Convertitore CC/CC, batteria della rete di bordo a 48 V (Powerpack 48 V) (illustrazione riferita al tipo 238) |
N83/1 | Centralina di comando convertitore CC/CC |
G1/3 | Batteria della rete di bordo a 48 V |
P54.10-4438-04
Il Powerpack 48 V è costituito da:
Convertitore CC/CC
Batteria agli ioni di litio a 48 V
Convertitore CC/CC:
Gestione della rete di bordo a 48 V
Modalità buck (48 V 12 V) con circa 3500 W di potenza per 15 min
Modalità buck (48 V 12 V) con circa 3000 W di potenza
Modalità boost (12 V 48 V) con circa 1000 W di potenza
Valutazione mors. 30c (misure di sicurezza in caso di impatto)
Peso circa 2,5 kg
La rete di bordo a 48 V e in collegamento con la rete di bordo a 12 V attraverso il convertitore CC/CC. Il convertitore CC/CC consente lo scambio di energia tra i due livelli di tensione.
Durante la marcia il convertitore CC/CC alimenta la rete di bordo a 12 V con l'energia messa a disposizione nella rete di bordo a 48 V (modalità buck). Nella rete di bordo a 12 V viene quindi sostituito il convenzionale alternatore a 12 V dal convertitore CC/CC. Questa modalità viene impiegata anche per mettere a disposizione della rete di bordo a 12 V energia proveniente dalla batteria della rete di bordo a 48 V nelle fasi di fermo del veicolo.
La centralina di comando convertitore CC/CC (N83/1) è la centralina di comando master per la gestione dell'energia nella rete di bordo a 48 V. Essa legge i dati della batteria della rete di bordo a 48 V attraverso il LIN della rete di bordo a 48 V (LIN B22) e li mette a disposizione della gestione della rete di bordo a 48 V. Oppure invia i dati attraverso i sistemi bus ad ulteriori centraline di comando.
Per alimentare la rete di bordo a 12 V in modo adeguato alla relativa situazione, la gestione della rete di bordo a 48 V imposta la modalità, le tensioni e le correnti del convertitore CC/CC in base alle specifiche della gestione della rete di bordo a 12 V e in base alle condizioni nella rete di bordo a 48 V nonché nel veicolo.
Riscaldamento e raffreddamento del Powerpack 48 V
Le prestazioni della batteria della rete di bordo a 48 V dipendono in misura rilevante dalla temperatura della batteria.
Ciononostante la batteria della rete di bordo a 48 V può essere utilizzata in un ampio range di temperature esterne, in quanto il Powerpack 48 V dispone di un raffreddamento ad acqua con un elemento riscaldante e raffreddante supplementare.
Affinché la rete di bordo a 48 V raggiunga nel minor tempo possibile una buona performance, la batteria della rete di bordo a 48 V, in presenza di temperature basse, viene riscaldata durante la marcia con l'elemento riscaldante e raffreddante, fino a raggiungere una temperatura sufficientemente alta. Per ottenere un riscaldamento rapido, in questa fase non scorre acqua attraverso il Powerpack 48 V.
Per evitare un surriscaldamento della batteria della rete di bordo a 48 V e del convertitore CC/CC anche in presenza di temperature esterne elevate, il Powerpack 48 V viene raffreddato con acqua. La relativa portata volumetrica viene adattata in base alla temperatura tramite la gestione termica del veicolo.
Qualora la batteria della rete di bordo a 48 V dovesse comunque continuare a surriscaldarsi, ha luogo l'inserimento graduale del raffreddamento con tecnica Peltier, in modo da poter ottenere una migliore dissipazione del calore generato attraverso l'acqua.
