Einführungsinformation zum Neuanlauf

Allgemein

Das Hybrid-Konzept in der C-Klasse kombinieren die Vorteile eines sparsamen Verbrennungsmotors mit denen einer kompakten elektrische Maschine. Durch die Modularisierung des Hybrid-Systems ist es gelungen, ein innovatives Hybrid-Konzept zu entwickeln. Dieses wird nicht nur bei Komfort, Sicherheit und Technologie dem Anspruch eines Mercedes-Benz Fahrzeugs gerecht, sondern setzt auch bei Verbrauch und Emissionen neue Maßstäbe. Uneingeschränkt sind ebenfalls der Klimatisierungs- und der Lenkkomfort durch den elektrischen Kältemittelkompressor und die elektrische Servolenkung. Diese Maßnahme ermöglicht es, dass beide Systeme auch bei Stillstand des Verbrennungsmotors betrieben werden können. Im C 300 BlueTEC HYBRID ist neben dem 12-V-Generator auch ein Starter verbaut.

P08.30-2104-79

Hybrid-System

Das Hybrid-System umfasst die Steuerung des Verbrennungsmotors, des Steuergeräts Leistungselektronik mit der elektrischen Maschine und des Hochvoltsystems mit dem Steuergerät Batteriemanagementsystem. Das Master-Steuergerät ist dabei das Motorsteuergerät, welches die Betriebsstrategie und den Aggregatekoordinator beinhaltet und somit alle Drehmomente im Hybrid-System mit dem Ziel niedrigster Systemverluste und damit niedrigstem Kraftstoffverbrauch koordiniert. Das Steuergerät Antriebsstrang beinhaltet das Hochvoltenergiemanagement und koordiniert alle Energieflüsse im Hybrid-System. Das Motorsteuergerät dient als Schnittstelle (Gateway) zwischen den drei CAN-Bussystemen Hybrid-, Antriebs und Motor-CAN und bildet im CAN einen Verbund mit den Komponenten:

 Steuergerät Leistungselektronik

 Steuergerät Batteriemanagement-System

 Steuergerät vollintegrierte Getriebesteuerung

 Steuergerät Elektronisches Stabilitäts-Programm

 Steuergerät Antriebsstrang

Die Komponenten des Hybrid-System erfüllen unter anderem folgende Funktionen:

Das Motorsteuergerät ist verantwortlich für die Steuerung des Verbrennungsmotors, die Berechnung des Soll-Achsdrehmoments durch Priorisierung der externen Drehmomentanforderungen und deren Umsetzung. Zum Erzeugen des Antriebsmoment wird entweder nur der Verbrennungsmotor (konventioneller Fahrbetrieb), nur die elektrische Maschine (Elektrischer Fahrbetrieb) oder die elektrische Maschine in Verbindung mit dem Verbrennungsmotor (HYBRID Fahrbetrieb) genutzt. Die elektrische Maschine erzeugt einen motorischen Drehmoment beim Boosten oder arbeitet generatorisch in der Rekuperation.

Das Steuergerät Leistungselektronik überwacht und regelt die elektrische Maschine. Es wandelt die von der elektrischen Maschine erzeugte Dreiphasen-Wechselspannung in 126 Volt Gleichspannung um und umgekehrt. Im Modul Leistungselektronik ist ein DC/DC-Wandler als bidirektionaler Gleichspannungswandler integriert, der Hoch- und Niedervoltgleichspannung erzeugt und diese zwischen dem Hochvoltsystem und dem 12-V-Bordnetz transportiert.

Das Steuergerät Batteriemanagement-System überwacht die im Hochvoltbatterie-Modul integrierte Hochvoltbatterie, die als Energiespeicher für die 126 Volt Gleichspannung dient. Um die Hochvoltbatterie zu laden, treibt der Verbrennungsmotor die elektrische Maschine an, die dann als Generator Wechselspannung erzeugt. Diese Spannung wird von der Leistungselektronik in 126 Volt Gleichspannung gewandelt. Um Bewegungsenergie zurückzugewinnen oder angefordertes Bremsmoment zu erzeugen, wird die elektrische Maschine generatorisch angesteuert und wandelt Bewegungsenergie in elektrische Energie um, die gespeichert wird.

