奔驰紧凑型轿车的插电式混合动力
1?分类
奔驰为C、E、S级车，GLC和GLE SUV车开发了相应的插电式混合动力系统。该系统的技术核心是布置在内燃机和9速自动变速器(9G-Tronic)之间的混合动力装置，它在最小的结构空间内集成了变矩器、分离离合器和大功率驱动电机。它的输出功率是90？KW，扭矩440？N m，应用的13.5？KW·h电池能保证50左右？km续航里程37？一个h的Li-NMC电芯组成一个电池模块，连接方式为1p100s (p代表并联，s代表串联，1p100s代表仅由100个电芯串联组成的电池模块，2p100。
自2019年款起，GLE SUV上的蓄电池配备了2p100s蓄电池模块，该模块采用43？一个h电芯要达到32.2？KW·h电能容量，那么该车的电动续航里程约为100？公里.通过使用两个并联的电池支路来提高电流负载能力，电功率可以增加到100？千瓦.模块化动力总成系统的标准部件可以选择多少台内燃机:a 155？kW？4缸2.0？l汽油发动机(M274)，一台270？kW？6缸3.0？l汽油机(M276)和a 143？kW？4缸2.0？l柴油发动机(OM654)。
2?混合动力系统独有的车辆集成
奔驰在开发其MFA2前驱模块化车辆平台时，从概念设计阶段就考虑了集成混合动力系统所需的预载。要实现这些目标，不仅要尽可能地封闭在常规驱动的基本车内，还要继承现有混合动力系统的高压部件。因此，制定了全面优化的总体布局方案，以提供更高的有效功率。
集成混合动力的目标是在传统动力系统的基础上，尽可能保持周围的外围设备不变，从而固定8速双离合变速箱(8F-DCT)的位置，将发动机横向移动48.6？以获得安装P2混合动力装置的位置。为了在概念设计阶段确定正确的方式，工程师在设计纵向间距时，已经考虑了混合动力系统的横向装配，包括装配所需的自由空间和发动机工作时的振动。
通过移动发动机，可以腾出集成系统标准部件的电力电子设备所需的结构空间(图1)。这个位置优化了结构空间的利用，这个中心位置除了保持12？v .蓄电池的位置，以尽量减少车辆线束的变化。
在常规驾驶方案中，后轮轴的前排或后排座椅底座下良好的防撞结构空间被油箱填满，但在插电式混合动力方案中，这种结构空间的形状和尺寸允许集成高压电池(图2和表1)，从而继承了系统标准组件的外壳。额外的钢护板用作车底护板来保护外部零件。对于插电式混合动力汽车，大约有130？车辆质量的58%分配到前轴，42%分配到后轮轴。通过在后轮轴使用扭力梁悬挂，35？l容量油箱位置。如果使用混合动力特有的钢制压力罐，即使长时间使用也能满足燃油蒸气排放法规的要求。
应用现有的高压电池，集成在车辆地板下，会导致车辆尾部的排气管无法采用常规方向。如果采用车辆前端的创新排气装置，那么废气将通过尾部消声器被引回到电池的前方，并在车辆中部合适的位置排出。在这种情况下，电池可以成功地集成到车辆的电池盒中。在车辆中使用催化转换器和汽油发动机微粒捕集器可以满足当前的欧6d废气排放标准。
插电式混动方案的充电插座布置在右侧C柱。汽车交流和DC充电器就在附近(行李箱储物面下方)。由于混动车独特的后垂度和优化的包装，310？l的后备箱容积。
低速范围内电动工况行驶时，全球法规要求其满足一定的噪声标准，以保证行人的安全。为此使用了两个扬声器，可以在车外产生噪音，而这种名牌设计保证了车内的低噪音。前置或后置扬声器可以根据车辆行驶方向发出更高的音量，使车内外都能获得一致的音响效果。
