La funzione parziale "Stati di marcia sistema di trazione ibrida - Funzionamento" viene considerata e descritta dal punto di vista del sistema ibrido.
I segnali interni provenienti dal motore a combustione letti durante gli stati di marcia sono descritti nei seguenti documenti:
Sincronizzazione della sequenza d'iniezione e accensione - Funzionamento
Coordinamento della coppia - Funzionamento
Presupposti per il funzionamento Stati di marcia del sistema a trazione ibrida - Generalità
Sistema ibrido "READY" (colore verde)
Posizione della leva selettrice "D" o "R"
Stati di marcia del sistema di trazione ibrida - Generalità
Gli stati di marcia sono distinti in esercizio di marcia con motore a combustione, con trazione ibrida e con trazione elettrica (modalità di funzionamento libero, esecuzione di manovre).
Durante l'esercizio di marcia con motore a combustione il motore-alternatore viene utilizzato perlopiù come alternatore (modalità alternatore).
Nell'esercizio di marcia a trazione ibrida, a seconda delle richieste del conducente o dello stato di carica della batteria ad alto voltaggio (A100g1) la coppia erogata dal motore-alternatore (A79/1) interagisce (supporta) con la coppia erogata dal motore a combustione. Questa azione di supporto si esercita nelle fasi di avviamento del veicolo e di accelerazione (modalità Boost).
Nell'esercizio di marcia con trazione elettrica la trazione del veicolo puramente elettrica viene erogata dal motore-alternatore.
La centralina di comando CDI (N3/9) (con motore diesel) o la centralina di comando ME (N3/10) (con motore a benzina) in fase di trazione ibrida legge i seguenti segnali:
– Sensore del pedale dell'acceleratore (B37)
– Richiesta carico motore da parte del conducente
– Azionamento pedale dell'acceleratore rapido o lento (in caso di accelerazione)
– Centralina di comando sistema frenante rigenerativo (N30/6) tramite CAN dell'autotelaio 1 (CAN E1)
– N. di giri ruota, segnale
– Stato freno di servizio
- Abbassamento della coppia, richiesta
– Centralina di comando sistema di gestione batteria (N82/2) tramite CAN sistema trazione ibrida (CAN L)
- Tensione batteria ad alto voltaggio
- Temperatura batteria ad alto voltaggio
– Centralina di comando sensori video e radar (N62/2) (con codice (233) DISTRONIC PLUS codice (237) Blind Spot Assist attivo o codice (238) Assistente al mantenimento della corsia attivo), richiesta di modifica della coppia tramite FlexRay autotelaio
(Flex E) e il CAN autotelaio 1
– Centralina di comando elettronica di potenza (N129/1)
- Stato motore-alternatore tramite CAN sistema trazione ibrida
- Coppia motore-alternatore
- N. di giri motore-alternatore
- Tensione/corrente di carica, segnale tramite CAN sistema trazione ibrida
– Centralina di comando gestione del cambio ad integrazione completa (Y3/8n4) tramite CAN trasmissione (CAN C)
– Frizione a bagno d'olio, stato
- Posizione del cambio, stato
Stati di marcia - Svolgimento della funzione
Lo svolgimento della funzione è descritto nei seguenti punti:
Svolgimento della funzione Trazione con motore a combustione
Svolgimento della funzione Avviamento del veicolo
Svolgimento della funzione Boost
Svolgimento della funzione esercizio di marcia elettrico
Svolgimento della funzione Trazione tramite alternatore
Svolgimento della funzione Spostamento del punto di carico
Svolgimento della funzione Trazione con motore a combustione
La trazione con motore a combustione rappresenta la convenzionale modalità di marcia.
Viene utilizzato l'esercizio di marcia standard se:
– la potenza desiderata dal conducente non può essere messa a disposizione dal motore-alternatore.
– l'esercizio di marcia ibrido non è disponibile a causa dell'insufficiente stato di carica della batteria ad alto voltaggio.
– la temperatura olio motore è insufficiente rispetto alla temperatura esterna.
– vengono segnalati guasti nel sistema ibrido.
