新款奔驰V213车型能源管理系统介绍

◆文/河南 王志力

车辆能源管理系统对车辆电能的提供和消耗进行管理，旨在确保所有的电气设备稳定供电。新款奔驰V213车型搭载了创新型的能源管理系统，既有前代车型优良特点的继承，又有新概念的延伸，能够让车主参与其中，为车主用车提供更多的保障。

能源管理系统涉及到以下部件：车载电网蓄电池(存储能量并在发动机关闭时供电)、车载电网蓄电池传感器(监测车载电网蓄电池的充电水平、电压、电流及温度)、发电机(能源产生)、ME控制单元(发电机管理)、前SAM控制单元(能源管理的主控单元)。

一、运输模式

车辆在出厂时，运输模式被激活(2012年6月起开始引入运输模式功能)，将整车设置为规定的特殊状态，车辆从工厂到销售店的整个过程中，运输模式都保持启用状态。直到交货检验并最终交付给终端车主为止。目的是为了减少运输损坏和事故、通过经过优化的能源管理系统对车载电网蓄电池进行最佳充电、避免对车内造成任何损坏和污染以及避免车内部件被盗等。

一旦车辆的总行驶里程超过350km，则运输模式自动停用且无法再次启用。达到该限制前，可在任何时候使用诊断电脑或按键组合停用运输模式并可用诊断电脑重新将其激活，如图1所示。当运输模式启用时，车载电网蓄电池相应的养护说明(如有必要)显示在仪表盘上，以支持销售和物流流程。在车辆运输期间，会随时明确地提供能源管理系统确定的车载电网蓄电池的状态，并且不需要使用任何额外的测量仪表。

图1 运输模式实际值

处于运输模式时会执行以下功能限制：车速限制为40km/h，前排乘客侧车门、后车门及行李厢盖(尾门)被锁止，禁用车顶开启功能(装配全景滑动天窗或滑动天窗的车辆)，在点火开关打开且发动机关闭的情况下，车辆处于静止状态超过10s时，则促动喇叭，可以通过将钥匙转至电路15R或通过启动发动机关闭喇叭，限制车外照明功能：车灯旋转开关的位置被忽略，在发动机运转的情况下，行车灯持续开启，远光灯不工作，仪表盘上显示启用的运输模式，并可能显示Battery OK(蓄电池正常)，Charge Battery(给蓄电池充电)，Replace Battery(更换蓄电池)。确定可用的蓄电池剩余使用寿命，生成有关蓄电池养护的说明，停用舒适性用电设备(例如收音机、座椅加热)等。

二、发动机运转时的能量管理

1.确定车载电网蓄电池的充放电水平

发动机运转时能源管理可确保车载电气系统的稳定性以及车载电网蓄电池均匀的充放电。如果同时使用多个用电设备，则可能出现过载，从而必须由车载电网蓄电池进行缓冲，如果这种过载情况持续时间较长或如果车载电网蓄电池的充电能力较低则可能会出现不良的充放电比例。如果车载电气系统持续过载，则发动机运转时的能源管理功能促进发动机的动力输出，还会减少舒适性用电设备，以使车载电网蓄电池电荷平衡。

车载电网蓄电池的状态由蓄电池传感器来监测，蓄电池传感器计算车载电网蓄电池的电压、电流和温度相关参数。车载电网蓄电池的充放电水平是当前电量与最大可存储电量的比率，基于内阻计算而来，可利用此数值与蓄电池容量一起计算车载电网蓄电池中存储的电量。

2.对车载电网蓄电池进行充电

对车载电网蓄电池充电需要确定规定的电压，根据不同的因素，规定电压由发电机管理系统确定，或通过特定温度充电特性确定，启动发动机后会进行快速高压充电，直至在车载电网蓄电池上检测到足够高的充电量。执行快速充电的充电电压为15V，充电时间可能为20s至1h，之后会利用与温度相关的特性或发电机管理功能。发电机管理系统降低充电电压至12.8V，以及发动机处于减速模式时可以进行再生制动(能量回收)。发动机管理启用时，打开一个前车门以及车速为0，发电机管理功能会切换至跨接启动模式，同时，发电机电压持续增加至14.3V。仅当车速大于0时，跨接启动模式才会取消。当进行较长时间的下坡行驶时，会进行紧急切断，以免由于长时间的减速燃油切断而导致车载电网蓄电池过度充电，此紧急切断功能会在电压较高且耗电量较低的情况下停用再生制动。如果车载电网蓄电池完全充满电(例如在寒冷天气或长距离的下坡行驶之后)，则电压会进一步降低，以使蓄电池恢复至80%的最佳充电水平。

