常、制動(dòng)助力器內(nèi)具有充足的真空、ESP正常、發(fā)動(dòng)機(jī)罩關(guān)閉、未發(fā)生碰撞、12V電源正常、高壓蓄電池的電量充足、自動(dòng)變速器油壓力正常、駕駛員車門關(guān)閉、安全帶已扣上、車內(nèi)溫度可通過發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)等，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉。

2、混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式

2.1 發(fā)電模式

圖1 發(fā)電

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)

蓄電池符號(hào)旁邊的百分比顯示高壓蓄電池當(dāng)前的充電量，電動(dòng)機(jī)以發(fā)電機(jī)模式運(yùn)行，由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生的三相交流電，由電力電子控制單元轉(zhuǎn)換為直流電壓(高電壓)并將其存儲(chǔ)在高壓蓄電池中，如圖1所示。

2.2 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)模式

動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸至后軸驅(qū)動(dòng)車輛，該模式下全部動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)提供，電機(jī)不參與驅(qū)動(dòng)，如圖2所示。

2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并為電池充電

動(dòng)力由發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸至后軸。發(fā)動(dòng)機(jī)還將驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，產(chǎn)生的三相交流電由電力電子控制單元轉(zhuǎn)換為直流電壓(高電壓)，并將其存儲(chǔ)在高壓蓄電池中，如圖三所示。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)并為電池充電

圖4 加速

2.4 加速模式

動(dòng)力僅由發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)傳輸至后軸。高壓蓄電池為電機(jī)提供電能。為此，電力電子控制單元將直流電壓(高電壓)轉(zhuǎn)換為三相交流電。電機(jī)通過產(chǎn)生扭矩做出反應(yīng)，后者配合發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩作用到傳動(dòng)裝置上，如圖4所示。

2.5 再生制動(dòng)模式

動(dòng)力由后軸傳輸至電機(jī)。車輛動(dòng)能由電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能(三相交流電壓)。此電能由電力電子控制單元轉(zhuǎn)換為直流電壓(高電壓) 并由其為高壓蓄電池充電，如圖5所示。

圖5 再生制動(dòng)

3、結(jié)束語

文章介紹了奔馳S500Hybrid的自動(dòng)啟動(dòng)和自動(dòng)停止，以及混合動(dòng)力系統(tǒng)工作模式。作為奔馳首款插電式混合動(dòng)力汽車，盡管在“純電驅(qū)”模式下的僅能行駛32km，但是這款車代表了奔馳對新能源汽車的態(tài)度，作為百年來始終暢銷的品牌，相信未來奔馳勢必在新能源領(lǐng)域引領(lǐng)新的潮流。

[1] 梁時(shí)光,朱春紅,李婕,等.基于生命周期的新能源汽車的評(píng)價(jià)研究[J].河南科技,2014(15):212-213.

[2] 鄧文娟,謝冰.混合動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)優(yōu)化匹配研究[J].科學(xué)技術(shù)與工程,2009,9(21):6449-6452.

Technical features of Mercedes Benz S500Hybrid hybrid vehicle

Chen Mingzhou1, Xia Zheng2, Song Jiantong1
( 1.School of Automotive Engineering, Beijing Polytechnic, Beijing 100176; 2.China Petroleum Pipeline Inspection Technologies Co. Ltd, Hebei Langfang 065000 )

A S500Hybrid is the first plug-in hybrid vehicle of Mercedes Benz, it reflects the characteristics of plug-in hybrid of Mercedes Benz in future. This paper introduces the automatic start and stop and the work models hybrid system of S500Hybrid.

Mercedes Benz; hybrid; electric drive

U464.1

A

A1671-7988(2017)01-01-02

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.01.001

陳鳴洲（1996-），男，遼寧沈陽人，就讀于北京電子科技職業(yè)學(xué)院汽車檢測與維修專業(yè)?；痦?xiàng)目：2016年度大學(xué)生科學(xué)研究與創(chuàng)業(yè)行動(dòng)計(jì)劃項(xiàng)目—奔馳新能源汽車技術(shù)研究。