Presupposti supplementari per l'avviamento del veicolo
Assenza di guasti critici nel sistema di trazione
Veicolo fermo
Svolgimento della funzione Avviamento del veicolo
In fase di avviamento del veicolo la richiesta di coppia del conducente viene valutata dalla centralina di comando CDI o ME. La centralina di comando CDI o ME calcola la coppia richiesta per l'avviamento ripartendola tra motore a combustione e motore-alternatore. A tal fine la centralina di comando CDI o ME richiede la coppia motore supplementare tramite la centralina di comando elettronica di potenza.
Il motore-alternatore viene alimentato con l'energia della batteria ad alto voltaggio tramite la centralina di comando elettronica di potenza.
La marcia con trazione puramente elettrica può avvenire se:
– la richiesta di coppia del conducente non può essere soddisfatta dalla sola trazione elettrica
– non vengono segnalati guasti nel sistema ibrido
– lo stato di carica della batteria ad alto voltaggio è sufficiente
Se il motore a combustione è off (ad es. a causa dell'arresto automatico del motore), l'alimentazione d'olio del cambio automatico viene garantita dalla pompa olio cambio elettrica (M42).
Ulteriori informazioni sull'avviamento/arresto automatico del motore e sull'alimentazione d'olio del cambio automatico sono riportate nei seguenti documenti:
Avviamento automatico del motore - Funzionamento
Arresto automatico del motore - Funzionamento
Alimentazione d'olio cambio automatico - Funzionamento
Svolgimento della funzione Modalità Boost
Nella modalità Boost il motore-alternatore supporta il motore a combustione per raggiungere quanto prima la coppia nominale richiesta o per amplificare la coppia motrice una volta raggiunta la coppia massima del motore a combustione.
Durata e intensità della modalità Boost dipendono dallo stato di carica della batteria ad alto voltaggio e dalla posizione del pedale dell'acceleratore. Una compensazione del numero di giri tra motore a combustione e motore-alternatore viene ottenuta attivando in modo mirato la frizione a bagno d'olio. A tal fine la centralina di comando CDI o ME richiede tramite il CAN trasmissione l'attivazione della frizione a bagno d'olio.
Ulteriori informazioni sull'attivazione della frizione a bagno d'olio sono riportate nel seguente documento:
Frizione a bagno d'olio - Funzionamento
Per rispondere alla richiesta di coppia del conducente, la centralina di comando CDI o ME richiede alla centralina di comando elettronica di potenza la massima coppia disponibile del motore-alternatore.
In base al segnale relativo alla tensione/corrente di scarica tollerabili trasmesso dalla centralina di comando CDI o ME, la centralina di comando elettronica di potenza attiva in misura corrispondente il motore-alternatore.
A tal fine la centralina di comando CDI o ME richiede alla centralina di comando elettronica di potenza che il motore-alternatore fornisca la coppia motore precedentemente calcolata. Tramite la centralina di comando elettronica di potenza il motore-alternatore viene alimentato con energia dalla batteria ad alto voltaggio agendo sulla trasmissione insieme al motore a combustione.
Svolgimento della funzione esercizio di marcia elettrico
Il sistema ibrido consente di utilizzare la pura trazione elettrica in caso di richieste di coppia nominale dell'asse contenute e velocità <35 km/h. Ciò vale sia per la marcia avanti che per la retromarcia.
Lo svolgimento della funzione si suddivide nelle seguenti modalità di guida:
Svolgimento della funzione Marcia con trazione elettrica
Svolgimento della funzione Avanzamento lento
Svolgimento della funzione modalità di andamento libero
Svolgimento della funzione Marcia con trazione elettrica
Se la coppia richiesta dal conducente è ridotta e lo stato di carica della batteria ad alto voltaggio è sufficientemente elevato, la centralina di comando CDI o ME richiede alla centralina di comando elettronica di potenza una coppia nominale del motore-alternatore.
La centralina di comando elettronica di potenza attiva il motore-alternatore facendolo funzionare come motore supportando così la trazione.
A tal fine la batteria ad alto voltaggio alimenta la centralina di comando elettronica di potenza con tensione continua che viene trasformata in tensione alternata trifase.