Powerpack 48 V |
1 | Collegamento dell'elettronica convertitore CC/CC |
2 | Collegamento dell'elettronica batteria |
3 | Attacco 48 V (mors. 40) |
4 | Morsetto di terra (mors. 41) |
5 | Attacco di degassaggio |
6 | Attacco liquido di raffreddamento (ritorno) |
7 | Attacco liquido di raffreddamento (mandata) |
8 | Pasta termoconduttiva |
9 | Attacco 12 V convertitore CC/CC (mors. 30) |
10 | Morsetto di terra allacciamento a massa (mors. 31) |
11 | Attacco interno convertitore CC/CC/batteria della rete di bordo a 48 V |
G1/3 | Batteria della rete di bordo a 48 V |
N83/1 | Centralina di comando convertitore CC/CC |
P54.10-4623-12
Batteria della rete di bordo a 48 V
Consiste di 12 celle agli ioni di litio.
Capacità 20 Ah
Contenuto di energia circa 1 kWh
Tensione di una cella 3,68 V (con 50 % di SOC)
Sistema di gestione della batteria (BMS)
Valutazione mors. 30c (misure di sicurezza in caso di impatto)
Peso: circa 12,6 kg
Funzioni della batteria della rete di bordo a 48 V
Assorbimento di energia e erogazione di energia
Sorveglianza e messa a disposizione di grandezze di misurazione per tensioni, corrente della batteria e temperature della batteria
Messa a disposizione della temperatura del liquido di raffreddamento nel circuito di raffreddamento della batteria
Soddisfazione del requisito della sicurezza della batteria
Alimentazione della rete di bordo a 12 V e del convertitore CC/CC dopo un impatto riconosciuto ("alimentazione post-crash")
Compensazione della carica delle singole celle
La batteria della rete di bordo a 48 V è stata sviluppata per l'impiego nella rete di bordo a 48 V. Grazie al contenuto di energia messo a disposizione, oltre alle funzioni della rete di bordo (ad es. ricarica) sono possibili le funzionalità della catena cinematica e funzioni comfort (riscaldamento e raffreddamento) nel veicolo.
La batteria è costituita da un sistema di gestione della batteria (BMS), dalle celle, da una piastra di raffreddamento nonché da diversi elementi tecnici per la struttura e il collegamento. La batteria comunica mediante una rete LIN verso il convertitore CC/CC, il quale elabora e inoltra i segnali della batteria mettendoli a disposizione del veicolo.
Assorbimento di energia e erogazione di energia nella rete di bordo a 48 V
La batteria della rete di bordo a 48 V nello stato di riposo del veicolo è separata dalla rete di bordo a 48 V.
Tramite l'azionamento da parte della gestione della rete di bordo a 48 V o lo stato dell'accensione gli interruttori per l'alimentazione della rete di bordo a 48 V vengono chiusi e riaperti.
Per garantire il funzionamento costante nel tempo degli interruttori e non sollecitare eccessivamente i componenti a 48 V, la corrente di inserimento alla chiusura degli interruttori viene ridotta tramite un dispositivo di precarica.
La batteria della rete di bordo a 48 V fornisce alla rete di bordo a 48 V l'energia per avviare il motore a combustione interna.
Grazie alla sua elevata portata di corrente, essa consente inoltre di accumulare energia elettrica proveniente dall'alternatore-starter integrato (ISG) o dall'alternatore-starter con trasmissione a cinghia (RSG) nelle fasi di recupero di energia. Successivamente essa può rendere di nuovo disponibile questa energia all'ISG o all'RSG per supportare il motore a combustione interna.
La batteria della rete di bordo a 48 V fornisce in questo modo un contributo al risparmio di carburante e alle funzioni comfort per il conducente.
Sorveglianza e messa a disposizione di grandezze di misurazione per tensioni, corrente della batteria e temperature della batteria
La batteria della rete di bordo a 48 V dispone di sensori propri per rilevare tutte le grandezze interne rilevanti. Le grandezze di misurazione vengono elaborate internamente. Attraverso il LIN della rete di bordo a 48 V esse vengono inoltre messe a disposizione della gestione della rete di bordo a 48 V e della regolazione della catena cinematica.
Oltre alle tensioni delle singole celle, la batteria rileva anche la tensione complessiva del pacchetto di celle e le tensioni sui morsetti che portano alla rete di bordo a 48 V e al convertitore CC/CC.