3?插电式混合动力
奔驰公司将紧凑型车路段使用的混合动力设计为P2并联混合动力(图3)，使用M282 4缸1.4？l汽油发动机，其最大功率为118？千瓦，扭矩250？n·m .通过采用较小的85mm缸心距和三角形气缸盖的设计方案，并经过不断优化，这种发动机获得了紧凑的整体尺寸和较轻的重量。这款发动机采用了部分集成的排气歧管、可变气门升程、电磁阀喷油器缸内直喷、颗粒捕集器和摩擦优化涂层气缸工作面，在技术上达到了世界领先的技术水平。对M282传统车型进行了改进，使用了停缸技术，但在插电式混合动力汽车上取消了这项技术。原因是这种动力技术在部分负荷的小型发动机上的应用会限制对噪声-振动-乘坐舒适性(NVH)特性的要求，在这种情况下，插电式混合动力汽车将率先在纯电动状态下行驶或调整负荷工作点。
混合动力运行的另一个特点是纯电动行驶时内燃机长时间停止。提高主轴承稳定性的聚合物涂层就是考虑到了这种情况，这种涂层增加了发动机频繁启动造成的整机耐久性损失。电机在整车处于电驱动状态下承担启动发动机的任务，因此可以取消小齿轮启动系统。除了优化舒适性，也是降低成本的重要功能模块。
奔驰新开发的插电式混合动力变速箱是基于8速双离合变速箱，开发模块化的基础变速箱，以获得更紧凑的混合动力系统。这种混合动力系统和新的车轴方案使其结构紧凑。在混合动力装置中，电动机、双离合器和分离离合器是集成的。电机转子内部装有一个磨损较小的湿式分离离合器，两个双离合器连接1/3/5/7的奇数档或R/2/4/6/8的偶数档。在两个分动箱中，可以分别预选下一个档位，然后通过接合一个离合器，分离另一个离合器，快速准确地进行换挡。这款变速箱辅助启动发动机的大速比跨度为8.81。
油冷多摩擦片离合器具有功能优势和快速准确的换档性能，其高耐热性提高了系统的可靠性，允许牵引高达1？600?千克拖车负载。这种混合动力系统在紧凑型车辆部分的尺寸比例由该值决定。齿轮箱中所需的冷却功率通过采用两个油泵的设计方案来实现。机械变速箱机油泵承担基本负荷，由此增加的整体式电机机油泵可以满足对冷却要求高的行驶工况，使发动机启动前就可以供给机油，控制线路驻车系统。
用75？千瓦功率和300？N·m扭矩的电机是纯电驱动和高动力驱动性能结合内燃机的关键(图4)。它被设计为具有最高效率和最佳功率和扭矩密度的永磁同步电机。基础齿轮箱的高刚度和磁体转子的倾斜布置有助于优化声学性能。
电池模块针对其工作容量和单位容量进行了优化。与现有的P2-90高压电池模块相比，紧凑型车辆部分的运行性能和功率要求允许调整电池单元技术，从而将电池容量增加到15.6？千瓦小时.这种电池的化学成分仍然是锂镍锰钴(锂-NMC)。当然，通过技术调整，电池容量可以从37？A. H .增加到43？一个h .配备外部冷却系统的电池外壳、两个电池模块的排列以及1p100s的连接方式，都与现有的高压电池等效，因此可以满足高工作容量和长使用寿命的发展目标。
在基本设备中，充电系统包括一个7.2？KW交流充电器(图5)，电池使用这种交流充电器不到2？h可以充满电，在家用电源插座上充电时长延长到7？h .充电功率24？KW DC充电器可作为专用设备，电池可在25？在分钟内将电源从10%充电至80%左右。用于对充电站充电的部件由现有模块承担。除了驱动部件，电动制冷剂压缩机和高压PTC加热器也由高压车载电网供电，在夏季和冬季为列车车厢提供空调，电动制冷剂压缩机还用于在DC充电过程中有效冷却电池。通过DC/DC转换器，它是12？五、转向助力泵和制动系统中的车载电网和真空泵，用于恢复能量供应。
