Fahrbetrieb Funktion

GF08.30-P-2002GRH

Fahrbetrieb Funktion

25.3.15

MOTOR

276.821 im TYP 166

Fahrbetrieb

Das Fahrzeug fährt abhängig von der Leistungsanforderung, dem Ladezustand der Hochvoltbatterie (A100g1) und dem gewählten Betriebsmodus rein elektrisch. Bei entsprechend hoher Leistungsanforderung wird der Verbrennungsmotor mittels eines eigens für Hybrid-Antriebe mit direkt einspritzenden Ottomotoren entwickelten Verfahrens gestartet und dann durch eine fahrzustandsabhängige Ansteuerung der Nasskupplung (NAK) schnell und komfortabel zugeschaltet. Das Mercedes-Benz Startverfahren nutzt hierbei eine Kombination aus einer geeigneten Ansteuerung des Starters und dem so genannten Direktstart von direkt einspritzenden Ottomotoren, bei dem durch gezielte Einspritzungen und Zündungen der Start optimiert wird.

Dies und das gleichzeitige Zusteuern der Nasskupplung mit entsprechender zusätzlicher Beschleunigungswirkung auf den startenden Verbrennungsmotor ermöglicht dem Hybrid-Fahrzeug einen gegenüber konventionellen Startverfahren äußerst schnell ablaufenden Start. Dieses optimierte Startverfahren stellt eine schnelle Anbindung des Antriebs aus dem Elektrobetrieb sicher.

Der verschiedenen Fahrzustände während des Fahrbetriebs werden unterschieden in:

 Hybridbetrieb

 Elektrobetrieb

 Rekuperation

 Boost-Modus

Hybridbetrieb

Im Hybridbetrieb dient der Verbrennungsmotor als Hauptantriebsquelle und die Elektrische Maschine (A79/1) wird im generatorischen Betrieb zur Versorgung der bordeigenen Energieverbraucher wie Klimaanlage und Steuergerät DC/DC-Wandler (N83/1) oder zum Entladen bzw. Nachladen der Hochvoltbatterie genutzt. Erst bei starker Beschleunigung unterstützt die Elektrische Maschine den Verbrennungsmotor im so genannten Boost-Modus und sorgt damit für maximale Leistung und Drehmoment auf dem Niveau eines 8-Zylinder-Motors.

Abhängig von der Leistungsanforderung des Antriebs und der Bordnetzverbraucher sowie vom Ladezustand der Hochvoltbatterie wird der Verbrennungsmotor jedoch abgestellt, um wiederum zum Elektrobetrieb zurückzukehren.

Elektrobetrieb

Wann immer das Fahrprogramm bzw. der Betriebsmodus den Elektrobetrieb zulässt, der Ladezustand der Hochvoltbatterie hoch genug ist, die Drehmomentanforderung des Fahrers rein elektrisch erfüllt werden kann und keine Diagnose oder kein Systemfehler den Elektrobetrieb verhindern, wird dieser Betriebszustand eingenommen. Dabei wird die Nasskupplung geöffnet und der Verbrennungsmotor vom Steuergerät ME abgeschaltet, wenn bestimmte Voraussetzungen erfüllt sind.

Rekuperation

Bei den Hybrid-Fahrzeugen wurde das Premium ESP® System so modifiziert, dass beim rekuperativen Bremssystem im fehlerfreien Betrieb die hydraulische Verbindung zwischen Hauptbremszylinder und Hinterachsen-Bremskreis über ein im ESP® System integrierten Trennventil gesperrt wird. Das heißt, die Hinterachse kann entweder über die Elektrische Maschine oder die Hydraulikeinheit gebremst werden.

Beim Rekuperativen Bremsen wird ein Teil oder bei geringem Bremsen das gesamte Bremsmoment von der Elektrischen Maschine generatorisch erzeugt. Mit der dabei erzeugten elektrischen Energie wird die Hochvoltbatterie aufgeladen.

Boost-Modus

Im Boost-Modus unterstützt die Elektrische Maschine den Verbrennungsmotor, um schnellstmöglich das angeforderte Solldrehmoment zu erreichen oder um das Antriebsmoment bei maximal erreichtem Verbrennungsmotordrehmoment zu verstärken.