La batteria della rete di bordo a 48 V misura la corrente all'interno del pacchetto di celle e la relativa corrente in uscita. Oltre a tensione e corrente viene misurata la temperatura delle celle della batteria in diversi punti.
Messa a disposizione della temperatura del liquido di raffreddamento nel circuito di raffreddamento della batteria
La temperatura del liquido di raffreddamento viene misurata nella piastra di raffreddamento e messa a disposizione anch'essa alla gestione termica del veicolo attraverso il bus di comunicazione. La gestione termica regola il raffreddamento della batteria e del convertitore CC/CC.
Per poter raffreddare la batteria anche in presenza di temperature elevate dell'acqua, è integrato un elemento riscaldante e raffreddante nel dissipatore di calore della batteria della rete di bordo a 48 V. L'azionamento dell'elemento riscaldante e raffreddante avviene da parte della gestione dell'energia.
Soddisfazione del requisito della sicurezza della batteria
La soddisfazione del requisito della sicurezza di batterie agli ioni di litio è soggetta a regolamentazioni, norme e prescrizioni severe. La batteria della rete di bordo a 48 V dispone di una strategia di sicurezza a più livelli, consistente in misure sia costruttive che funzionali, ad iniziare dalla cella, passando per il sistema di gestione batteria fino ad arrivare al design dell'involucro.
Tramite le grandezze di misurazione interne il sistema di gestione batteria sorveglia lo stato della batteria. Le funzioni di sicurezza implementate garantiscono quindi il funzionamento sicuro della batteria nell'ambito della sua finestra operativa. Anche misure di tipo costruttivo sono confluite nella configurazione della batteria della rete di bordo a 48 V.
Compensazione della carica delle singole celle
La batteria della rete di bordo a 48 V dispone di un "dispositivo di bilanciamento" che consente di mantenere le singole celle ad un livello di carica uniforme. Tale accorgimento è necessario per preservare le prestazioni ottimali della batteria della rete di bordo a 48 V per quanto riguarda la potenza e l'energia.
Questo "dispositivo di bilanciamento" prolunga inoltre il ciclo di vita della batteria in quanto evita l'invecchiamento precoce di singole celle.
Box portafusibili rete di bordo a 48 V vano motore (F153/2) |
P54.15-3930-82
Scatola portafusibili 48 V rete di bordo vano motore
Il box portafusibili rete di bordo a 48 V vano motore distribuisce la corrente del Powerpack 48 V ai diversi utilizzatori.
In presenza di un guasto si deve sostituire il componente completo. La sostituzione del singolo fusibile e l'apertura del box portafusibili rete di bordo a 48 V vano motore non sono ammesse.
Con il cavo che va dal Powerpack 48 V all'ISG o all'RSG attraverso il box portafusibili rete di bordo a 48 V vano motore è montata una barra collettrice. Qui non è montato alcun fusibile nel box portafusibili rete di bordo a 48 V vano motore, poiché questi componenti vengono sorvegliati e protetti attraverso il Powerpack 48 V.
Gli altri attacchi sul componente sono muniti dei rispettivi fusibili. Anche qui la sostituzione dei fusibili non è ammessa.
In presenza di un qualsiasi guasto il componente va sostituito al completo. Una eventuale riparazione può essere eseguita solo da parte di personale appositamente istruito, ad es. personale specializzato Mercedes-Benz.
Illustrazione riferita al tipo 238 |
F63 | Fusibile pirotecnico |
P91.60-4856-04
Fusibile pirotecnico (tipo 238)
Per evitare un possibile rischio di incendio dopo un incidente, la centralina di comando Supplemental Restraint System (N2/10) attiva il fusibile pirotecnico. Tramite l'attivazione del fusibile pirotecnico viene interrotto il cavo del morsetto di comando (morsetto 30c). Questa caduta di tensione sui componenti a 48 V determina il disinserimento della rete di bordo a 48 V.