3.减少用电设备

如果无法进一步提供所要求的电量输出，能源管理方法则通过切断舒适性功能降低车载电气系统的负载，这可以防止车载电网蓄电池出现明显负向充放电的情形，继而可以保持发动机的启动性能。当能够再次提供稳定车载电气系统电压所需的电量输出时，舒适功能重新启用。

车载电气系统电压降至12.2V以下时，或达到最大放电电流时(装配锂离子启动机蓄电池)，会启用减少用电设备功能。主要用电设备的耗电量在发动机启动20s后会降低，如果降低耗电量后情况保持不变，每过1s就会减小下一个用电设备的耗电量。左前可逆式安全带紧急收紧器和右前可逆式安全带紧急收紧器具有非常大的启动和工作电流，因此，当触发可逆式安全带紧急收紧器时，在最大约2s内会降低一些高功率用电设备的耗电量或者切断用电设备，以便降低车载电气系统的负载。

当车载电气系统的电压稳定且高于13.5V时，或未达到允许放电电流时，降低功率或减少用电设备功能会被反序取消，两次撤销之间的等待时间为1s。

三、发动机关闭时的能源管理

发动机关闭时的能源管理可确保车载电气系统的稳定性以及车辆停驻时发动机的启动性能。此功能集成在前SAM控制单元中，用于延长车载电网蓄电池的使用寿命，为此，常用舒适功能或用电设备被关闭。发动机关闭时的能源管理包括减少用电设备(停用舒适性功能)，深度放电保护等功能。

1.减少用电设备(停用舒适性功能)

如果车载电气系统的电压降至11.8V以下，则前SAM控制单元会激活用电设备减少功能(关闭舒适性功能)。前SAM控制单元通过车内控制器区域网络(CAN)将用电量降低或切断用电设备的请求发送至与车内控制器区域网络(CAN)连接的相应控制单元。前SAM控制单元还将此请求通过电子点火开关控制单元，底盘FlexRay，传动系统控制单元和车内控制器区域网络发送至ME控制单元。前SAM控制单元还将此请求通过车内控制器区域网络(CAN)，电子点火开关控制单元和用户界面控制器区域网络(CAN HMI)发送至主机。

即使车载电气系统的电压稳定大于11.8V时，降低输出功率或停用用电设备也不会被取消，仅在发动机启动后再次取消降低输出功率或切断用电设备功能。

2.深度放电保护

深度放电保护可防止车载电网蓄电池在车辆处于静止状态时过度放电。这确保发动机长期或在增加空载电流时保持稳定。此外，也会最大程度降低由故障部件导致的硬件复位所产生的空载电流增加。该功能集成在前SAM控制单元(能源管理)和电子点火开关控制单元(关闭和安全性)中。

蓄电池传感器通过蓄电池传感器局域互联网(LIN)与前SAM控制单元通信。如果车载电网蓄电池的充电量降至稳定限值以下或者检测到过大的空载电流，则前SAM控制单元会在5min之后按开启方向促动发动机舱预熔保险丝盒(F32/3)中的蓄电池断开开关继电器(K57/4)。前SAM控制单元会事先通过车内控制器区域网络(CAN)发送一条信号作为提前切断通知，此信号与所有通过30t供电的控制单元相关，然后关闭所有通过30t供电的用电设备。

如果蓄电池断开开关继电器由于空载电流过大而开启，则电子点火开关控制单元会在经过规定的时间后按关闭方向促动蓄电池断开开关继电器，然后电路30t上所有的用电设备重新供电，短时开启蓄电池断开开关继电器可能导致空载电流用电设备复位，如果空载电流仍然过高，则蓄电池断开开关继电器开启并再次关闭，最多两次，如果空载电流仍然过高，则蓄电池断开开关继电器永久保持断开。

四、手动模式(待机模式)

用户可以自己通过在COMAND显示屏上操作(图2)，手动断开蓄电池断开开关继电器(图3)，这样车辆存放时间就会变的更长，对于长时间不使用车辆的用户提供了便利。需要注意的是无论是自动断开模式还是手动断开模式，只要按下遥控器或改变点火开关的位置，蓄电池断开开关继电器就会重新闭合。蓄电池断开开关继电器保持开启后，车辆的相关功能(如车辆的防盗系统、拖车保护和车内活动检测系统等)都会受到限制。

图2 蓄电池电量不足时无法进入待机模式

图3 进入待机模式