Dauer und Intensität des Boost-Modus sind hierbei abhängig vom Ladezustand der Hochvoltbatterie und der Stellung des Fahrpedals. Beim Boost-Modus während des Anfahrens erfolgt ein Drehzahlangleich zwischen Verbrennungsmotor und Elektrischer Maschine über die entsprechende Ansteuerung der Nasskupplung.

Betriebsmodi und Fahrprogramme

Um das Fahrzeug nach dem Bedarf des Fahrers und des Fahrprofils in optimaler Weise zu nutzen, stehen dem Fahrer vier Fahrprogramme und vier Betriebsmodi zur Verfügung, welche er manuell auswählen kann.

Über den Fahrprogrammregler (N72/4s1) können folgende vier Fahrprogramme gewählt werden:

 Fahrprogramm Comfort

 Fahrprogramm Sport

 Fahrprogramm Glätte

 Fahrprogramm Individual "ECO"

Fahrprogramm Comfort

Über den Fahrprogrammregler wird das Standardfahrprogamm Comfort ausgewählt. Das Fahrprogramm Comfort stellt das Standardprogramm dar, welches die Agilität des PLUG-IN HYBRID Fahrzeugs mit dem kultivierten Komfort einer Luxuslimousine perfekt in Einklang bringt. Ein reiner Elektrobetrieb ist möglich.

Fahrprogramm Sport

Durch Auswahl des Fahrprogramms Sport gewinnt die sportliche Ausprägung des Antriebsstrangs die Oberhand. Das Getriebeprogramm tendiert zu niedrigeren Gängen und sorgt so für eine drehfreudigere Antriebscharakteristik. Außerdem wird auf Elektrobetrieb verzichtet und die dadurch verfügbare elektrische Energie in maximaler Weise für den elektrisch unterstützenden Boost-Modus eingesetzt. Das Fahrprogramm Sport ist fest mit dem Hybridbetrieb verknüpft.

Fahrprogramm Glätte

Durch Auswahl des Fahrprogramms Glätte erhält der Fahrer ein optimiertes Fahrverhalten auf glatten oder schneebedeckten Straßen. Ein reiner Elektrobetrieb ist möglich.

Fahrprogramm Individual "ECO"

Über den Fahrprogrammregler wird das Fahrprogramm Individual ausgewählt. Es erscheint im Audio-/COMAND-Display (A40/8) das Menü für die Einstellung des Fahrprogramms Individual. Die Auswahl des Fahrprogramm Individual "ECO" erfolgt über das Untermenü "Antrieb" durch die Audio/COMAND Bedieneinheit (A40/9). Anschließend wird im Untermenü "Antrieb" die Fahrprogramm-Individualisierung "ECO" ausgewählt. Die Fahrprogramm-Individualisierung „ECO" steht für eine weiterführende Verbrauchseinsparung im Segelmodus in Verbindung mit den im weiteren Verlauf beschriebenen ECO-Assistenzsystemen.

Segelmodus

Im Fahrprogramm Individual "ECO" wird das Schubmoment während des Elektrobetriebs auf ein Minimum reduziert, was einen maximalen Segelmodus ermöglicht. Dadurch kann das Fahrzeug beim Lösen des Fahrpedals eine weitere Wegstrecke rollend zurücklegen.

Starkes Bremsen nach einem längeren Segelmodus oder ein zu früh beginnender Segelmodus mit anschließendem erneuten Unterstützen durch den Verbrennungsmotor wirken sich nachteilig aus. Aus diesem Grund wurde ein haptisches Fahrpedal für das ECO-Assistenzsystem verbaut.

Unter Verwendung der im Fahrzeug verbauten Radarsensorik werden der Abstand und die Geschwindigkeit zum vorausfahrenden Fahrzeug erkannt. In dem Augenblick, in dem das Lösen des Fahrpedals zu einem verbrauchsoptimalen Angleichen der Geschwindigkeit an ein vorausfahrendes Fahrzeug führt, greift der ECO-Assistent ein. Durch einen spürbaren Doppelimpuls im haptischen Fahrpedal erhält der Fahrer eine Empfehlung zum Lösen des Fahrpedals. Sobald das Fahrpedal gelöst wird, wird bei verfügbarem Elektrobetrieb der Verbrennungsmotor abgeschaltet, über die Nasskupplung vom Antriebsstrang abgekoppelt und das Fahrzeug wechselt in den Segelmodus.