Per scollegare il motore a combustione dal sistema di trazione, la centralina di comando CDI o ME richiede tramite il CAN trasmissione di attivare la frizione a bagno d'olio.
Svolgimento della funzione Avanzamento lento
Se non vengono azionati il pedale del freno e dell'acceleratore vengono simulati elettricamente il tipico avanzamento lento del cambio automatico mediante il motore-alternatore o il motore a combustione e lo slittamento della frizione a bagno d'olio.
Avanzamento lento elettrico:
Nell'avanzamento lento elettrico il motore-alternatore viene alimentato con un basso livello di corrente e la coppia generata agisce direttamente sugli organi della trasmissione.
Avanzamento lento con il motore a combustione:
Se ad es. lo stato di carica della batteria ad alto voltaggio è basso, vengono simulati l'avanzamento lento tramite il motore a combustione e lo slittamento della frizione a bagno d'olio.
Svolgimento della funzione modalità di andamento libero
Se con veicolo in movimento il pedale del freno e dell'acceleratore non vengono azionati, il motore a combustione nel programma di guida Economy (E) viene separato e disinserito dalla trasmissione fino a una velocità < 160 km/h tramite il disinnesto della frizione a bagno d'olio.
Se il pedale dell'acceleratore viene premuto leggermente il motore-alternatore in caso di stato di carica sufficientemente elevato della batteria ad alto voltaggio supporta la trazione per contrastare la riduzione della velocità del veicolo.
A tal fine la centralina di comando CDI o ME richiede tramite il CAN sistema trazione ibrida una coppia motore alla centralina di comando elettronica di potenza. Dopo la richiesta questa attiva il motore-alternatore.
Presupposti supplementari per la trazione tramite alternatore
SOC (State of Charge) < 60 %
Assenza di Boost, assenza di recupero o spostamento del punto di carico
Svolgimento della funzione Trazione tramite alternatore
Nel funzionamento come alternatore il motore-alternatore, azionato dal motore a combustione, viene utilizzato come un comune alternatore per generare energia elettrica.
A tal fine l'energia di rotazione dell'albero motore viene assorbita dal rotore del motore-alternatore. Grazie al movimento rotatorio del rotore nei tre avvolgimenti dello statore viene indotta una tensione alternata. L'energia elettrica così ottenuta in forma di tensione alternata trifase viene limitata, controllata e trasformata in tensione continua ad alto voltaggio dalla centralina di comando elettronica di potenza.
La centralina di comando elettronica di potenza alimenta con l'energia elettrica generata la rete di bordo ad alto voltaggio, il compressore elettrico del fluido refrigerante (A9/5), la rete di bordo a 12 V ed i relativi componenti.
Presupposti supplementari per lo spostamento del punto di carico
SOC >70 %
Assenza di Boost
Svolgimento della funzione Spostamento del punto di carico
Il rendimento della batteria ad alto voltaggio diminuisce con l'aumento dello scostamento dal punto di lavoro SOC. Se la batteria ad alto voltaggio viene caricata o scaricata rispettivamente in presenza di un SOC basso o assai elevato si ottiene una perdita di energia maggiore in forma di calore. Per evitare questo effetto e mettere a disposizione uno spazio maggiore per l'energia di recupero potenziale, in caso di superamento del valore SOC la batteria ad alto voltaggio viene scaricata dal motore-alternatore con l'ausilio del motore a combustione.
In questo modo si ottiene uno spostamento del punto di carico del motore a combustione, Ciò significa che la coppia del motore a combustione viene ridotta dalla centralina di comando CDI o ME.
Obiettivo di questa operazione è mantenere quanto più possibile il punto di carico entro una fascia di rendimento adeguato.
Inoltre lo spostamento del punto di carico viene utilizzare per sollecitare maggiormente il motore a combustione al fine di portare il catalizzatore alla temperatura di esercizio o di raggiungere la temperatura dei gas di scarico richiesta per la rigenerazione del filtro antiparticolato diesel.
Documenti citati
- gf0830p9999flm Panoramica componenti del sistema a trazione ibrida