奔驰GLC 350e混合动力驱动系统介绍

◆文/山东 张学忠 刘春晖

全新奔驰GLC中提供了一套插电式混合动力系统(PLUG-IN HYBRID)即奔驰GLC 350e。混合动力车的识别特征在于尾门上的附加字母“e”。混合动力驱动系统可实现连接充电插座而对高电压蓄电池进行外部充电(图1)。组合式驱动系统由排量1 993mL的4缸汽油发动机M274 E20 DEH LA与电动机构成，其相关参数如表1所示。

一、智能混合动力(HYBRID)

智能混合动力(Intelligent HYBRID)是针对混合动力车辆的智能运行策略。为了在行驶过程中以最高能效利用高电压蓄电池的电能，智能混合动力会提前考虑行进路线和交通状况。

1.预判功能

预判功能需要使用跨系统的各种信息。车辆提供的预判功能包括：预判驾驶策略、雷达辅助型能量回收、基于里程的运行策略以及油门踏板触觉反馈。

2.预判驾驶策略

跟随前方行驶的车辆行驶时，升挡限制会被触发，即阻止松开油门踏板后升挡。例如当有一辆速度更快的车辆经过时，随后可以更优挡位进行加速。由此可避免松开油门踏板时升挡以及踩下油门踏板时降挡。如果无法超车，通过发动机推力扭矩会形成更大的车辆减速度。驾驶员必须略微制动，以避免碰撞前车。预判驾驶策略的目标是提升驾乘舒适性并优化车辆灵敏度。该功能在所有驾驶模式中均保持激活，但具体设计存在差异。相应的转速阈值根据各驾驶模式进行调整匹配。

3.雷达辅助型能量

回收车辆能耗通过雷达辅助型能量回收功能得到优化。电量可行驶距离凭借强度更大、时间更长的能量回收以及滑行模式进一步提升。通过在超速运行模式下对车距及车速调节提供的支持，有助于提高舒适性。

当未识别到前方行驶车辆、前方行驶车辆距离过远以及前方行驶车辆正在加速等条件下不执行雷达辅助型能量回收，当接近速度较慢的车辆时，本车会因能量回收而发生减速。

4.基于里程的运行策略

如图2所示，驾驶员可为其行驶里程手动选择不同的PLUGIN运行模式，由此可以规定希望在哪里以电动方式行驶，或者高电压蓄电池的电量应在什么时候耗尽。基于路段的运行策略会替驾驶员决定运行模式的顺序以获得最佳行驶里程。其中运行模式的选择并非完全取决于事件，而是要同时考虑怎么使用电能以降低消耗。

在城市以外行驶时，基于路段的运行策略根据需要有可能较少使用电能。除此之外，电量可通过推迟加载点进行有针对性的调节，以满足剩余里程。驾驶室管理和数据系统以及联网功能(COMAND online)的数据和辅助性用电器的负荷，是路线能量评价的基础。充电控制和功率许可之后会根据能量评价做出相应调整。

5.加速踏板触觉反馈

触觉加速踏板可帮助驾驶员实现经济而舒适的驾驶方式，其结构如图3所示。为此提供有电动(E-MODE)运行模式中的可变压力点以及经济驾驶模式下的双脉冲。触觉加速踏板中能够感觉到的压力点，代表着当时可提供的最大电动行驶功率。当触觉加速踏板越过压力点被继续踩下时，内燃机便会接通。

当车速高于前方行驶车辆时，驾驶员会获得松开触觉加速踏板的建议。该建议通过触觉油门踏板中能够感觉到的双脉冲表示。内燃机可关闭并与传动系统断开。车辆切换为滑行模式或者基于雷达的能量回收模式。在个性化驾驶模式中，双脉冲可以接通或关闭。双脉冲的触发取决于行驶速度、与前方行驶车辆的距离以及与前方行驶车辆的相对速度。

二、混合动力功能

静默启动、电动行驶、ECO自动启停功能、能量回收、滑行和雷达辅助型能量回收、超加速以及高电压蓄电池外部充电等混合动力功能属于基本功能。

1.静默启动

混合动力车辆通过钥匙操纵可进行纯电动行驶。当运行策略判断纯电动行驶无法再满足驾驶员需求时，内燃机便会启动。功率需求通过油门踏板模块识别。静默启动要取决于车外温度和内燃机的工作温度。它不会对车内空间的加热舒适性产生限制，或者给排放带来不利影响。仪表盘中的就绪(READY)显示，代表着混合动力系统已准备就绪。

