奔馳新能源汽車技術應用簡介

朱春紅，宋建桐，李婕，梁時光

（北京電子科技職業學院，北京 100176）

隨著汽車保有量的快速增長，人民的生活水平不斷提高，但這同時也給人們提出了新的挑戰[1]。在能源消耗方面，我國已成為世界上僅次于美國的石油消費第二大國家[2]，公路交通領域的石油消耗量占全球總消耗量的 42%[3]。在環境污染方面，北京和上海的空氣污染物中，有66.7%的CO排放，68. 4%的HC排放和46%的NOx排放來自于機動車[3]。

高速增長的汽車工業與汽車保有量使能源與環境面臨著嚴峻挑戰，面對能源安全、環境污染和全球氣候變暖的緊迫形勢，節能減排已成為汽車產業的首要任務，發展節能與新能源汽車也成為汽車工業的戰略方向和重要戰略舉措[4]。截止2017年12月，我國的汽車保有量已經超過了2億，全國已登記的新能源汽車保有量達144萬輛。截止2016年11月底，北京市新能源汽車保有量達9.1萬輛。2017年北京市新能源汽車指標額度為6萬，在剛剛結束的2017年度首次搖號，為通過審核的40328新能源汽車申請個人配置指標。隨著大量新能源汽車支持政策的出臺，新能源汽車產業及市場得到了快速發展，預計到2020年全國新純電動汽車和插電式混合動力汽車保有量將達500萬輛[5]。

1 新能源汽車的定義

新能源汽車的概念是針對于傳統能源汽車而言的，其發展時間短，因此并沒有特別明確的定義。按照定義的范圍，可以將新能源汽車分為廣義新能源汽車和狹義新能源汽車兩種。使用非柴油、汽油等傳統燃料作為動力來源的汽車稱之為廣義的新能源汽車，涉及市面上出現的全部新型動力汽車，如純電動汽車、混合動力汽車、燃料電池汽車、以及以甲醇、乙醇、天然氣、液化石油氣、生物柴油等代用燃料作為動力來源的汽車。狹義的新能源汽車是以廣義的新能源汽車為基礎，并在此基礎上進行了詳細的分類。

新能源汽車定義在中國有一個不斷變化的過程，中國新能源汽車的定義和包括的車輛類型逐漸由模糊變得清晰，也變得更科學與規范。我國相關的政策與法律法規也對新能源汽車進行了界定。在“十五”期間，根據“863”計劃電動汽車重大專項主要政策，在2001年有了電動汽車名詞，包括混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車。“十一五”期間，根據“863”計劃節能與新能源汽車重大專項的主要政策，在2006年有了節能與新能源汽車名詞。國家發改委于2007年10月17日出臺了我國首部關于新能源汽車的法規——《新能源汽車生產準入管理規則》，明確的將新能源汽車定義為“新能源汽車系指采用非常規的車用燃料作為動力來源（或使用常規的車用燃料而采用新型車載動力裝置），綜合車輛的動力控制和驅動方面的先進技術，形成的技術原理先進、具有新技術、新結構的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車（BEV，包括太陽能汽車）、燃料電池電動汽車（FCEV）、氫發動機汽車、其它新能源（如高效儲能器、二甲醚）汽車等。”2009年7月1日由工業和信息化部制定并正式實施的《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》中沿用了《新能源汽車生產準入管理規則》對新能源汽車的定義。國務院于2012年6月28日出臺的《節能與新能源汽車產業發展規劃（2012-2020年）》中，對我國新能源汽車重新定義為“新能源汽車是指采用新型動力系統，完全或主要依靠新型能源驅動的汽車，本規劃所指新能源汽車主要包括純電動汽車、插電式混合動力汽車及燃料電池汽車。節能汽車是指以內燃機為主要動力系統，綜合工況燃料消耗量優于下一階段目標值的汽車。”2017年1月工信部出臺《新能源汽車生產企業及產品準入管理規則》將新能源汽車定義為“是指采用新型動力系統，完全或主要依靠新型能源驅動的汽車，主要包括插電式混合動力（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池電動汽車等。”

