Funzioni con la rete di bordo a 48 V

Alternatore-starter integrato (ISG)

Highlight della catena cinematica in combinazione con il motore M256 è l'ISG. Esso è costituito da un generatore elettrico con elettronica di potenza, un convertitore CC/CC e una batteria della rete di bordo a 48 V agli ioni di litio.

L'elettronica di potenza si trova nella sede di montaggio liberatasi del motorino di avviamento a pignone non più necessario.

L'ISG viene avvitato saldamente con l'albero motore nella cosiddetta "configurazione P1" ed è disposto tra il motore e il cambio automatico 9G-TRONIC.

L'ISG eroga, in combinazione con la rete di bordo a 48 V, una massima potenza di 16 kW ed una coppia di 220 Nm.

L'energia viene fornita da una batteria della rete di bordo a 48 V separata.

La combinazione di motore a combustione interna e ISG offre quindi un'elevata potenza del sistema complessivo in concomitanza con un consumo di carburante relativamente contenuto e funzioni supplementari.

L'ISG è inoltre in grado di ridurre le vibrazioni torsionali della catena cinematica e migliorare quindi il comfort.

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Alternatore motorino di avviamento azionato a cinghia (RSG)

Il nuovo motore a ciclo Otto a quattro cilindri M264 sostituisce in alcune varianti di potenza il motorino di avviamento e l'alternatore da 12 V con un RSG.

L'RSG viene montato nella cosiddetta "configurazione P0" al posto dell'alternatore nella trasmissione a cinghia.

Oltre alla funzione come alternatore, l'RSG offre anche la possibilità di generare una coppia mediante l'energia proveniente dalla batteria a 48 V e supportare in questo modo il motore a combustione interna. Questa coppia può essere sia positiva che negativa, in modo da permettere il funzionamento efficiente del motore e l'accumulo dell'energia in eccesso nella batteria.

Grazie a questa coppia aggiuntiva positiva, la catena cinematica è in grado di erogare una coppia elevata anche con una minore cilindrata e già a numeri di giri bassi.

Il funzionamento efficiente conseguente all'interazione del motore a combustione interna con la rete di bordo a 48 V porta ad una riduzione del consumo di carburante e delle emissioni di CO2 nonché ad un'agilità notevolmente migliore del veicolo.

L'avviamento del motore risulta inoltre notevolmente più rapido e confortevole.

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Avviamento del motore ISG e RSG

Gli avviamenti del motore vengono eseguiti dall'ISG o dall'RSG. Questi avviamenti diversi (avviamento con la chiave, sistema start/stop, avviamento nella modalità sailing, ecc.) avvengono senza strappi e sono quasi impercettibili per il conducente.

A tale scopo l'ISG o l'RSG porta il motore rapidamente al numero di giri al minimo o, in caso di azionamento del pedale dell'acceleratore, al corrispondente numero di giri predefinito.

L'ISG sposta inoltre l'albero motore in una posizione favorevole per l'avviamento del motore a combustione interna (avviamento Comfort riproducibile).

Questo posizionamento è necessario anche affinché durante l'avviamento possa essere eseguita una compensazione di coppia con anticipo: l'ISG "sa" fin dall'inizio quando ha luogo la prossima compressione e può opportunamente adattare la coppia necessaria tramite l'apposito pilotaggio. In questo modo vengono compensate le oscillazioni del numero di giri che sono dovute al fatto che il motore nelle fasi di compressione è meno agile.

Funzione start/stop ISG e RSG

Le funzioni del sistema start/stop sono state estese, il che contribuisce ulteriormente all'efficienza del veicolo. Il sistema ora è inoltre più facilmente gestibile dai clienti.

Il veicolo adesso distingue tra un arresto conveniente e un arresto breve.

Solo grazie all'impiego di un ISG o un RSG è infatti possibile impedire gli strappi nella catena cinematica in un caso "Change of Mind", conseguenti al fatto che il convertitore in fase di rilascio nella condizione "avanzamento inerziale con motore spento" all'avviamento passi alla fase di trazione. Tramite un azionamento speciale dell'ISG o dell'RSG, l'andamento del numero di giri all'avviamento viene regolato in modo tale che non si verifichi alcuno strappo.

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In caso di un arresto conveniente, il motore viene spento già con una velocità di marcia inferiore a 20 km/h, a patto che la precedente velocità media sia stata maggiore e che non venga eseguita alcuna manovra di sterzata.

In alternativa l'arresto conveniente viene riconosciuto tramite l'interfaccia radar. Anche se davanti al veicolo viene rilevato un veicolo che precede fermo viene avviato l'arresto del motore a combustione interna.

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Un guadagno in termini di comfort è rappresentato dall'inibizione dell'arresto del motore in caso di arresto breve e durante l'esecuzione di manovre.

Se la precedente velocità media è bassa e vengono eseguite delle manovre di sterzata, un eventuale arresto del motore viene attivato solo premendo ulteriormente il freno.

