新款奔馳V213車型能源管理系統(tǒng)介紹

◆文/河南 王志力

車輛能源管理系統(tǒng)對車輛電能的提供和消耗進行管理，旨在確保所有的電氣設備穩(wěn)定供電。新款奔馳V213車型搭載了創(chuàng)新型的能源管理系統(tǒng)，既有前代車型優(yōu)良特點的繼承，又有新概念的延伸，能夠讓車主參與其中，為車主用車提供更多的保障。

能源管理系統(tǒng)涉及到以下部件：車載電網(wǎng)蓄電池(存儲能量并在發(fā)動機關閉時供電)、車載電網(wǎng)蓄電池傳感器(監(jiān)測車載電網(wǎng)蓄電池的充電水平、電壓、電流及溫度)、發(fā)電機(能源產生)、ME控制單元(發(fā)電機管理)、前SAM控制單元(能源管理的主控單元)。

一、運輸模式

車輛在出廠時，運輸模式被激活(2012年6月起開始引入運輸模式功能)，將整車設置為規(guī)定的特殊狀態(tài)，車輛從工廠到銷售店的整個過程中，運輸模式都保持啟用狀態(tài)。直到交貨檢驗并最終交付給終端車主為止。目的是為了減少運輸損壞和事故、通過經過優(yōu)化的能源管理系統(tǒng)對車載電網(wǎng)蓄電池進行最佳充電、避免對車內造成任何損壞和污染以及避免車內部件被盜等。

一旦車輛的總行駛里程超過350km，則運輸模式自動停用且無法再次啟用。達到該限制前，可在任何時候使用診斷電腦或按鍵組合停用運輸模式并可用診斷電腦重新將其激活，如圖1所示。當運輸模式啟用時，車載電網(wǎng)蓄電池相應的養(yǎng)護說明(如有必要)顯示在儀表盤上，以支持銷售和物流流程。在車輛運輸期間，會隨時明確地提供能源管理系統(tǒng)確定的車載電網(wǎng)蓄電池的狀態(tài)，并且不需要使用任何額外的測量儀表。

圖1 運輸模式實際值

處于運輸模式時會執(zhí)行以下功能限制：車速限制為40km/h，前排乘客側車門、后車門及行李廂蓋(尾門)被鎖止，禁用車頂開啟功能(裝配全景滑動天窗或滑動天窗的車輛)，在點火開關打開且發(fā)動機關閉的情況下，車輛處于靜止狀態(tài)超過10s時，則促動喇叭，可以通過將鑰匙轉至電路15R或通過啟動發(fā)動機關閉喇叭，限制車外照明功能：車燈旋轉開關的位置被忽略，在發(fā)動機運轉的情況下，行車燈持續(xù)開啟，遠光燈不工作，儀表盤上顯示啟用的運輸模式，并可能顯示Battery OK(蓄電池正常)，Charge Battery(給蓄電池充電)，Replace Battery(更換蓄電池)。確定可用的蓄電池剩余使用壽命，生成有關蓄電池養(yǎng)護的說明，停用舒適性用電設備(例如收音機、座椅加熱)等。

二、發(fā)動機運轉時的能量管理

1.確定車載電網(wǎng)蓄電池的充放電水平

發(fā)動機運轉時能源管理可確保車載電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及車載電網(wǎng)蓄電池均勻的充放電。如果同時使用多個用電設備，則可能出現(xiàn)過載，從而必須由車載電網(wǎng)蓄電池進行緩沖，如果這種過載情況持續(xù)時間較長或如果車載電網(wǎng)蓄電池的充電能力較低則可能會出現(xiàn)不良的充放電比例。如果車載電氣系統(tǒng)持續(xù)過載，則發(fā)動機運轉時的能源管理功能促進發(fā)動機的動力輸出，還會減少舒適性用電設備，以使車載電網(wǎng)蓄電池電荷平衡。

車載電網(wǎng)蓄電池的狀態(tài)由蓄電池傳感器來監(jiān)測，蓄電池傳感器計算車載電網(wǎng)蓄電池的電壓、電流和溫度相關參數(shù)。車載電網(wǎng)蓄電池的充放電水平是當前電量與最大可存儲電量的比率，基于內阻計算而來，可利用此數(shù)值與蓄電池容量一起計算車載電網(wǎng)蓄電池中存儲的電量。

2.對車載電網(wǎng)蓄電池進行充電

對車載電網(wǎng)蓄電池充電需要確定規(guī)定的電壓，根據(jù)不同的因素，規(guī)定電壓由發(fā)電機管理系統(tǒng)確定，或通過特定溫度充電特性確定，啟動發(fā)動機后會進行快速高壓充電，直至在車載電網(wǎng)蓄電池上檢測到足夠高的充電量。執(zhí)行快速充電的充電電壓為15V，充電時間可能為20s至1h，之后會利用與溫度相關的特性或發(fā)電機管理功能。發(fā)電機管理系統(tǒng)降低充電電壓至12.8V，以及發(fā)動機處于減速模式時可以進行再生制動(能量回收)。發(fā)動機管理啟用時，打開一個前車門以及車速為0，發(fā)電機管理功能會切換至跨接啟動模式，同時，發(fā)電機電壓持續(xù)增加至14.3V。僅當車速大于0時，跨接啟動模式才會取消。當進行較長時間的下坡行駛時，會進行緊急切斷，以免由于長時間的減速燃油切斷而導致車載電網(wǎng)蓄電池過度充電，此緊急切斷功能會在電壓較高且耗電量較低的情況下停用再生制動。如果車載電網(wǎng)蓄電池完全充滿電(例如在寒冷天氣或長距離的下坡行駛之后)，則電壓會進一步降低，以使蓄電池恢復至80%的最佳充電水平。

