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 generatore elettrico) e con esercizio elettrico (modalità "sailing", esecuzione di manovre).
Durante l'esercizio di marcia con motore a combustione il generatore elettrico (A79/1) 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 generatore elettrico 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 generatore elettrico.
La centralina di comando CDI (N3/9) (con motore diesel) o la centralina di comando ME (N3/10) (con motore a benzina) in modalità ibrida 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
Riduzione 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)) tramite rete CAN:
Variazione della coppia, richiesta
Centralina di comando elettronica di potenza (N129/1) tramite la rete CAN:
Stato generatore elettrico
Coppia generatore elettrico
N. di giri generatore elettrico
Segnale tensione/corrente di carica
Centralina di comando gestione del cambio ad integrazione completa (Y3/8n4) tramite rete CAN:
Tipo di trazione
Stato posizione del cambio
Stato frizione a bagno d'olio
Stati di marcia - Svolgimento della funzione
Per veicoli con codice B53 (protezione acustica dell'ambiente) con motore a combustione interna fermo viene generato un segnale audio in base alla velocità (rilevata dal sensore del numero di giri asse anteriore sinistro (L6/1), sensore del numero di giri asse anteriore destro (L6/2), sensore del numero di giri asse posteriore sinistro (L6/3) e sensore del numero di giri asse posteriore destro (L6/4)) e alla posizione del pedale dell'acceleratore (rilevata dal sensore del pedale dell'acceleratore (B37)) tra 0 e 30 km/h tramite il sound generator (H4/16). Per velocità superiori a 30 km/h il sound generator viene disattivato, poiché i rumori di rotolamento e i fruscii aerodinamici sono abbastanza forti da attirare l'attenzione sul veicolo.
Per effetto delle disposizioni normative vigenti negli USA il sound generator nel veicolo elettrico è attivo anche con marcia "R" innestata e nel motore a combustione interna anche in folle.
Il sound generator può essere disattivato tramite la guida del menu in COMAND.
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 generatore elettrico.
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
Il veicolo è 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 generatore elettrico 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 CDI o ME. La centralina di comando CDI o ME calcola la coppia richiesta per l'avviamento ripartendola tra motore a combustione e generatore elettrico. A tal fine la centralina di comando CDI o ME richiede la coppia motore supplementare tramite la centralina di comando elettronica di potenza.
Il generatore elettrico 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 interna è off (ad es. a causa dell'arresto automatico del motore), l'alimentazione d'olio del cambio automatico viene garantita dalla pompa olio supplementare elettrica (M42).
Svolgimento della funzione Modalità Boost
Nella modalità Boost il generatore elettrico 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 generatore elettrico, 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 generatore elettrico fornisca una coppia che agisca sulla trazione unitamente al motore a combustione.
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 generatore elettrico.
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 generatore elettrico.
A tal fine la centralina di comando CDI o ME richiede alla centralina di comando elettronica di potenza che il generatore elettrico fornisca la coppia motore precedentemente calcolata. Tramite la centralina di comando elettronica di potenza il generatore elettrico 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 il modo operativo 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 dell'olio del cambio > 0 °C
Posizione del cambio plausibile
Depressione sufficiente nel servofreno
Abilitazione conferita dall'ESP®.
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 o CDI richiede alla centralina di comando elettronica di potenza, a seconda del carico richiesto, che il che il generatore elettrico fornisca la coppia necessaria.
In base ai segnali relativi alla tensione/corrente di scarica tollerabili trasmessi dalla centralina di comando ME o CDI, la centralina di comando elettronica di potenza attiva in misura corrispondente il generatore elettrico. A tal fine la centralina di comando ME o CDI richiede alla centralina di comando elettronica di potenza che il generatore elettrico fornisca la coppia motore precedentemente calcolata. Tramite la centralina di comando elettronica di potenza il generatore elettrico 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 o CDI 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 generatore elettrico o il motore a combustione e lo slittamento della frizione a bagno d'olio. Nell'avanzamento lento con esercizio elettrico, il generatore elettrico viene alimentato con un basso livello di corrente e la coppia generata agisce direttamente sulla catena cinematica. 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.
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 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 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 generatore elettrico 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 la rete CAN una coppia motore alla centralina di comando elettronica di potenza. Dopo la richiesta questa attiva il generatore elettrico.
Svolgimento della funzione Trazione tramite alternatore
Nel funzionamento come alternatore il generatore elettrico, 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 generatore elettrico. 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 generatore elettrico 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 utilizzato per caricare con maggiore intensità il motore a combustione. In questo modo i catalizzatori vengono portati più rapidamente alla temperatura di esercizio e viene raggiunta la temperatura dei gas di scarico necessaria per la rigenerazione del filtro particolato diesel (nei motori diesel).
Documenti citati
- gf0830p9999rfh Panoramica componenti del sistema a trazione ibrida