Un arresto del motore viene inoltre impedito anche senza premere ulteriormente il freno se l'interfaccia radar riconosce un veicolo che precede in movimento.

Vengono inoltre considerati cartelli stradali (tra l'altro segnali di stop) nonché tratti in salita e incroci. Attraverso "Live Traffic" possono essere utilizzate come criterio le informazioni sulla presenza di ingorghi.

Modalità "sailing"

Il termine "modalità sailing" nell'autoveicolo descrive la funzione di disaccoppiare durante la marcia il motore a combustione interna e il generatore elettrico dalla catena cinematica.

Ciò ha il vantaggio di sfruttare l'energia cinetica esistente per l'avanzamento anziché perderla sotto forma di potenza dissipata.

Un ulteriore potenziale di risparmio risulta dal disinserimento del motore a combustione interna a catena cinematica disaccoppiata.

La separazione della catena cinematica riduce le perdite di potenza in fase di rilascio nella catena cinematica e consente pertanto di prolungare al massimo il tratto con avanzamento per inerzia.

La frizione di esclusione del convertitore di coppia (WÜK) è sempre aperta durante la modalità sailing. Con velocità maggiori viene aperta in aggiunta anche una frizione nel cambio.

Una pompa supplementare dell'olio nel cambio automatico assicura la necessaria lubrificazione del cambio e il mantenimento della pressione nella modalità sailing senza funzionamento del motore.

La modalità sailing nel motore 256 funziona con motore "OFF". La modalità sailing nel motore 264 è in grado di funzionare sia con motore "OFF" che con motore "ON". Nell'RSG tale condizione è necessaria.

Nel sistema qualitativamente superiore con ISG è montato un compressore elettrico del fluido refrigerante per il climatizzatore. Come conseguenza la disponibilità dell'arresto con l'ISG è talmente alta da rendere superflua modalità sailing con motore "ON".

Uno stile di guida ecologico viene supportato tramite algoritmi intelligenti: la modalità sailing viene così combinata in modo ottimale con la funzione di recupero di energia, in modo tale che a seconda della relativa situazione si alternino ripetutamente fasi di sailing (l'energia rimane nel veicolo) e fasi di recupero di energia (l'energia viene accumulata nella batteria).

Per la valutazione della situazione si ricorre a dati attuali dei sensori del veicolo. Cartina "Advanced Driver Assistance Systems", telecamera e sensore radar sono decisivi in questo contesto.

La differenza rispetto alla modalità sailing nota finora risiede nel fatto che non è più necessario l'abbinamento diretto ad un'azione da parte del conducente. Il veicolo sceglie autonomamente la modalità di funzionamento più efficiente sulla base dell'attuale situazione di guida.

Attivazione modalità sailing

Il veicolo passa alla modalità sailing se sono soddisfatte le seguenti condizioni:

 Presupposti per la modalità sailing sul lato veicolo:

 I valori della velocità del veicolo possono variare in base al tipo di trazione e alla serie.

 L'accelerazione trasversale non deve superare una determinata accelerazione trasversale dipendente dal modello.

 Dall'ultima volta in cui è stata abbandonata la modalità sailing sono trascorsi 2 secondi.

 Il motore deve permettere la modalità sailing, ciò significa che non devono essere ad es. in corso routine di diagnosi del motore.

 L'Electronic Stability Program (ESP®) deve permettere la modalità sailing.1

 Deve essere stata conferita l'abilitazione alla funzione start/stop (M256 (l'M264 prevede anche la modalità sailing a motore acceso)).1

 Nessun rimorchio accoppiato (riconoscimento tramite il connettore maschio innestato sul modulo rimorchio).

 Presupposti per la modalità sailing dipendenti dal tragitto e dal traffico:

 Discesa inferiore ad un determinato valore limite.1, 2

 Salita inferiore ad un determinato valore limite.1, 2

 Il recupero intelligente dell'energia deve permettere la modalità sailing.1

 Non viene riconosciuto alcun veicolo che precede o l'avvicinamento al veicolo riconosciuto è poco probabile.1

 Presupposti per la modalità sailing sul lato conducente:

 Deve essere selezionato il programma di marcia E.1

 Il pedale dell'acceleratore non è azionato.1

 Angolo di rotazione del volante inferiore ad un determinato valore limite.

 Presupposti sul lato del cambio:

 È innestata la posizione di marcia del cambio automatico D.1

 Nessun rapporto fuoristrada attivo.1

 Deve essere presente l'abilitazione da parte del cambio automatico.1

 1 I presupposti devono essere soddisfatti anche durante il funzionamento in modalità sailing.
2 L'attivazione e la disattivazione della modalità sailing possono essere comandate in modo diverso tramite "ECO-Assist".

Disattivazione modalità sailing

Il veicolo termina la modalità sailing se risulta soddisfatta una delle seguenti condizioni:

 Una delle condizioni di attivazione sopraindicate che devono essere soddisfatte in modo costante non risulta più soddisfatta.

 Forte frenata

 Frequenti frenate lievi

 La posizione di marcia del cambio automatico D viene selezionata di nuovo.

