奔驰新能源汽车技术应用简介

朱春红，宋建桐，李婕，梁时光

（北京电子科技职业学院，北京 100176）

随着汽车保有量的快速增长，人民的生活水平不断提高，但这同时也给人们提出了新的挑战[1]。在能源消耗方面，我国已成为世界上仅次于美国的石油消费第二大国家[2]，公路交通领域的石油消耗量占全球总消耗量的 42%[3]。在环境污染方面，北京和上海的空气污染物中，有66.7%的CO排放，68. 4%的HC排放和46%的NOx排放来自于机动车[3]。

高速增长的汽车工业与汽车保有量使能源与环境面临着严峻挑战，面对能源安全、环境污染和全球气候变暖的紧迫形势，节能减排已成为汽车产业的首要任务，发展节能与新能源汽车也成为汽车工业的战略方向和重要战略举措[4]。截止2017年12月，我国的汽车保有量已经超过了2亿，全国已登记的新能源汽车保有量达144万辆。截止2016年11月底，北京市新能源汽车保有量达9.1万辆。2017年北京市新能源汽车指标额度为6万，在刚刚结束的2017年度首次摇号，为通过审核的40328新能源汽车申请个人配置指标。随着大量新能源汽车支持政策的出台，新能源汽车产业及市场得到了快速发展，预计到2020年全国新纯电动汽车和插电式混合动力汽车保有量将达500万辆[5]。

1 新能源汽车的定义

新能源汽车的概念是针对于传统能源汽车而言的，其发展时间短，因此并没有特别明确的定义。按照定义的范围，可以将新能源汽车分为广义新能源汽车和狭义新能源汽车两种。使用非柴油、汽油等传统燃料作为动力来源的汽车称之为广义的新能源汽车，涉及市面上出现的全部新型动力汽车，如纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车、以及以甲醇、乙醇、天然气、液化石油气、生物柴油等代用燃料作为动力来源的汽车。狭义的新能源汽车是以广义的新能源汽车为基础，并在此基础上进行了详细的分类。

新能源汽车定义在中国有一个不断变化的过程，中国新能源汽车的定义和包括的车辆类型逐渐由模糊变得清晰，也变得更科学与规范。我国相关的政策与法律法规也对新能源汽车进行了界定。在“十五”期间，根据“863”计划电动汽车重大专项主要政策，在2001年有了电动汽车名词，包括混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车。“十一五”期间，根据“863”计划节能与新能源汽车重大专项的主要政策，在2006年有了节能与新能源汽车名词。国家发改委于2007年10月17日出台了我国首部关于新能源汽车的法规——《新能源汽车生产准入管理规则》，明确的将新能源汽车定义为“新能源汽车系指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料而采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车（BEV，包括太阳能汽车）、燃料电池电动汽车（FCEV）、氢发动机汽车、其它新能源（如高效储能器、二甲醚）汽车等。”2009年7月1日由工业和信息化部制定并正式实施的《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》中沿用了《新能源汽车生产准入管理规则》对新能源汽车的定义。国务院于2012年6月28日出台的《节能与新能源汽车产业发展规划（2012-2020年）》中，对我国新能源汽车重新定义为“新能源汽车是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，本规划所指新能源汽车主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车及燃料电池汽车。节能汽车是指以内燃机为主要动力系统，综合工况燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。”2017年1月工信部出台《新能源汽车生产企业及产品准入管理规则》将新能源汽车定义为“是指采用新型动力系统，完全或主要依靠新型能源驱动的汽车，主要包括插电式混合动力（含增程式）汽车、纯电动汽车和燃料电池电动汽车等。”

