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剖析奔驰S400混合动力结构与工作原理
来源:本站整理  作者:佚名  2016-01-19 10:19:02

    一、奔驰S400混合动力概述
(一)驱动系统组成
S400 HYBRID配备了平行混合动力驱动系统。通过该驱动系统,内燃机和电动机均与驱动轮机械相连(发动机和电动机的平行连接),如图1所示。电动机和发动机所提供的功率可以进行叠加,这就意味着两者可分别保持更低的额定功率,但仅使用电动驱动系统无法驱动车辆。

(二)各部件的安装位置
    混合动力部件安装位置如图2所示。

(三)驱动模式
    混合动力驱动系统各种驱动模式的当前动力流可在驾驶室管理及数据系统(COMAND)显示单元上加以显示。
    ①在驱动模式下,动力仅由内燃机流向后轴,如图3(a)所示。

    ②在加速模式下,动力由内燃机和电动机流向后轴。高压蓄电池对电动机供电,然后由电动机产生驱动转矩,以对内燃机所产生的转矩提供支持,如图3(b)所示。
    ③在发电机模式下,动力由后轴流向电动机。电动机将车辆的动能转化为电能,电动机发挥高压发电机的作用,并对高压蓄电池充电,如图3(c)所示。
    ④耗油量条形图中给出了燃油消耗量和所产生的电能,如图3(d)所示(A----过去15min的燃油消耗量,B----高压蓄电池在过去15 min回收能量的显示)。
    各种工作模式期间的能量流和高压蓄电池的当前电量还可在仪表盘上加以显示,如图3(e)所示。一旦混合动力驱动系统开始工作,即会显示信息“就绪”(READY)。ECO停止-功能可用时,绿色的READY指示灯点亮。ECO启动-停止功能暂时不可用时,黄色的READY指示灯点亮。
    注意,充电指示灯仪表盘和驾驶室管理及数据系统(COMAND)上显示的高压蓄电池电量是一个调节值,仅表示实际可用的蓄电池容量。以SOC(充电状态)表示的高压蓄电池的实际电量可通过诊断辅助系统(DAS)读取。
(四)发动机
    发动机272. 974针对混合动力驱动进行了改进和优化。由于采用了新汽缸盖、具有改进后的可变正时凸轮轴以及有别于原型的活塞,输出功率增加了5kW。
    通过采用Atkinson原理提高了热效率,改善了燃油消耗率,从而降低了车辆在部分负荷条件下的燃油消耗量。电动机的转子与曲轴直接相连,并位于发动机与自动变速箱之间,如图4所示。

(五)S400 HYBRID混合动力概念说明
   1.驱动模式
    车辆可由内燃机(在混合动力系统发生故障的情况下)或混合动力模式驱动。在混合动力模式下,根据高压蓄电池的要求和电量,电动机转矩与内燃机转矩相结合[在加速(升压)期间为内燃机转矩提供支持〕。此外,内燃机可将电动机作为高压发电机操作,驱动原理如图5所示。

    (1)由内燃机驱动  标准驱动模式是由内燃机驱动车辆。如果内燃机能够提供规定转矩,且因检测到混合动力驱动系统发生故障而导致混合动力模式不可用,则车辆以标准驱动模式工作。
    (2)起步  起步时,驾驶人的转矩请求由电控多端顺序燃料喷注/点火系统(ME-SFI)[ME]控制单元读入。如果根据油门踏板位置发出升压请求,则ME-SFI [ME]控制单元会计算所需的启动转矩,并在内燃机和电动机之间对其进行分配。ME-SFI [ME]控制单元通过电力电子控制单元请求来自电动机的额外转矩。高压蓄电池通过电力电子控制单元对电动机供电。如果车辆在发动机自动停机后起步,则内燃机启动(发动机自动启动)。
    (3)升压  在升压模式下,电动机为内燃机提供支持,以便尽快达到规定转矩。所提供升压支持的持续时间和强度取决于高压蓄电池的电量和油门踏板的位置。
    升压模式可分为协调升压和非协调升压。非协调升压指内燃机和电动机所请求的规定转矩过高,且无法提供。为满足驾驶人的转矩请求,ME-SFI [ME]控制单元通过电力电子控制单元请求电动机输出可能的最大转矩。然后,电力电子控制单元根据“允许的放电电压”和“允许的放电电流”信号[由蓄电池管理系统(BMS)控制单元提供]相应地促动电动机。如果在内燃机和电动机的共同作用下仍未达到规定转矩,则非协调升压切换至协调升压。此时,电动机与内燃机作为一个驱动单元一起工作。
    (4)负荷点偏移  SOC[充电状态=电量]大于55%时,会通过“负荷点偏移”降低高压蓄电池的电量。最初会请求0N·m的电动机转矩,以便通过DC/ DC转换器或电动制冷剂压缩机直接消耗电能。
    如果SOC继续增加,则电动机会提供主动转矩,以对驱动系统提供支持。提供支持时应保持尽可能高的内燃机效率。内燃机的负荷点会相应发生偏移。这就意味着内燃机提供的转矩通过电控多端顺序燃料喷注/点火系统(ME-SFI)[ME]控制单元降低,以保持发动机转速恒定。其目的是使负荷点在效率水平仍然尽可能高的范围内发生偏移。
    (5)发电机模式  在发电机模式下,电动机被用作高压发电机来产生电能,并由内燃机或传动系统提供动力。由此产生的三相交流电压被电力电子控制单元转换为直流电压,以便对高压蓄电池充电,并通过DC/DC转换器对12V车载电气系统供电。曲轴的动能作用在电动机转子上。然后,转子的转动运动在定子的三相绕组中感应出交流电压,从而产生三相电流形式的电能,并由电子电力控制单元限制、监测并转换为直流高压。

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