La funzione parziale "Stati di marcia sistema di trazione ibrida - Funzionamento" viene considerata e descritta dal punto di vista del sistema di trazione ibrida.
I segnali interni e gli svolgimenti della funzione del motore a combustione e del cambio automatico in questa sede non vengono affrontati in dettaglio.
Presupposti per il funzionamento Stati di marcia del sistema a trazione ibrida - Generalità
Sistema a trazione ibrida "READY"
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 modalità ibrida (trazione con motore a combustione e motore-alternatore (A79/1)) e con esercizio elettrico (modalità "sailing", esecuzione di manovre).
Durante l'esercizio di marcia con motore a combustione il motore-alternatore viene utilizzato perlopiù come alternatore (modalità alternatore).
Nella modalità ibrida, a seconda delle richieste del conducente o dello stato di carica della batteria ad alto voltaggio (A100g1), la coppia erogata dal motore-alternatore 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 elettrico la trazione del veicolo puramente elettrica viene erogata dal motore-alternatore.
In modalità ibrida la centralina di comando ME (N3/10) legge i seguenti segnali:
Sensore del pedale dell'acceleratore (B37), segnale (richiesta carico motore da parte del conducente)
Centralina di comando Programma Elettronico di Stabilità (N30/4) tramite la rete CAN:
N. di giri ruota, segnale
Stato freno di servizio
Abbassamento della coppia, richiesta
Centralina di comando sistema di gestione batteria (N82/2) tramite la rete CAN:
Tensione batteria ad alto voltaggio
Temperatura batteria ad alto voltaggio
Centralina di comando sensori radar (N62/1), (con CODICE 23P (Pacchetto assistenza alla guida Plus)) tramite la rete CAN:
Richiesta modifica coppia
Centralina di comando elettronica di potenza (N129/1) tramite la rete CAN:
Stato motore-alternatore
Coppia motore-alternatore
N. di giri motore-alternatore
Segnale tensione/corrente di carica
Centralina di comando gestione del cambio ad integrazione completa (Y3/8n4) tramite rete CAN:
Modalità di funzionamento
Stato posizione del cambio
Stato frizione a bagno d'olio
Svolgimento della funzione selezione del programma di guida e della modalità di funzionamento
Mentre i programmi di guida Comfort, Sport, Fondo scivoloso e Individual "ECO" consentono essenzialmente di impostare il comportamento del veicolo in marcia, le modalità di funzionamento permettono di influire direttamente sull'utilizzo dell'energia elettrica e di conseguenza sullo stato di carica della batteria ad alto voltaggio.
Lo stato del regolatore programma di guida (N72/4s1) viene letto dal pannello di comando programmi di guida (N72/4) e inoltrato tramite la rete CAN allo strumento combinato (A1) e alla centralina di comando organi della trasmissione (N127). In caso di selezione del programma di guida Individual "ECO" lo stato del regolatore programma di guida viene inoltrato attraverso la rete CAN all'apparecchio audio. Nel display Audio/COMAND (A40/8) compare il menu per l'impostazione del programma di guida Individual. Tramite l'unità di comando Audio/COMAND (A40/9) viene selezionato il programma di guida Individual "ECO". La richiesta del conducente per la selezione del programma di guida Individual "ECO" viene inviata dall'apparecchio audio attraverso la rete CAN allo strumento combinato e alla centralina di comando organi della trasmissione. La centralina di comando organi della trasmissione imposta il programma di guida e lo strumento combinato visualizza il programma di guida impostato.
Lo stato del tasto selezione modo operativo (N72/1s16) viene letto dalla centralina di comando pannello di comando superiore (N72/1) e inoltrato tramite la rete CAN allo strumento combinato e alla centralina di comando organi della trasmissione. La centralina di comando organi della trasmissione imposta il programma di guida e lo strumento combinato visualizza il programma di guida impostato.
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 Modalità Boost
Svolgimento della funzione Esercizio 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.
la modalità ibrida 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.
è stato segnalato un guasto nel sistema di trazione ibrida.
Presupposti supplementari per l'avviamento del veicolo
Assenza di guasti critici nel sistema di trazione
Veicolo fermo
Svolgimento della funzione Avviamento del veicolo
Il veicolo si avvia inizialmente con trazione puramente elettrica in funzione della richiesta di coppia del conducente, che viene rilevata dalla centralina di comando ME. Se viene rilevata un'elevata richiesta di potenza, viene avviato il motore a combustione, viene sincronizzato il n. di giri e viene innestata la trazione. In caso di forte accelerazione il motore-alternatore supporta il motore a combustione, in particolare nelle accelerazioni da bassi numeri di giri. Se il veicolo viene avviato da uno stato di esercizio con motore a combustione, la frizione a bagno d'olio funge da elemento di avviamento.
In fase di avviamento del veicolo la richiesta di coppia del conducente viene valutata dalla centralina di comando ME. La centralina di comando ME calcola la coppia richiesta per l'avviamento ripartendola tra motore a combustione e motore-alternatore. A tal fine la centralina di comando 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 può essere soddisfatta dalla sola trazione elettrica.
non sono stati segnalati guasti nel sistema di trazione ibrida.