Das Steuergerät „vollintegrierte Getriebesteuerung“ übernimmt die Überwachung und Steuerung des Automatikgetriebes.

P27.00-2441-79

Hybridgetriebe

Der C 300 BlueTEC HYBRID ist mit dem 7-Gang-Automatikgetriebe (7G-TRONIC) ausgerüstet, das für den Hybrid-Antrieb angepasst wurde. Das Getriebe teilt sich in folgende Baugruppen ein:

 Nasskupplung mit Torsionsdämpfer

 Elektrische Maschine

 Ölpumpe (Primärpumpe) zur Erzeugung des nötigen Öldrucks und zur sicheren Schmierung der Schaltelemente und Lagerstellen

 Zusätzliche elektrische Getriebeölpumpe zur Erzeugung des nötigen Öldrucks und zur sicheren Schmierung der Schaltelemente und Lagerstellen bei elektrischem Fahrbetrieb

 Ölkühlung für optimierte Kurzzeitwärmeabfuhr

 Getriebegehäuse mit der Getriebemechanik (Planetenradsätze, Parksperrenmechanik, Lamellenkupplungen und Lamellenbremsen)

 Elektrische Steuereinheit mit integrierter elektrohydraulischer Parksperrenbetätigung

Bremsanlage

Die Bremsanlage ist als hydraulische Zweikreisbremsanlage mit serienmäßiger Bremsregelung ADAPTIVE BRAKE ausgeführt.

Der C 300 BlueTEC HYBRID hat eine Bremsanlage mit der Bremsregelung rekuperatives Bremssystem (RBS). Das RBS ist ein modular aufgebautes Brems- und Fahrdynamik-Regelsystem (im Fehlerfall werden nur betroffene Funktionen abgeschaltet). Es ist eine Weiterentwicklung des Elektronischen Stabilitäts Programms (ESP®) und beinhaltet unter anderem die Funktionen des ESP® und das rekuperative Bremsen. Das rekuperative Bremsen ist der über Software beliebig aufteilbare Bremsmoment. Fahrzustandsabhängig teilt das Steuergerät ESP® der vom Fahrer angeforderte Gesamtbremsmoment in einen rekuperativen (vom Antriebsstrang umzusetzenden) und in einen hydraulischen (über die Radbremse umzusetzenden) Bremsmomentanteil auf und fordert den rekuperativen Teil beim Motorsteuergerät an. Im Falle des rekuperativen Bremsmomentanteiles ist es immer eine Energierückgewinnung der Bremsenergie. 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 integriertes Trennventil gesperrt wird. Das heißt, die Hinterachse kann entweder über den elektrischen Generator oder die Hydraulikeinheit gebremst werden. Der gelb dargestellte zusätzliche Saugschlauch dient zur Bremsflüssigkeitsversorgung für den autonomen Druckaufbau des ESP-Systems an der Hinterachse. Bei Tausch der Hydraulikeinheit oder des Hauptbremszylinders muss dieser Schlauch mit Hilfe von XENTRY Diagnostik entlüftet werden.

P54.10-4085-76

Hochvolt-Sicherheitseinrichtungen im Fahrzeug

Spannungsfreischaltung: Vor Reparaturmaßnahmen, nach einem Unfall oder um Servicearbeiten ohne Gefährdung durch Stromschlag durchführen zu können, muss eine Spannungsfreischaltung des Hochvolt-Bordnetz mit dem Diagnosesystem XENTRY Diagnostics durchgeführt werden. Das unbefugte Wiedereinschalten des Hochvolt-Bordnetzes wird durch Anbringen eines handelsüblichen Bügelschlosses an der Hochvolt-Abschaltvorrichtung verhindert.

 Die Spannungsfreischaltung darf nur durch geschultes Personal durchgeführt werden.

