Fahrbetrieb Funktion

Fahrbetrieb

Das Fahrzeug fährt abhängig von der Leistungsanforderung, dem Ladezustand der Hochvoltbatterie (A100g1) und der gewählten Betriebsart (Typ 222.163) rein elektrisch. Bei entsprechend hoher Leistungsanforderung wird der Verbrennungsmotor mittels eines eigens für Hybrid­Antriebe mit direkt einspritzenden Ottomotoren entwickelten Verfahrens gestartet und dann durch eine fahrzustandsabhängige Ansteuerung der Nasskupplung (NAK) schnell und komfortabel zugeschaltet. Das Mercedes­Benz Startverfahren nutzt hierbei eine Kombination aus einer geeigneten Ansteuerung des Starters (M1) 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 Hybrid­Fahrzeug 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

 Boost­Modus

Hybridbetrieb

Im Hybridbetrieb dienen der Verbrennungsmotor als Hauptantriebsquelle und die Elektrische Maschine (A79/1) wird im generatorischen Betrieb zur Versorgung der bordeigenen Energieverbraucher wie Klimaanlage und Steuergerät DC/DC­Wandler (N83/1) (Typ 222.163) oder zum Entladen bzw. Nachladen der Hochvoltbatterie genutzt. Erst bei starker Beschleunigung unterstützt die Elektrische Maschine den Verbrennungsmotor im so genannten Boost­Modus und sorgt damit für maximale Leistung und Drehmoment auf dem Niveau eines 8­Zylinder­Motors.

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

Elektrobetrieb

Wann immer das Fahrprogramm bzw. die Betriebsart 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 Hybrid­Fahrzeugen wurde das Premium ESP® System so modifiziert, dass beim rekuperativen Bremsen im fehlerfreien Betrieb die hydraulische Verbindung zwischen Hauptbremszylinder und Hinterachsen­Bremskreis über ein im ESP® System integriertes 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 geladen.

Boost­Modus

Im Boost­Modus unterstützt die Elektrische Maschine den Verbrennungsmotor, um schnellstmöglich das angeforderte Solldrehmoment zu erreichen oder um das Antriebsmoment bei maximal erreichtem Drehmoment des Verbrennungsmotors zu verstärken.

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

Betriebsart und Fahrprogramme (Typ 222.163)

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

Über die Taste Fahrprogramm (A40/9s8) können per Tastendruck folgende drei Fahrprogramme gewählt werden:

 Fahrprogramm „E“

 Fahrprogramm „S"

 Fahrprogramm „E+“

Der Status der Taste Fahrprogramm wird von der Audio/COMAND Bedieneinheit (A40/9) eingelesen und über den CAN­Verbund an das Kombiinstrument (A1) und an das Steuergerät Antriebsstrang (N127) weitergeleitet. Das Steuergerät Antriebsstrang stellt das Fahrprogramm ein und das Kombiinstrument zeigt das eingestellte Fahrprogramm an.

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Fahrprogramm „E“

Das Fahrpogramm „E“ stellt das Standardprogramm dar, welches die Agilität des Plug­in­Hybrid mit dem kultivierten Komfort einer Luxuslimousine perfekt in Einklang bringt.

Fahrprogramm „S“

Durch Auswahl des Fahrprogramms „S“ gewinnt die sportliche Ausprägung des Antriebsstrangs die Oberhand. Das Fahrprogramm 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 Boost­Modus eingesetzt. Das Fahrprogramm „S“ ist fest mit dem Hybridbetrieb verknüpft.

Fahrprogramm „E+“

Das Fahrprogramm „E+“ steht für eine weiterführende Verbrauchseinsparung in Verbindung mit den im weiteren Verlauf beschriebenen ECO­Assistenzsystemen

Über die Taste Auswahl Betriebsart können per Tastendruck folgende vier Betriebsarten gewählt werden:

 HYBRID

 E­MODE

 E­SAVE

 CHARGE

 Während sich durch die Fahrprogramme „E“, „S“ und „E+“ im Wesentlichen das Fahrverhalten einstellen lässt, bieten die Betriebsarten 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 von der Audio/COMAND Bedieneinheit eingelesen und über den CAN­Verbund an das Kombiinstrument und an das Steuergerät Antriebsstrang weitergeleitet. Das Steuergerät Antriebsstrang stellt die Betriebsart ein und das Kombiinstrument zeigt die eingestellte Betriebsart an.

HYBRID

Die Betriebsart HYBRID stellt die Standard-Betriebsart dar. Er bietet in den Fahrprogrammen „E“ und „E+“ den Hybridbetrieb mit ladezustandsabhängigem Fahranteil Elektrobetrieb und maximalem Zustartkomfort durch Vorhalt einer entsprechenden Leistungsreserve für die Elektrische Maschine.

Im Fahrprogramm „S“ 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 Boost­Leistung erhöht.

E­MODE

Die Betriebsart E­MODE 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 Starts des Verbrennungsmotors über das Fahrpedal ausgegeben. Der Zustart wird erst nach dem Überdrücken des Druckpunktes ausgeführt.

E­SAVE

In der Betriebsart E­SAVE wird der Ladezustand der Hochvoltbatterie, der bei Aktivierung der Betriebsart gespeichert wurde, gehalten. Ein Teil des Elektrobetriebs wird weiterhin zugelassen. Ein Abstellen des Motors in Stillstand oder im Schubbetrieb, 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

In der Betriebsart 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 Boost­Modus verzichtet. Sobald die Hochvoltbatterie vollständig aufgeladen ist, wird automatisch in die Betriebsart E­SAVE gewechselt.

Streckenbasiertes Energiemanagement

Die verschiedenen manuell wählbaren Betriebsarten 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 Betriebsart unter Berücksichtigung von Kartendaten abgenommen wird.

Die Wahl der Betriebsart 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

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ECO­Assistenzsysteme

Im Fahrprogramm „E+“ 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 ECO­Assistenzsystem 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 ECO­Assistent 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, welches Fahrprogramm in der jeweiligen Betriebsart wählbar ist und wie die Antriebsleistung erzeugt wird.

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

 Fahrzustände Hybridantriebssystem Funktion

 Überwachung Hybridantriebssystem Funktion

 Drehmomentkoordination Hybridantriebssystem Funktion

 Automatischer Motorstopp Funktion

 Automatischer Motorstart Funktion

 Schubbetrieb Funktion

 Rekuperatives Bremsen Funktion