起步与低负荷行驶视运行策略而定，有可能以纯电动方式或者结合内燃机共同完成。高负荷或满负荷加速时，电动机会提供额外的加速度。

2.电动行驶

基于高电压蓄电池较大的容量，纯电动行驶的里程大约可以达到30km。纯电动行驶时的最高车速约为140km/h。

当电动机的功率不足以再满足需求时，内燃机便会接入。该过程发生基于达到极限车速、猛烈加速、功率要求高以及高电压蓄电池电量状态低于极限值等条件。接合自动变速器中的湿式离合器之前，车辆电子系统会同步内燃机和电动机的转速。接入过程十分平稳，不会令驾驶员察觉到。

除此之外还有其他一些运行情况，例如接通空调器或者在较低的车外温度下对车辆进行加热时，内燃机也会自动启动或者不关闭。

3.ECO自动启停功能

ECO自动启停功能会在车辆静止时关闭内燃机。电动真空泵建立制动系统必要的真空度。转向系和制冷剂压缩机同样以电动方式运行。因此即使关闭内燃机也同样能实现最佳的空调舒适性。在某些特定的运行条件下，例如运动或运动增强驾驶模式中，ECO自动启停功能会被停用。当高电压蓄电池的电量低于特定值时，ECO自动启停功能同样也会停用。

4.能量回收

能量回收对于能耗降低的作用很大。在所有超速运转阶段中，内燃机始终关闭，同时牵引功率被电动机的充电扭矩所取代。混合动力车辆减速时，有可能出现三种不同的运行状态：

(1)以纯滑行减速度滑行时能量已回收，之后电动机作为发电机运行。回收的能量存储在高电压蓄电池中。

(2)轻踩制动踏板时，车辆在电动机的作用下减速更猛，同时能量回收提高。

(3)猛踩制动踏板时，车轮制动器也会用于车辆减速。在该运行情况下，两套系统共同运行。

5.滑行和雷达辅助型能量回收

舒适驾驶模式下车速低于130km/h或者经济驾驶模式下车速低于160km/h时，可实现滑行运行状态。经济驾驶模式下为协助雷达辅助型能量回收，回收能量会降至最低。其间内燃机同样保持关闭状态。能量回收显示降至最小值。在该运行状态下，能量转化为更高的滑行速度和/或更长的滑行里程。这一点在较长的下坡路段中或预见要接近交通信号灯/路口时具有优势。相比其他传统车辆，本车滑行更自由，减速也没那么猛烈。如果要求通过制动器实现更高的减速度，则雷达辅助型能量回收将会关闭，同时牵引扭矩和回收扭矩自动重新提供。

6.超加速

电动机在超加速模式下会为内燃机提供支持，以便尽快实现要求的标准扭矩，特别是在低转速条件下。这时超加速模式的持续时间和强度要取决于高电压蓄电池的电量。内燃机拥有一个改进型传统启动机，无需通过车辆的动能牵引启动。灵敏度由此能够显著提高。

7.高电压蓄电池外部充电

高电压蓄电池可连接充电站和家用插座充电。

三、运行模式

如图4 所示，驾驶员可通过下部控制板选择混合动力(HYBRID，预设)、E模式、E-SAVE以及充电等运行模式。

1.混合动力

混合动力(HYBRID)为预设运行模式。在该运行模式中，车辆根据情况由内燃机或电动机驱动。为实现最大的车辆加速度，电动机会通过超加速效果对内燃机提供支持。

2.E模式

电动(E-MODE)运行模式可实现纯电动行驶。其中触觉加速踏板会通过可察觉的压力点发出内燃机接通信号。越过压力点之后，内燃机才会启动。

3.E-SAVE

该运行模式下，高电压蓄电池当前的电量将得到保持。运行期间只会从高电压蓄电池中提取几乎不改变其绝对电量的电能。

4.充电

在充电(CHARGE)运行模式下，高电压蓄电池在行驶期间通过内燃机充电。为确保持续的充电过程，车辆不会通过纯电动行驶等方式从高电压蓄电池中提取电能。高电压蓄电池充满电后，车辆将立即自动切换为省电(E-SAVE)运行模式。

四、操作和显示方案

1.电量可行驶距离

如图5所示，该显示用于告知驾驶员以纯电动方式能够行驶多少里程。

2.运行模式显示

如图6所示，借助该项显示，驾驶员可持续了解当前处于混合动力(HYBRID)、电动(E-MODE)、省电(E-SAVE)和充电(CHARGE)中的哪种运行模式之下。

3.混合动力驱动准备就绪显示

如图7所示，就绪(READY)显示亮起表示车辆准备就绪。

4.能量回收制动系统警告灯

如图8所示，该警告灯表示能量回收制动系统发生故障。此时未通过回收功能回收能量。

5.电动机功率显示

如图8所示，E-Drive区域显示的是电动机的电动驱动功率。随着踩踏油门踏板的压力增大，显示朝红色区域逐渐变为实心。达到红色区域时内燃机启动。绿色区域显示回收的功率，它以电能形式存储在高电压蓄电池中。当达到最大值时，行车制动器将被激活。