Verringert das vorausfahrende Fahrzeug seine Geschwindigkeit oder wird aufgrund anderer Einflüsse der Abstand kleiner, setzt die radarbasierte Schubregelung ein. Durch eine Anpassung des Schubmoments der Elektrischen Maschine wird der Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug der Fahrsituation entsprechend angeglichen.

Die nachfolgende Tabelle gibt einen Überblick darüber, welcher Betriebsmodus im jeweiligen Fahrprogramm wählbar ist und wie die Antriebsleistung erzeugt wird.

Betriebsmodi	Antriebsleistung	Fahrprogramm Individual "ECO"	Comfort	Sport	Glätte
HYBRID	Verbrennungsmotor + Elektrische Maschine	Wählbar	Wählbar	Wählbar	Wählbar
E-MODE	Elektrische Maschine	Wählbar	Wählbar	Nicht wählbar, Verbrennungsmotor läuft	Wählbar
E-SAVE	Verbrennungsmotor	Wählbar	Wählbar	Nicht wählbar, Verbrennungsmotor läuft	Wählbar
CHARGE	Verbrennungsmotor	Wählbar	Wählbar	Nicht wählbar, Verbrennungsmotor läuft	Wählbar

ECO-Assistenzsystemen

Über die Taste Auswahl Betriebsart (N72/1s16) können per Tastendruck folgende vier Betriebsmodi gewählt werden:

 HYBRID

 E-MODE

 E-SAVE

 CHARGE

 Während sich durch die Fahrprogramme Comfort, Sport, Glätte und Individual "ECO" im Wesentlichen das Fahrverhalten einstellen lässt, bieten die Betriebsmodi die Möglichkeit, auf die Nutzung der elektrischen Energie und damit auf den Ladezustand der Hochvoltbatterie unmittelbar Einfluss zu nehmen.

Der Status der Taste Auswahl Betriebsart wird vom Bedienfeld Fahrprogramme eingelesen und über den CAN-Verbund zum Kombiinstrument und zum Steuergerät Antriebsstrang weitergeleitet. Das Steuergerät Antriebsstrang stellt den Betriebsmodus ein und das Kombiinstrument zeigt den eingestellten Betriebsmodus an.

HYBRID

Der Betriebsmodus HYBRID stellt den Standardmodus dar. Er bietet in den Fahrprogrammen Comfort und Individual "ECO" den Hybridbetrieb mit ladezustandsabhängigem Fahranteil Elektrobetrieb und maximalem Zustartkomfort durch Vorhalt einer entsprechenden Leistungsreserve für die Elektrische Maschine. Bei gewähltem Fahrprogramm Individual "ECO" und aktiver Zielführung ist in diesem Modus das streckenbasierte Energiemanagement aktiv.

Streckenbasiertes Energiemanagement

Die verschiedenen manuell wählbaren Betriebsmodi werden vom Fahrer genutzt, da er seine Fahrstrecke kennt und weiß, wo er elektrisch fahren möchte und wann die Hochvoltbatterie entladen sein soll.

Das streckenbasierte Energiemanagement nimmt diese zwei Wünsche auf und verknüpft sie mit dem Komfort, dass dem Fahrer die Entscheidung für die streckenoptimale Abfolge der Betriebsmodi unter Berücksichtigung von Kartendaten abgenommen wird.

Die Wahl des Betriebsmodus erfolgt dabei nicht rein ereignisorientiert, sondern auch unter folgenden Berücksichtigungen:

 Der Einsatz elektrischer Energie wirkt sich in Abhängigkeit der Strecke unterschiedlich verbrauchsmindernd aus.

 Der Einsatz elektrischer Energie für den Elektrobetrieb in der Stadt stellt einen hohen emotionalen Mehrwert für den Fahrer dar.