2 插電式混合動力汽車

插電式混合動力（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）是指可以使用家用電源插座（如110V/220V電源）對混合動力系統中電池充電的汽車。從混合比的角度來看，PHEV是介于全混合動力與純電動車之間的車型。目前，插電式混合動力電動汽車成為了混合動力汽車的一個發展方向。PHEV是在傳統混合動力汽車的基礎上開發出來的一種新型新能源汽車，由于PHEV能從電力網獲得電能可依賴動力電池驅動汽車，可以認為是一種由混合動力汽車向純電動汽車發展的過渡產品，相比于傳統的發動機汽車和一般混合動力汽車，PHEV的經濟性得到了進一步提高，尾氣排放也更少。同時，小功率發動機的配備使PHEV在電池電量低時可以使用發動機驅動汽車繼續行駛，這樣就克服了純電動汽車續航里程不足的難題。

圖1 S500插電混合動力基本組成

3 奔馳S500插電混合動力汽車

2014年9月，奔馳推出S級的第三款混合動力車型S 500 Plug-In Hybrid（S500插電混合動力），該款混合動力系統在原基礎上，首次采用外接插電對鋰離子高電壓動力電池進行充電。奔馳S400 HYBRID和S300 BlueTEC HYBRID 混合動力汽車的動力電池只可在制動、滑行時或通過內燃機由電動機進行充電，而 S500 Plug-In Hybrid 新型動力電池不但容量增大了10倍，而且可以通過外接電源對其進行充電，在純電動模式下可行駛30公里左右[6]。

圖2 驅動電機

奔馳S500 Plug-In Hybrid的基本組成如圖1所示。其發動機采用奔馳 M276.8六缸渦輪增壓發動機，最大功率245kW，扭矩480Nm。7速自動變速器采用帶扭轉減震器的濕式離合器，在純電動模式下，采用電動輔助油泵提供壓力驅動換擋元件以及潤滑。動力電機為永磁同步電機，其額定功率為85kW，最大扭矩為340Nm，重37.6kg，電動機位于變速器與發動機之間的離合器上，電動機的轉子通過支架與離合器的輸出端相連，如圖2所示。在變速器進行維修時，最后需對其進行絕緣測試。DC/DC轉換器可將直流高壓電轉變為12V直流電。動力電池位于后備箱內，其結構如圖3所示，由120個單體電池串聯而成，容量為22Ah，額定電壓396V，最高電壓432V，重量為114kg，電池包括3個可更換的保險絲。充電裝置位于行李箱內，可將充電樁或者家用交流電轉變為直流電，為高壓動力電池進行充電，其最大充電功率為3.6kW，最大充電電流為16A。S500 Plug-In Hybrid還可以通過單相充電電纜使用家用插座或者公共充電樁來進行充電。車輛的充電裝置供電插座位于右后尾燈下方的后保險杠上。

圖3 高壓動力電池

4 結束語

傳統的混合動力汽車主要來依靠行駛時發動機產生的能量和制動時回收的能量，這種能量將轉化為電能對車輛動力電池進行充電，而插電式混合動力系統在以上兩種充電方式的基礎上，增加了通過外接電源進行充電，其介于純電動和常規混合動力汽車之間，在一定里程內采用純電動模式，超過規定里程外時采用混合動力模式，它的續航里程可以與常規車型一樣。在純電動汽車續駛里程問題解決之前，其作為過渡產品，具有較大優勢。目前國內外各大汽車廠商均對其已經開展了大量的研究與推廣工作。

[1] 竇慧莉.電控噴射稀燃天然氣發動機的關鍵技術研究[D].吉林大學, 2006.

[2] 秦鶴年,鄭鵬宇.車用氣體燃料的發展現狀及展望[J].中國汽車工程學會汽車燃料與潤滑油分會第 15 屆年會論文集, 2012.

[3] 陳金柱,張春化,廖均智.電控天然氣/柴油雙燃料發動機的開發[J].長安大學學報(自然科學版), 2010(5):99-102.

[4] 么居標,宋建桐,呂江毅,等.基于CAN通信的輪轂電機電動汽車液晶儀表設計[J].小型內燃機與車輛技術, 2017(04):31-35.

[5] 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.

[6] 陳鳴洲,夏征,付貽瑋,等.奔馳S500Hybrid混合動力汽車技術特點[J].汽車實用技術, 2017(1):1-2.