Energiemanagement Hochvolt-Bordnetz
Das Hochvolt-Bordnetz ermöglicht den Betrieb der elektrischen Maschine für den Elektroantrieb. Außerdem versorgt das Hochvolt-Bordnetz Verbraucher mit hohem Energiebedarf wie z. B. den elektrischen Kältemittelverdichter (A9/6) oder das Steuergerät Hochvolt PTC-Heizer (N33/16) mit elektrischer Energie.
Das Energiemanagement Hochvolt-Bordnetz verwaltet die Bereitstellung (Versorgung) und den Verbrauch (Haushalt) von elektrischer Energie. Das Ziel ist ein geringer Energieverbrauch und ein optimaler Ladevorgang.
Das 12VBordnetz wird über das Steuergerät DC/DC-Wandler (N83/3) versorgt, welches hier wie ein Generator in einem herkömmlichen Verbrennungsfahrzeug arbeitet.
Die Funktion Energiemanagement ist im Steuergerät Antriebsstrang (N127) integriert. Nachfolgend sind einige der wesentlichen Aufgaben gelistet:
Aktivierung bzw. Deaktivierung der Hochvoltkomponenten unter Einhaltung der Hochvolt-Sicherheitsanforderungen
Ermittlung der nutzbaren Energiemenge in den Hochvoltbatterien
Energieaufteilung zwischen Hochvoltkomponenten auf Basis der verfügbaren Energie
Prognose der aktuell verfügbaren elektrischen Leistung des Antriebsstrangs
Koordination des Ladevorgangs (Interaktion Hochvoltbatterien und Ladekomponenten)
Berechnung der elektrischen Reichweite und elektrischen Verbräuche für den Reiserechner
Überprüfung der Hochvolt-Sicherheitsanforderungen und bedarfsgerechte Überführung in einen sicheren Zustand
Am Energiemanagement Hochvolt-Bordnetz sind folgende Bauteile maßgeblich beteiligt:
Elektrische Maschine 1 (A79/1)
Steuergerät Leistungselektronik (A79/3)
Fahrzeugsteckdose Gleichstromladen/Wechselstromladen (G10)
Hochvoltbatterie 1 (G1/31)
Hochvoltbatterie 2 (G1/32)
Hochvoltbatterie 3 (G1/33)
Optional Hochvoltbatterie 4 (G1/34) (mit Code E4T (Hochvoltbatterie (47 kWh)))
Gleichstromladeverbindungseinheit (N24/6)
Steuergerät Batteriemanagementsystem (N82/2)
Steuergerät DC/DC-Wandler (N83/3)
Wechselstromladegerät für Hochvoltbatterie (N83/15)
Steuergerät Antriebsstrang (N127)
Im Detail umfasst das Energiemanagement folgende Funktionen:
Energieverteilung
Rekuperation
Bordnetzstützung
Einschalten und Trennen des Hochvolt-Bordnetzes
Fahrprogramme "C", "E", "E+"
Energieverteilung
Die Betriebsstrategie im Fahrzeug ist für eine dynamische Steuerung des Energieflusses ausgelegt. Somit wird die notwendige Energie für die auftretende Betriebssituation rechtzeitig bereitgestellt. Dazu fließen zahlreiche Informationen in die intelligente Steuerung ein, die diese Informationen auswertet und entsprechende Antriebsmomente bereitstellen lässt. Zu den Informationen gehören der Fahrerwunsch, die Anforderungen an das Fahrzeug und die Umweltbedingungen.
Auch die erzielbare Lebensdauer der Energiespeicher hängt erheblich von der Betriebsstrategie ab. Dies erfordert insbesondere im Heizfall ein intelligentes Energiemanagement, das alle verfügbaren Energiequellen nutzt, um die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen. Dabei wird die Energieverteilung an die Hochvoltkomponenten, abhängig von der aktuellen Fahrsituation eingeschränkt (12VBordnetz, Heiz- und Klimatisierungsfunktionen).
Rekuperation
Das Antriebskonzept erlaubt eine Rekuperation bei Fahrzeugverzögerung. Dabei wird die elektrische Maschine als Generator betrieben und erzeugt ein Bremsmoment an den Rädern. Die dabei erzeugte elektrische Energie fließt in die Hochvoltbatterien zurück. Die Rückführung der Energie steuert das Energiemanagement.
Näheres hierzu siehe im Kapitel "Rekuperation".
Bordnetzstützung
Alle eingesetzten Steuergeräte werden über die Bordnetzbatterie (G1) des 12VBordnetzes versorgt. Bei stehendem Fahrzeug, ohne eingeschaltete Zündung, werden alle Verbraucher durch die Bordnetzbatterie versorgt.
Die Bordnetzstützung stellt sicher, dass die Bordnetzbatterie jederzeit geladen ist. Das Bordnetz wird kontinuierlich über das Steuergerät DC/DCWandler gestützt. Die Spannungslage variiert zwischen 12 V und ca. 15 V, abhängig vom Ladezustand der Bordnetzbatterie und anderen Umweltbedingungen. Das Steuergerät DC/DCWandler wandelt die Hochspannung aus dem Hochvolt-Bordnetz auf das Spannungsniveau des 12VBordnetzes zur Versorgung der 12VVerbraucher und zum Laden der Bordnetzbatterie. Dazu erhält das Steuergerät DC/DC-Wandler vom Steuergerät SAM (N10) eine Spannungs-Sollwertvorgabe für das 12VBordnetz.
Nachdem die Zündung eingeschaltet wurde, wird die vorhandene Spannung der Bordnetzbatterie überprüft und je nach Bedarf über das Steuergerät DC/DCWandler durch die Hochvoltbatterien aufgeladen bzw. unterstützt. Die Verbraucher des 12VBordnetzes werden weiterhin durch die Bordnetzbatterie versorgt. Während der Fahrt ist das Hochvolt-Bordnetz kontinuierlich zugeschaltet.
Durch Anschließen des Ladekabels an die Fahrzeugsteckdose Gleichstromladen/Wechselstromladen (G10) und an das private Stromnetz (stationärer Hausanschluss) oder ein öffentliches Stromnetz (Ladestation) werden die Hochvoltbatterien extern aufgeladen. Des Weiteren ist eine "Mercedes-Benz Wallbox Home" erhältlich. Damit lassen sich batterieelektrische Fahrzeuge von Mercedes-Benz um ein Vielfaches schneller aufladen als an einer herkömmlichen Netzsteckdose.
Einschalten und Trennen des Hochvolt-Bordnetzes
Näheres hierzu siehe im Kapitel "Hochvolt-Bordnetz" und "Spannungsfreischaltung Hochvolt-Bordnetz".
Fahrprogramme "C", "E", "E+"
Näheres hierzu siehe im Kapitel "Übersicht Elektrofahrzeug".