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).
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. Nella modalità Boost, in fase di avviamento del veicolo, viene eseguita una compensazione del numero di giri tra motore a combustione e motore-alternatore, attivando in modo mirato la frizione a bagno d'olio. A tal fine la centralina di comando ME richiede tramite la rete CAN l'attivazione della frizione a bagno d'olio. A gamme di velocità superiori in modalità Boost, la frizione a bagno d'olio viene attivata in modo da ottenere esclusivamente uno slittamento zero regolato. Analogamente a quanto avviene durante l'esercizio elettrico, al fine di soddisfare la richiesta di coppia del conducente, la centralina di comando ME richiede alla centralina di comando elettronica di potenza che il motore-alternatore fornisca una coppia che agisca sulla trazione unitamente al motore a combustione.
Per rispondere alla richiesta di coppia del conducente, la centralina di comando 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 ME, la centralina di comando elettronica di potenza attiva in misura corrispondente il motore-alternatore.
A tal fine la centralina di comando 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 elettrico
Se il programma di guida o la modalità di funzionamento consentono l'esercizio elettrico, lo stato di carica della batteria ad alto voltaggio è sufficientemente elevato, la richiesta di coppia del conducente può essere soddisfatta con la trazione puramente elettrica e la diagnosi o eventuali errori di sistema non impediscono l'esercizio elettrico, questo stato di esercizio viene autorizzato. Se determinate condizioni preliminari sono soddisfatte, la frizione a bagno d'olio viene disinnestata e il motore a combustione viene disinserito dalla centralina di comando ME.
Devono essere soddisfatte almeno tutte le seguenti condizioni preliminari affinché l'abilitazione venga concessa:
Velocità massima del veicolo 130 km/h
Temperatura olio cambio > 0 °C
Posizione del cambio plausibile
Depressione sufficiente nel servofreno
Abilitazione conferita dal Programma Elettronico di Stabilità.
Cofano motore chiuso
Nessun evento di crash
Stato della rete di bordo a 12 V regolare e abilitazione conferita
Stato di carica della batteria ad alto voltaggio sufficiente
Alimentazione d'olio cambio automatico garantita
Porta conducente chiusa
Cintura di sicurezza conducente allacciata
La temperatura abitacolo viene regolata utilizzando la temperatura del liquido di raffreddamento del motore a combustione.
Abilitazione conferita dal climatizzatore.
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 Sailing
Svolgimento della funzione Marcia con trazione elettrica
Per rispondere alla richiesta di coppia del conducente, la centralina di comando ME richiede alla centralina di comando elettronica di potenza, a seconda del carico richiesto, che il motore-alternatore fornisca la coppia necessaria.
In base ai segnali relativi alla tensione/corrente di scarica tollerabili trasmessi dalla centralina di comando ME, la centralina di comando elettronica di potenza attiva in misura corrispondente il motore-alternatore. A tal fine la centralina di comando 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. 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 ME tramite la rete CAN richiede alla centralina di comando gestione del cambio ad integrazione completa l'attivazione della frizione a bagno d'olio. Dopo il corrispondente segnale di risposta, tramite la frizione a bagno d'olio disinnestata la centralina di comando ME disinserisce il motore a combustione. Se durante l'arresto automatico del motore viene soppressa l'abilitazione o una condizione preliminare non viene più soddisfatta, il motore a combustione viene avviato automaticamente senza alcun intervento da parte del conducente.
Svolgimento della funzione Avanzamento lento
Se non vengono azionati il pedale del freno e dell'acceleratore vengono simulati 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. Nell'avanzamento lento con esercizio elettrico, il motore-alternatore viene alimentato con un basso livello di corrente e la coppia generata agisce direttamente sugli organi della trasmissione. 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 Sailing
Se con veicolo in movimento il pedale del freno e dell'acceleratore non vengono azionati, il motore a combustione nel programma di guida Individual "ECO" 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 ME richiede la coppia motore supplementare alla centralina di comando elettronica di potenza tramite la rete CAN. Dopo la richiesta questa attiva il motore-alternatore.
Presupposti supplementari per la trazione tramite alternatore
SOC (State of Charge) < 60 %
Assenza di modalità 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 (State of Charge) < 60 %
Assenza di modalità Boost, assenza di recupero
Svolgimento della funzione Spostamento del punto di carico
La possibilità di assorbire l'energia di recupero della batteria ad alto voltaggio aumenta con l'aumento dello scostamento dallo stato di carica ottimale della batteria ad alto voltaggio (punto di lavoro SOC). Ciò significa che se la batteria ad alto voltaggio viene caricata o scaricata rispettivamente in presenza di uno stato di carico (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 di un valore SOC definito 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 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 utilizzato per caricare con maggiore intensità il motore a combustione.
Documenti citati
- gf0830p9999grh Panoramica componenti del sistema a trazione ibrida