2 插电式混合动力汽车

插电式混合动力（Plug-in Hybrid Electric Vehicle，PHEV）是指可以使用家用电源插座（如110V/220V电源）对混合动力系统中电池充电的汽车。从混合比的角度来看，PHEV是介于全混合动力与纯电动车之间的车型。目前，插电式混合动力电动汽车成为了混合动力汽车的一个发展方向。PHEV是在传统混合动力汽车的基础上开发出来的一种新型新能源汽车，由于PHEV能从电力网获得电能可依赖动力电池驱动汽车，可以认为是一种由混合动力汽车向纯电动汽车发展的过渡产品，相比于传统的发动机汽车和一般混合动力汽车，PHEV的经济性得到了进一步提高，尾气排放也更少。同时，小功率发动机的配备使PHEV在电池电量低时可以使用发动机驱动汽车继续行驶，这样就克服了纯电动汽车续航里程不足的难题。

图1 S500插电混合动力基本组成

3 奔驰S500插电混合动力汽车

2014年9月，奔驰推出S级的第三款混合动力车型S 500 Plug-In Hybrid（S500插电混合动力），该款混合动力系统在原基础上，首次采用外接插电对锂离子高电压动力电池进行充电。奔驰S400 HYBRID和S300 BlueTEC HYBRID 混合动力汽车的动力电池只可在制动、滑行时或通过内燃机由电动机进行充电，而 S500 Plug-In Hybrid 新型动力电池不但容量增大了10倍，而且可以通过外接电源对其进行充电，在纯电动模式下可行驶30公里左右[6]。

图2 驱动电机

奔驰S500 Plug-In Hybrid的基本组成如图1所示。其发动机采用奔驰 M276.8六缸涡轮增压发动机，最大功率245kW，扭矩480Nm。7速自动变速器采用带扭转减震器的湿式离合器，在纯电动模式下，采用电动辅助油泵提供压力驱动换挡元件以及润滑。动力电机为永磁同步电机，其额定功率为85kW，最大扭矩为340Nm，重37.6kg，电动机位于变速器与发动机之间的离合器上，电动机的转子通过支架与离合器的输出端相连，如图2所示。在变速器进行维修时，最后需对其进行绝缘测试。DC/DC转换器可将直流高压电转变为12V直流电。动力电池位于后备箱内，其结构如图3所示，由120个单体电池串联而成，容量为22Ah，额定电压396V，最高电压432V，重量为114kg，电池包括3个可更换的保险丝。充电装置位于行李箱内，可将充电桩或者家用交流电转变为直流电，为高压动力电池进行充电，其最大充电功率为3.6kW，最大充电电流为16A。S500 Plug-In Hybrid还可以通过单相充电电缆使用家用插座或者公共充电桩来进行充电。车辆的充电装置供电插座位于右后尾灯下方的后保险杠上。

图3 高压动力电池

4 结束语

传统的混合动力汽车主要来依靠行驶时发动机产生的能量和制动时回收的能量，这种能量将转化为电能对车辆动力电池进行充电，而插电式混合动力系统在以上两种充电方式的基础上，增加了通过外接电源进行充电，其介于纯电动和常规混合动力汽车之间，在一定里程内采用纯电动模式，超过规定里程外时采用混合动力模式，它的续航里程可以与常规车型一样。在纯电动汽车续驶里程问题解决之前，其作为过渡产品，具有较大优势。目前国内外各大汽车厂商均对其已经开展了大量的研究与推广工作。

[1] 窦慧莉.电控喷射稀燃天然气发动机的关键技术研究[D].吉林大学, 2006.

[2] 秦鹤年,郑鹏宇.车用气体燃料的发展现状及展望[J].中国汽车工程学会汽车燃料与润滑油分会第 15 届年会论文集, 2012.

[3] 陈金柱,张春化,廖均智.电控天然气/柴油双燃料发动机的开发[J].长安大学学报(自然科学版), 2010(5):99-102.

[4] 么居标,宋建桐,吕江毅,等.基于CAN通信的轮毂电机电动汽车液晶仪表设计[J].小型内燃机与车辆技术, 2017(04):31-35.

[5] 梁时光,朱春红,李婕,等.基于生命周期的新能源汽车的评价研究[J].河南科技, 2014(15):212-213.

[6] 陈鸣洲,夏征,付贻玮,等.奔驰S500Hybrid混合动力汽车技术特点[J].汽车实用技术, 2017(1):1-2.