4?驾驶程序和操作策略
收养新一代NTG？遥控技术采用了全新的驾驶程序逻辑，可用于调节电动、舒适、经济、运动驾驶程序和电池电量。因此，驾驶者可以根据需要使用纯电驱动，通过组合驱动激发动力驱动性能，或者优先使用内燃机驱动，以节省电驱动里程，例如。
与奔驰第三代混合动力一起开发了利用导航系统行驶路线数据的智能驾驶管理。在混合动力驱动程序中，根据预设的行驶速度曲线和路线布局，根据路线变化优化电动驱动、补充充电和换挡策略以及驱动部件的冷却策略。现在这种预测功能也可以用于紧凑型汽车中的插电式混合动力。
同样，A级车也可以使用环保节能优化(EC)助手，它可以根据预设的曲线、坡度、环形交通、交叉路口和限速提示驾驶员松开油门踏板，从而辅助驾驶员采用经济的驾驶模式，提高行驶路线中回收的能量。例如，由于行驶路线数据具有节能减速度，因此ECO assistant可以提前为驾驶员识别环形交通或弯道。相反，如果没有ECO辅助，这种速度差必须在明显更短的距离内消除，这样就会超过最高恢复功率，因此需要摩擦制动。
ECO assistant可以在保持机动性的同时调整能量回收系统，并使车辆减速以充分利用能量，而驾驶员可以在不操纵油门踏板的情况下将回收能量的强度调整到其预期的驾驶性能，并且可以通过方向盘旁边的控制手柄选择五个级别的回收能量，因此产生的减速度可以用于车辆的缓慢滑行和所谓的单踏板驾驶。
5?电力驱动的日常适用性
新A级车是第一款使用奔驰多媒体系统MBUX的车，该系统包含许多连接功能，如迪恩斯特？奔驰？我吗？充电(给我的奔驰汽车充电)(图6)。该功能优化了充电桩的搜索功能，可提供相应充电模式、预定充电地点、充电价格等在线信息。MBUX系统的自然通话功能，可以通过语音“您好，奔驰，正在寻找附近的充电桩”进行搜索，大部分充电桩都可以在MBUX的帮助下方便地被奔驰远程控制。我吗？允许APP移动应用或信息系统收费和付费。
日常行驶里程的评价通常倾向于短途驾驶，很少涉及长途驾驶(图7)。因此，使用插电式混合动力的有利因素是，大多数用户在日常生活中使用电力驱动，仅在长途行驶条件下使用内燃机，这样可以安装更小的电池，作为纯电池驱动的车辆使用，从而降低资源消耗和电池质量。日常持续使用电驱动程序会反馈到油门踏板特性曲线的设计中，选择只有在“自动行程开关”操作时，即踏板行程末端的压力点，才启动内燃机。
如果按照里程长度安排既不短途行驶也不长途行驶的日常里程，70的日常电动里程？公里日数大概是300？日/年。但要推导出电驱动的份额，就必须考虑充电性能、驾驶者的驾驶方式以及空调等辅助耗电设备。
6?摘要
紧凑车型路段使用的奔驰插电式混合动力将持续机动性与动态驾驶性能和舒适性相结合，以高电力和长电力行驶里程树立了日常电力驾驶适用性的标准，并以混合动力独有的MBUX服务提高使用舒适性，如搜索合适的可用充电桩或允许充电和支付。EQ-Power标志结合了所有这些特征，并表明其性能接近完全电气化的梅赛德斯-奔驰EQ标志。其总体方案具有智能车辆集成功能，并使用由现有混合动力模块组成的高压驱动组件，这使其能够应用于紧凑型车辆领域。
作者:[德]T.G？德克等人
整理:范强明？
编辑:伍斯特
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