五、充电和充电时间

1.高电压蓄电池的充电方式

如图9所示，高电压蓄电池可通过集成在后部保险杠中的车辆插座连接充电站和家用插座充电。

2.充电装置

充电装置位于车尾的多功能凹槽中，用于控制充电过程。充电装置针对短路、极性错接以及电压过高的情况设有相应保护措施。同时为了保护蓄电池，充电系统会对电压、电荷量和充电时间进行监控。注意：内燃机在充电(Charge)运行模式下会对高电压蓄电池进行充电。

3.通过家用插座进行充电(模式2)的充电电缆

如图10所示，单相充电电缆拥有两种长度规格，符合各国特有标准，放置在行李箱内的一个包装袋内。不同充电方式的充电参数如表2所示。

充电电缆含有一个缆上控制及保护装置(IC-CPD)。为了满足IEC61851所规定的安全要求，在此集成了一个故障电流保护开关，并为功率设置集成了一个通信装置(PWM模块)。固定集成在充电电缆内的IC-CPD用于接通车辆插接口和基础设施之间的功率触点，并将充电电流上限通报给车辆。发生故障或停电时，为保护用户和电动车辆，充电过程会立即中断。充电电缆在车辆发出电压请求时，才会接通车辆插接口和安全插头之间的功率触点，这样，未插入的插头上便没有电压。

4.用于公共充电站的充电电缆(模式3)

该单相充电电缆符合国家特有的标准，可作为特殊装备订购，有两种长度可选。充电电缆模式3(图11)可在车辆和符合IEC61851标准的充电基础设施，即所谓的“电动车辆供电设备”(EVSE)之间建立连接。EVSE中集成有故障及过载电流保护装置、切断装置以及一个专用的充电插座。充电电缆包含电缆最大载流量的电阻设码，以及位于车辆和基础设施侧的标准化插头触点。充电站在接到车辆的电压请求后，才会接通大功率触点。因此，未插上的车辆或充电站插接口上是没有电压的。通过表2可以看出，规定的充电时间取决于所使用的充电方式，同时受所使用的充电电缆影响。

六、发动机防盗锁止

为防止在充电过程中或者插上充电电缆后车辆被盗走，当识别到充电电缆插头(图12)已插上时(接近状态=ON/SNA)发动机防盗锁止会被激活，同时仪表盘会发出相应的警告信息。这时发动机防盗锁止根据车速以2种方式实施：在行驶过程中(v＞5km/h)识别出充电电缆插头被插上。

如果在行驶过程中(v＞5km/h)识别到误以为插上的充电电缆插头(接近状态=ON)，或者因充电装置损坏而识别到替代值(接近状态=SNA)，则在挂入行驶挡位“P”之后才会激活发动机防盗锁止功能。在静止状态下(v＞5km/h)识别出充电电缆插头被插上。

如果在行驶挡位“P”下或在v＜5km/h时识别出充电电缆插头被插上(接近=ON)，立即激活防溜车功能。如果充电装置损坏，则会形成替代值(接近=SNA)。在这种情况下，需在挂入行驶挡位“P”后，才能激活防溜车功能。

注意：接近触点可识别出车辆的或充电桩的插接口是否已插。此外还可通过一个电阻识别出充电电缆的最大载流量的设码。

如果充电电缆在充电过程结束后无法从充电插座(图13)上拔下(发生故障)，则可通过应急解锁拉线对电动解锁装置的伺服电机进行解锁。应急解锁拉线位于行李箱内右侧尾灯之下。拉动机械式应急解锁装置的应急解锁拉线可转动机械式应急解锁装置的转盘，从而将充电电缆插头解锁。

七、7速自动变速器

如图14所示，GLC 350e 4MATIC配有7速自动变速器(7G-TRONIC)并针对插电式混合动力(Plug-IN HYBRID)驱动方案进行了匹配。为此变速器拥有一个电动辅助油泵。电动辅助油泵可建立必要的油压，负责在发动机关闭时润滑换挡元件和轴承。此外电动机也位于变速器内。

变速器组成组件包括：1.湿式离合器，带扭转减震器；2.油泵，用于产生必要的机油压力以及保证换挡元件及轴承润滑；3.电动辅助泵；4变速器机油冷却系统，用于优化短时间散热；5.变速器外壳，带有变速器机械部件(行星齿轮组、驻车止动爪机械机构、多片式离合器和多片式制动器)；6.电气控制单元(集成电动液压式驻车止动爪操纵机构)；7.电动机。

注意：为了能在变速器内进行维修，必须通过电动机的安装和拆卸步骤，用拉拔器将定子拔出。