Interlock-Kreis: Der Interlock-Kreis dient dem Schutz von Personen gegen versehentliches Berühren von aktiv spannungsführenden Teilen. Ein 12 V/88 Hz-Interlock-Signal wird hierzu durch alle demontierbaren oder zu öffnenden Bauteile des Hochvolt-Systems geschleift. Dazu befindet sich in jedem demontierbaren Hochvolt-Steckanschluss eine Kontaktbrücke die beim Demontieren des Hochvolt-Steckanschlusses den Interlock-Kreis unterbricht. Zusätzlich wird der Interlock-Kreis in einer Reihenschaltung über die 12-V-Steuergeräte-Steckanschlüsse der Hochvolt-Komponenten geführt. Beim Abziehen eines Steuergeräte-Steckanschlusses wird über die Kontakte Interlock Ein- und Ausgang der Interlock-Kreis unterbrochen. Das Unterbrechen des Interlock-Kreises bewirkt das Öffnen der Schütze im Hochvoltbatterie-Modul und ein Herunterfahren des gesamten Hochvolt-Systems, insbesondere die Abschaltung und Entladung des Steuergerätes Leistungselektronik.

Galvanische Trennung:

 Das Hochvolt-Bordnetz ist sowohl gegen die Fahrzeugkarosserie als auch gegen das 12-V-Bordnetz isoliert aufgebaut.

Potenzialausgleich:

 Alle Gehäuse der Hochvolt-Komponenten werden über separate Potentialausgleichsleitungen auf Karosseriemasse geführt.

 Die Abschirmung der Hochvolt-Leitungen ist ebenfalls auf Karosseriemasse gelegt.

Überwachung Isolationswiderstand: Fehler werden im Kombiinstrument angezeigt.

 Es werden Isolationsfehler im gesamten Hochvolt-Bordnetz erkannt.

 Abschaltung des Hochvolt-Bordnetzes bei Kurzschluss: gestufte Abschaltung bei Kurzschluss über Software und Sicherung

Schutz vor Gefahren des elektrischen Stromes:

 Direkter Berührschutz von Hochvolt-Komponenten.

 Farbliche Kennzeichnung (orange Kabel) von Komponenten, die im Betrieb eine hohe Spannung aufweisen.

 Warnhinweise auf Hochvoltkomponenten.

Die Abschaltung des Hochvolt-Bordnetzes erfolgt bei Unfall durch Auslösung des pyrotechnischen Trennelements, welches durch das Steuergerät Sicherheits-Rückhaltesystem bei Crash-Erkennung angesteuert wird:

 Allpoliges Trennen der Energiequellen und Speicher

 Deaktivierung des generatorischen Betriebs (sowohl elektrische Maschine als auch DC/DC Wandler)

 Entladen der Zwischenkreiskondensatoren unter einen gefährlichen Spannungsbereich

Aktive Entladung:

 Sicherstellung des Schutzes vor Restspannung durch Entladen der Zwischenkreiskondensatoren unter einen gefährlichen Spannungsbereich.

P54.18-5265-75

Ladezustand der Hochvoltbatterie (SOC)

Die Berechnung des Ladezustandes der Hochvoltbatterie als so genannter SOC-Wert (State of Charge) erfolgt auf Grundlage der vom Steuergerät Batteriemanagementsystem und Steuergerät Leistungselektronik über CAN-Verbund übermittelten Daten von Spannung, Stromflüssen und Temperatur der Hochvoltbatterie sowie die Stromflüsse der angeschlossenen Verbraucher des Hochvolt-Bordnetzes. Das Steuergerät Antriebsstrang berechnet daraus den SOC-Wert und stellt das Ergebnis in Form eines Prozentwertes (0 bis 100 %) anderen Steuergeräten zur Verfügung, die in den CAN-Verbund integriert sind.

Unterstützen des Hochvolt-Bordnetzes (Boost-Modus)

Ist die Batterieleistung der Hochvoltbatterie beim Start des Hybrid-Systems sehr gering (unter SOC (State of Charge)), der Ladezustand der Bordnetzbatterie (G1) aber sehr gut oder ist eine externe Spannungsversorgung angeschlossen, kann durch einen Energietransfer vom 12-VBordnetzauf das Hochvolt-Bordnetz die Startfähigkeit gewährleistet werden.

Energieaustausch Hochvolt- und 12-V-Bordnetz

Das Modul Energiemanagement im Steuergerät Antriebsstrang steuert neben den Energieflüssen im Hochvolt-Bordnetz auch die Spannungswandlung und den Energieaustausch vom und zum 12-V-Bordnetz. Dazu kommuniziert das Steuergerät Antriebsstrang über CAN Verbund mit dem Steuergerät Leistungselektronik und über das Steuergerät CDI mit dem Generator.

P54.10-3905-11

P54.10-3906-11