3.減少用電設備

如果無法進一步提供所要求的電量輸出，能源管理方法則通過切斷舒適性功能降低車載電氣系統(tǒng)的負載，這可以防止車載電網(wǎng)蓄電池出現(xiàn)明顯負向充放電的情形，繼而可以保持發(fā)動機的啟動性能。當能夠再次提供穩(wěn)定車載電氣系統(tǒng)電壓所需的電量輸出時，舒適功能重新啟用。

車載電氣系統(tǒng)電壓降至12.2V以下時，或達到最大放電電流時(裝配鋰離子啟動機蓄電池)，會啟用減少用電設備功能。主要用電設備的耗電量在發(fā)動機啟動20s后會降低，如果降低耗電量后情況保持不變，每過1s就會減小下一個用電設備的耗電量。左前可逆式安全帶緊急收緊器和右前可逆式安全帶緊急收緊器具有非常大的啟動和工作電流，因此，當觸發(fā)可逆式安全帶緊急收緊器時，在最大約2s內會降低一些高功率用電設備的耗電量或者切斷用電設備，以便降低車載電氣系統(tǒng)的負載。

當車載電氣系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定且高于13.5V時，或未達到允許放電電流時，降低功率或減少用電設備功能會被反序取消，兩次撤銷之間的等待時間為1s。

三、發(fā)動機關閉時的能源管理

發(fā)動機關閉時的能源管理可確保車載電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及車輛停駐時發(fā)動機的啟動性能。此功能集成在前SAM控制單元中，用于延長車載電網(wǎng)蓄電池的使用壽命，為此，常用舒適功能或用電設備被關閉。發(fā)動機關閉時的能源管理包括減少用電設備(停用舒適性功能)，深度放電保護等功能。

1.減少用電設備(停用舒適性功能)

如果車載電氣系統(tǒng)的電壓降至11.8V以下，則前SAM控制單元會激活用電設備減少功能(關閉舒適性功能)。前SAM控制單元通過車內控制器區(qū)域網(wǎng)絡(CAN)將用電量降低或切斷用電設備的請求發(fā)送至與車內控制器區(qū)域網(wǎng)絡(CAN)連接的相應控制單元。前SAM控制單元還將此請求通過電子點火開關控制單元，底盤FlexRay，傳動系統(tǒng)控制單元和車內控制器區(qū)域網(wǎng)絡發(fā)送至ME控制單元。前SAM控制單元還將此請求通過車內控制器區(qū)域網(wǎng)絡(CAN)，電子點火開關控制單元和用戶界面控制器區(qū)域網(wǎng)絡(CAN HMI)發(fā)送至主機。

即使車載電氣系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定大于11.8V時，降低輸出功率或停用用電設備也不會被取消，僅在發(fā)動機啟動后再次取消降低輸出功率或切斷用電設備功能。

2.深度放電保護

深度放電保護可防止車載電網(wǎng)蓄電池在車輛處于靜止狀態(tài)時過度放電。這確保發(fā)動機長期或在增加空載電流時保持穩(wěn)定。此外，也會最大程度降低由故障部件導致的硬件復位所產生的空載電流增加。該功能集成在前SAM控制單元(能源管理)和電子點火開關控制單元(關閉和安全性)中。

蓄電池傳感器通過蓄電池傳感器局域互聯(lián)網(wǎng)(LIN)與前SAM控制單元通信。如果車載電網(wǎng)蓄電池的充電量降至穩(wěn)定限值以下或者檢測到過大的空載電流，則前SAM控制單元會在5min之后按開啟方向促動發(fā)動機艙預熔保險絲盒(F32/3)中的蓄電池斷開開關繼電器(K57/4)。前SAM控制單元會事先通過車內控制器區(qū)域網(wǎng)絡(CAN)發(fā)送一條信號作為提前切斷通知，此信號與所有通過30t供電的控制單元相關，然后關閉所有通過30t供電的用電設備。

如果蓄電池斷開開關繼電器由于空載電流過大而開啟，則電子點火開關控制單元會在經過規(guī)定的時間后按關閉方向促動蓄電池斷開開關繼電器，然后電路30t上所有的用電設備重新供電，短時開啟蓄電池斷開開關繼電器可能導致空載電流用電設備復位，如果空載電流仍然過高，則蓄電池斷開開關繼電器開啟并再次關閉，最多兩次，如果空載電流仍然過高，則蓄電池斷開開關繼電器永久保持斷開。

四、手動模式(待機模式)

用戶可以自己通過在COMAND顯示屏上操作(圖2)，手動斷開蓄電池斷開開關繼電器(圖3)，這樣車輛存放時間就會變的更長，對于長時間不使用車輛的用戶提供了便利。需要注意的是無論是自動斷開模式還是手動斷開模式，只要按下遙控器或改變點火開關的位置，蓄電池斷開開關繼電器就會重新閉合。蓄電池斷開開關繼電器保持開啟后，車輛的相關功能(如車輛的防盜系統(tǒng)、拖車保護和車內活動檢測系統(tǒng)等)都會受到限制。

圖2 蓄電池電量不足時無法進入待機模式

圖3 進入待機模式