Außerstädtisch kann das streckenbasierte Energiemanagement bedarfsweise weniger elektrische Energie einsetzen und den Ladezustand der Hochvoltbatterie zusätzlich durch Lastpunktverschiebung gezielt auf die verbleibenden Streckenabschnitte einstellen.

Folgende Grundlagen sind für die energetische Bewertung der Route und somit für die Ladesteuerung und Leistungsfreigabe notwendig:

 COMAND Online

 Aktuelles Fahrzeuggewicht

 Fahrverhalten (Fahrzeuggeschwindigkeit, Bremsverhalten)

 Nebenverbraucherlast

 Abbiegewahrscheinlichkeit

Im Fahrprogramm „Sport“ wird auf maximale Agilität gesetzt und neben den Änderungen in der Fahrstufenwahl des Getriebes und der Auslegung der Fahrpedalkennlinie auf jeglichen Elektrobetrieb verzichtet sowie die Boost-Leistung erhöht.

Ansteuerung des Hybridantriebssystems

1	Anhebung des Ladezustandes der Hochvoltbatterie gegenüber manuellem Energiemanagement
2	Reiner Elektrobetrieb in der Stadt
3	Automatischer Wechsel des Energiemanagements
A	Fahrt über Land
B	Fahrt in der Stadt
C	Fahrt über Land
D	Ankunft am Ziel
SOC	Ladezustand der Hochvoltbatterie

P08.30-2100-74

E-MODE

Der Betriebsmodus E-MODE steht für maximalen Elektrobetrieb. Um dem Fahrer ein bequemes Verbleiben im Elektrobetrieb zu ermöglichen, wird das haptische Fahrpedal mit Druckpunkt aktiviert. Hierbei wird ein spürbarer Druckpunkt kurz vor der Anforderung eines Zustarts des Verbrennungsmotors über das Fahrpedal ausgegeben. Der Zustart wird erst nach dem Überdrücken des Druckpunktes ausgeführt.

E-SAVE

Im Betriebsmodus E-SAVE wird der Ladezustand der Hochvoltbatterie, der bei Aktivierung des Betriebsmodus gespeichert wurde, gehalten. Ein Teil des Elektrobetriebs wird weiterhin zugelassen. Ein Abstellen des Verbrennungsmotors in Stillstand oder in Schubphasen, zur Vermeidung des Leerlaufverbrauchs, wird dadurch weiterhin ermöglicht. Es wird lediglich so viel Energie aus der Hochvoltbatterie entnommen, dass der Ladezustand nicht unter den gesetzten Wert fällt.

CHARGE

Im Betriebsmodus CHARGE wird die Hochvoltbatterie im Fahrbetrieb durch Auflastung des Verbrennungsmotors moderat aufgeladen. Um einen kontinuierlichen Ladebetrieb sicherzustellen, wird hier auf jeglichen Elektrobetrieb und auf den Boost-Modus verzichtet. Sobald die Hochvoltbatterie vollständig aufgeladen ist, wird automatisch in den Betriebsmodus E-SAVE gewechselt.

Der Fahrbetrieb des Hybridantriebssystems und die dabei aktiven Teilfunktionen sind in den folgenden Dokumenten beschrieben:

 Schubbetrieb Funktion

 Fahrzustände Hybridantriebssystem Funktion

 Automatischer Motorstopp Funktion

 Automatischer Motorstart Funktion

 Drehmomentkoordination Hybridantriebssystem Funktion

 Überwachung Hybridantriebssystem Funktion

 Rekuperatives Bremsen Funktion

	Schubbetrieb Funktion		GF08.30-P-2004GRH
	Fahrzustände Hybridantriebssystem Funktion		GF08.30-P-2005GRH
	Automatischer Motorstopp Funktion		GF08.30-P-3001GRH
	Automatischer Motorstart Funktion		GF08.30-P-3002GRH
	Drehmomentkoordination Hybridantriebssystem Funktion		GF08.30-P-4001GRH
	Überwachung Hybridantriebssystem Funktion		GF08.30-P-5001GRH
	Rekuperatives Bremsen Funktion		GF42.22-P-1010GRH
	Übersicht Systembauteile Hybridantriebssystem		GF08.30-P-9999GRH