 La levetta di innesto sul volante viene azionata.

 "ECO-Assist" riconosce una situazione che rende necessaria la decelerazione del veicolo (ad es. avvicinamento inerziale eccessivo ad un veicolo che precede, forte discesa.)

Modalità boost ISG e RSG

L'ISG o l'RSG consente la sovrapposizione della coppia del motore a combustione interna con la coppia dell'ISG o dell'RSG.

Questo cosiddetto "E-BOOST" migliora le caratteristiche di risposta o di accelerazione del veicolo.

Nel motore M256 che dispone di un compressore supplementare elettrico esiste una seconda possibilità di boost.

La strategia di regolazione prevede che, tramite un azionamento intelligente del compressore supplementare elettrico o dell'ISG, venga realizzata sempre la migliore prestazione di marcia possibile con il minor consumo di energia possibile.

All'avviamento del veicolo, con regimi bassi del motore a combustione interna, l'ISG o l'RSG, grazie alle sue caratteristiche di regime/coppia, supporta il motore a combustione interna e assicura in questo modo una maggiore agilità. L'intervallo di tempo e la potenza disponibili vengono determinati tramite diversi fattori. Si tratta ad es. dell'ora e dell'energia consumata.

In caso di alimentazione di tensione sufficiente della rete di bordo a 48 V, per una risposta più agile il compressore supplementare elettrico mette a disposizione la pressione di sovralimentazione nella gamma di regime inferiore fino al momento in cui interviene il turbocompressore a gas di scarico.

Durante il processo boost oltre alla coppia del motore a combustione interna viene messa a disposizione una coppia motrice aggiuntiva tramite l'ISG o l'RSG.

Occorre prestare attenzione ai seguenti punti chiave:

 Numero di giri del motore a combustione interna non troppo grande - nella gamma di regime superiore il processo boost non avviene più in tutta l'estensione teoricamente possibile (regime del motore > 2500 giri/min, questo valore può variare in funzione del tipo di trazione e della serie; all'occorrenza la potenza boost viene progressivamente ridotta già prima, man mano che aumenta il numero di giri)

 Velocità del veicolo entro un determinato intervallo (fino a circa 200 km/h - questo valore può variare a seconda del tipo di trazione e della serie)

 Livello di carica della batteria sufficiente in modo da poter fornire al sistema di propulsione una potenza sufficiente durante il processo boost.

 Il motore a combustione interna deve essere acceso (non con modalità sailing o funzione start/stop)

 Nessuna richiesta da parte dei sistemi per la ricarica della batteria

 Non deve essere innestata la posizione di marcia del cambio automatico P o N.

 La coppia desiderata dal conducente è maggiore dell'attuale coppia massima del motore a combustione interna (supporto solo nelle richieste di marcia dinamiche).

 La posizione del pedale dell'acceleratore è sufficientemente grande (non si vuole che con una scarsa posizione del pedale dell'acceleratore venga attivato ogni volta un effetto boost).

 La potenza boost può variare a seconda del programma di marcia selezionato.

La potenza immessa dipende anche dalle richieste del restante sistema e dalle condizioni ambientali.

La potenza disponibile proveniente dalla batteria deve essere ripartita tra la propulsione e i restanti utilizzatori nel veicolo. A seconda della motorizzazione e dell'equipaggiamento si tratta ad es. di climatizzatore, riscaldamento dei sedili, infotainment, funzione di massaggio, ecc.

In presenza di ripetute manovre di guida dinamiche, la potenza boost viene ridotta per non sollecitare eccessivamente la batteria.

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I simboli rappresentano combinazioni di modalità sailing e funzione start/stop. Nei sistemi a 48 V è possibile spegnere il motore durante la marcia (nella modalità sailing).

Veicolo che precede: in caso di avvicinamento nella modalità sailing a un veicolo che precede (2), la modalità sailing viene terminata (chiusura della catena cinematica e avviamento del motore) e viene aumentata la coppia in rilascio tramite il recupero di energia. Più ci si avvicina al veicolo che precede, maggiore diventa la decelerazione del proprio veicolo.

Modalità di guida adeguate alla situazione: in base alla relativa situazione si ricorre a dati cartografici (velocità massima ammessa e discesa, entrambi solo con "ECO-Assist") per decidere con dati attuali se la modalità sailing nella situazione di guida momentanea è opportuna. In presenza di una forte discesa spesso è meglio optare per il recupero di energia, con discese lievi è invece possibile mantenere la velocità nella modalità sailing anche con il motore spento.

Recupero di energia ISG e RSG

Con l'ausilio del recupero di energia l'energia cinetica del veicolo viene trasformata in energia elettrica accumulabile.

A tale scopo nella fase di rilascio viene sovrapposta tramite l'ISG o l'RSG una coppia elettrica alla coppia in rilascio del motore a combustione interna.

La batteria della rete di bordo a 48 V viene ricaricata, le guarnizioni del freno vengono usurate meno.