奔馳S500Hybrid混合動力汽車技術特點

陳鳴洲，夏征，付貽瑋，宋建桐

（1.北京電子科技職業學院 汽車工程學院，北京 100176；2.中油管道檢測技術有限責任公司，河北 廊坊 065000）

專題 節能與新能源汽車

奔馳S500Hybrid混合動力汽車技術特點

陳鳴洲1，夏征2，付貽瑋1，宋建桐1

（1.北京電子科技職業學院 汽車工程學院，北京 100176；2.中油管道檢測技術有限責任公司，河北 廊坊 065000）

S500Hybrid是奔馳首款插電式混合動力汽車，它體現了奔馳未來在插電式混合動力汽車的特點，文章介紹了奔馳S500Hybrid的自動啟動和自動停止，以及混合動力系統工作模式。

奔馳；混合動力；電驅動

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

前言

隨著傳統燃料的不斷消耗，新能源汽車的發展已經是世界各個國家、汽車企業都要面對新的難題、挑戰及機遇[1,2]。目前大部分的汽車企業都陸續推出了自己的混合動力汽車，奔馳作為百年的高檔汽車品牌之一，在推出S300、S400等弱混合動力汽車之后，推出了奔馳S500Hybrid插電式混合動力汽車。對于奔馳來說，這是真正意義上的首款新能源汽車，從電動輔助提速轉變為了電動驅動，其具有大容量的高壓蓄電池和充電借口。

由于S500Hybrid應用了插電式混合動力驅動技術，混合動力車輛裝配了高壓系統電壓為140V。發動機電控燃油噴射系統和點火系統的能源管理模塊將高壓轉變為12V電壓。因此，電控燃油噴射系統和點火系統要通過傳動系統局域網與發電機進行通信。當發動機關閉時，12V電仍由高壓蓄電池供電，當發動機運轉時，有電機供電。如果電力電子控制單元提供的能量無法滿足現有能量要求，則發電機將開啟。

在傳動系統控制單元中有一個能源管理模塊，它負責協調混合動力系統的能量傳輸，并根據電氣因素創建蓄電池管理系統控制單元、電力電子控制單元和電動制冷劑壓縮機的接口，為此通過CAN網絡與所有相關控制單元傳送信息。傳動系統控制單元還要利用能量再生系統，通過CAN網絡與發動機控制單元進行通信。

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。在純電動模式下續駛里程為32公里。參考我國對于混合動力汽車的相關政策，在純電動模式下續航50km以上的插電式混合動力汽車才能拿到補貼來看，S500Hybrid的純電動模式并不能支持它長時間行駛。

1、發動機自動啟動/停止

1.1 發動機自動啟動

如果車輛無法完全以電動的方式傳輸全部牽引力能量，或者系統狀況發生變化，要求啟動發動機的情況下，發動機將自動啟動，自動啟動由發動機電控單元發出指令。

發動機電控單元連續進行系統診斷，并根據車輛狀況判斷是否啟動發動機。當車速大于160km/h、變速器油溫低于0℃、制動助力器中的真空不足、ESP不工作、高壓蓄電池電量過低、電動輔助變速器油泵供油壓力低、識別到駕駛員座椅未占用、冷卻液溫度過低無法調節車內溫度等情況出現時發動機將自動啟動。

如果在車輛靜止時發動機自動啟動，所需電機輸出力矩將由發動機電控單元進行計算。為防止發動機自動停止，及在發動機蓋打開的情況下發動機啟動，還通過CAN從發動機電控單元讀取發動機蓋的狀態信號。發動機電控單元通過CAN與變速器控制單元通信，促動濕式離合器，以便使離合器結合。

1.2 發動機自動停止

如果車輛所處狀況無需發動機啟動，且車輛所需動力可以由電動機提供，發動機自動停止。在發動機自動停止時，發動機電控單元在未斷電的情況下關閉。

在發動機工作過程中，發動機電控單元連續監測診斷，并評估發動機是否需要自動停止。在發動機自動停止之前，會監測變速器電動輔助油泵的狀態。

發動機關閉時，變速器電動輔助油泵確保液壓系統的供油壓力。如果車速低于160km/h、變速器油溫高于0℃、檔位范圍正常、制動助力器內具有充足的真空、ESP正常、發動機罩關閉、未發生碰撞、12V電源正常、高壓蓄電池的電量充足、自動變速器油壓力正常、駕駛員車門關閉、安全帶已扣上、車內溫度可通過發動機的冷卻液溫度進行調節等，發動機自動關閉。

2、混合動力系統工作模式

2.1 發電模式

圖1 發電

圖2 發動機驅動

蓄電池符號旁邊的百分比顯示高壓蓄電池當前的充電量，電動機以發電機模式運行，由發動機驅動產生的三相交流電，由電力電子控制單元轉換為直流電壓(高電壓)并將其存儲在高壓蓄電池中，如圖1所示。

2.2 發動機驅動模式

動力由發動機傳輸至后軸驅動車輛，該模式下全部動力由發動機提供，電機不參與驅動，如圖2所示。

2.3 發動機驅動并為電池充電

動力由發動機傳輸至后軸。發動機還將驅動電動機，產生的三相交流電由電力電子控制單元轉換為直流電壓(高電壓)，并將其存儲在高壓蓄電池中，如圖三所示。

圖3 發動機驅動并為電池充電

圖4 加速

2.4 加速模式

動力僅由發動機和電機傳輸至后軸。高壓蓄電池為電機提供電能。為此，電力電子控制單元將直流電壓(高電壓)轉換為三相交流電。電機通過產生扭矩做出反應，后者配合發動機的扭矩作用到傳動裝置上，如圖4所示。

2.5 再生制動模式

動力由后軸傳輸至電機。車輛動能由電機轉換為電能(三相交流電壓)。此電能由電力電子控制單元轉換為直流電壓(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

3、結束語

文章介紹了奔馳S500Hybrid的自動啟動和自動停止，以及混合動力系統工作模式。作為奔馳首款插電式混合動力汽車，盡管在“純電驅”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域引領新的潮流。

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

[2] 鄧文娟,謝冰.混合動力系統參數優化匹配研究[J].科學技術與工程,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學院汽車檢測與維修專業。基金項目：2016年度大學生科學研究與創業行動計劃項目—奔馳新能源汽車技術研究。