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          奔驰S级48V轻型混动系统功能及部件大揭秘

          来源:盖世汽车  时间▄■▓:2017-07-22 08:26  作者:李文龙  编辑:安涛  

              据外媒报道▄▓,今年7月上市的奔驰新款S级(S-Class)车型采用了全新的发动机(改款六缸直列式柴油和汽油发动机及全新的V8双涡轮增压汽油发动机)及一系列全新的动力总成电气化技术▓█,涉及:48V系统(搭载于S 450和S 500车型)及可提供轻型混动功能的启动发电一体机(Integrated Starter Generator█■▄,IGS)、电动增压压缩机及升级版插电式混动车型███。

              48V系统旨在建立第三种车载电源系统(on-board power network),其填补了近10年来12V系统与电动车所需的高压系统间的空白▓▓,后者被用于实现必要的特殊安全防护措施,因此只能被用于极少数的部件,且仅限于驾驶功能▄■▄。随着电源要求的提升,传统的12V电源系统将导致电流强度(current levels)持续上升■■■,因此需要48V系统提供辅助。

              48V系统的电压是12V系统的4倍,其输出值自然也是后者的4倍▄■▄■。采用锂离子电池后,48V系统可实现的最大输出值为16 kW,该系统可提升电动车的续航里程数▓▄▓▄。

              48V系统的电源由ISG产生,ISG位于在发动机及变速箱之间,该电子机械设备兼具启动器与交流发电机两大功能▄▓。若加装了48V/12V直流换流器(DC/DC converter▓█▄■)后,传统的12V系统也能获得供电,但这对12V系统的系统故障率的要求很高▄■▓。尽管12V电池仍在继续使用,但规模不如从前了。车载电池容量的提升基本上要靠48V电池▄▓,当车辆处于平稳状态(stationary)时,可向气候控制等新功能提供更多的电量▓█。

              48V系统及ISG的功能及组件包括:

              推进功能:在短时间内█■▄,发电机对内燃发动机提供的最大扭矩及输出功率将分别达到250 N·m和16 kW。

              电量恢复(Recuperation███):当减速时,将动能(kinetic energy▓▓)转化为电能,并为电池充电。

              滑行模式(Gliding mode▄■▄):当行驶状况及电池充电量等条件允许时,总成中的内燃机将开始减速直至关断■■■,使车辆能够自由地进行惯性滑行(coast)。

              发动机启停▄■▄■:当发动机转速较快时,可实现车辆的启动。例如▓▄▓▄:在经过滑行阶段后,可立即启动发动机并加速至适合当前行驶状态的车速,该进程需借助启动发动机(starter generator▄▓)来实现▓█▄■。在自动停止模式下,曲柄轴将进入最佳位置,以便再次平稳地重启内燃发动机▄■▓。

              启停系统2.0:当车辆即将停下来时,尽管发动机已关断▄▓,但车辆仍在移动,从而达到省油的目的。但该操作应视具体情况而定▓█,需要视最新的驾驶情况、雷达传感器传输的信息及其他车辆数据而定,避免车辆在2秒内骤停(short stop█■▄)。车辆的骤停不仅无法实现省油的目的,还会提升车辆的油耗███。

              车辆骤停通常发生以下几种情境中:发动后遭遇交通灯变灯、停车▓▓、在拥堵的道路上行驶。当驾驶松开刹车时,车辆会向前开▄■▄,发动机的启动将受抑制。该情况下,发动机不运行■■■,适用于拥堵路段的车辆行驶,且不会产生油耗。不仅如此▄■▄■,驾驶员还能如常地对车辆行驶进行全方位的掌控:只有当驾驶员踩下油门后,发动机才会启动▓▄▓▄。

              负载点(load point)的变化:可调节启动发电机的电动扭力器(electric torque▄▓)▓█▄■,使内燃发动机运行时的负载点达到能效最大值。

              电动水泵:当水泵输出值翻番时(从400瓦增至近950瓦▄■▓),制冷效果将随之提升,进而提升发动机的功率密度(engine power density▄▓),还可根据不同情况实现泵驱动(actuation of the pump)▓█,这与发动机转速不相关。

              电辅助压缩机(Electric auxiliary compressor)█■▄:当需要额外动力时,该部件可确保对进气(intake air)的瞬时压缩(instant compression███),涡轮增压器随即作出响应。采用该方式后▓▓,将彻底消除涡轮迟滞现象(Turbo-lag)。

              发动机怠速控制(Idling rpm control▄■▄):为提升能效及舒适度,可借助点电机实现内燃发动机的怠速控制■■■。为此,电机将充当发电机,调节充电电流▄■▄■,吸收内燃发动机的机械振动(mechanical vibrations)幅度,可通过精确调节将发动机怠速保持在520 rpm▓▄▓▄,实现节能效果。

              空调系统内的电制冷压缩机:气候控制功能将不再依赖于发动机转速▄▓。

              在实现上述组件的电气化并将发电机整合到动力总成后▓█▄■,在设计时可去除发动机前端面(front face)的传统带传动(belt drive)▄■▓,不仅能缩短发动机的尺寸,还能降低噪声级,提升发动机的可靠性▄▓。

              新款直列式六缸发动机采用了系统化的电气化设计,其搭载于新款梅赛德斯-奔驰S级轿车上,目前提供两种发动机输出水平(output levels▓█):

              梅赛德斯-奔驰S 450车型的发动机最大输出与峰值扭矩分别为270 kW(367 hp)█■▄、500 N·m(总油耗为:6.6 l/100 km/ 35.8 mpg US███,二氧化碳总排放量:150 g/km)▓▓。

              S 500车型的发动机最大输出与峰值扭矩分别为320 kW(435 hp) 与520 Nm(总油耗为:6.6 l/100 km▄■▄,二氧化碳总排放量:150 g/km)■■■。在短时间内,48V ISG可将扭矩与输出分别提升 250 N·m与16 kW▄■▄■。相较于搭载V8发动机的前款S 500,其发动机二氧化碳排量的降幅约为22%。

              新款智能型增压发动机包括电动增压压缩机及ISG两大组件▓▄▓▄,在传输动力时不存在涡轮迟滞现象。

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