奔驰EQC纯电动汽车技术亮点介绍(上)

2021-07-10福建林宇清

汽车维修与保养 2021年3期

◆文/福建林宇清

一、概述

在2016年9月的巴黎国际汽车展，梅赛德斯-奔驰的电动科技品牌EQ及其首款概念车型登台亮相，揭开了奔驰电动化之路的新旅程，EQ代表“Electric Intelligence(电动智能)”。全新的EQC纯电动SUV是EQ品牌旗下的首款量产车型(图1)，于2019年立冬之夜，国产EQC正式上市，随之引起了不小的关注度。这是一款5座、中型豪华SUV、轮廓类似于轿跑车的纯电动车辆，采用全新的“先锋豪华”设计美学和奔驰最尖端的智能科技，是国产豪华纯电动SUV的先行者。

图1 EQC车型

EQC采用了新的纯电驱动系统，通过前后异步电机布局的设计在前轴和后轴处各有一个电机，控制装置允许两个驱动轴之间的动态扭矩分配介于0～100%之间，从而为较高的车辆行驶动态创造前提条件。电机为整车提供300kW的动力输出，其电能由位于EQC底板中的大功率高压蓄电池提供，高压蓄电池的可用总能量约为80kWh，它可以通过家用插座(图2)、梅赛德斯- 奔驰壁挂式充电盒或公共充电站进行充电。在续航方面，全新EQC的可达里程为471km。当采用直流快充时，为EQC充电至80%电量所需时间最快不超过45min。本文将简要介绍该款车型的概念及其工作原理。

图2 家用充电

二、高压电气系统

EQC的电源由两个独立的车载电气系统提供，带高压蓄电池的高压车载电气系统和带12V蓄电池的低压车载电气系统。

1.高压蓄电池

高压蓄电池安装在乘客车厢下方，由6个模块组成，共包含384个最新一代锂电池，其中2个模块包含 48个锂电池，而另外4个模块包含72个锂电池(图3)。另外，高压蓄电池具有3个控制单元，两个控制蓄电池管理，第3个即网关，确保前2个单元之间的通信。蓄电池管理系统控制单元监测互锁电路、电压、电流、温度、接触器的状态、绝缘监测的状态等参数。

图3 电池包

当车辆充满电时，高压蓄电池输送365V的名义上的输出电压。在必要情况下，集成在高压蓄电池模块中的接触器可将高压蓄电池的高电压出口从高压系统上断开，高压蓄电池还通过直流/直流转换器为12V电气系统供电。高压蓄电池允许的工作温度为-25～60℃，该温度由温度传感器记录在蓄电池管理控制单元中。高温会缩短高压蓄电池的使用寿命，因此，在正常工作条件下，高压蓄电池通过冷却液回路进行冷却。

2.直流充电连接单元

直流充电连接单元位于行李舱底板的右下方(图4)。除了能够在“正常”网络连接 (AC)上进行充电外，还能通过直流充电站对车辆进行充电，其通常被描述为快速充电站，确保对车辆进行直流充电。

图4 N116/5 直流电充电连接单元

3.高压蓄电池交流充电器

高压蓄电池的交流充电器位于载物舱底板的左下方(图5)，其功能是将外部电源 (例如充电站) 的交流电压转换为直流电压。

图5 N83/11 高压蓄电池交流充电器

4.直流/直流转换器控制单元

直流/直流转换器控制单元位于发动机舱后方区域的一个支架上(图6)，其功能是将高压蓄电池的直流电压转换成12V直流电压，为12V车载电气系统充电。

图6 N83/1 直流/直流转换器控制单元

5.电力电子装置

该装置集成在驱动机构上，并直接连接至高压蓄电池模块和冷却液回路中(图7、图8)。其任务主要为：向电机供电、控制电机、监测电机的温度和位置、为传动系统控制单元创建可用扭矩的诊断和预测。为使电机运转, 电力电子装置中的交流/直流转换器将高压蓄电池的直流电压转换为3相交流电压，因此, 电机的转速和温度由电力电子装置进行记录。如果电机在超速模式下运转, 那么电机将作为发电机工作, 将感应的交流电压转换为直流电压并存储在高压蓄电池中。

图7 N129/1电机1电力电子控制单元

图8 N129/2电机2电力电子控制单元

6.高压电源分配器

高电压电源分配器 (F34/6)位于发动机舱的后方区域中(图9)，其作用类似于低压供电系统中的熔丝盒，将高压蓄电池提供的直流电分配到以下高电压部件：

图9 F34/6高电压电源分配器

电动制冷剂压缩机 (A9/6)；

高电压正温度系数 (PTC) 加热器 (车内) (N33/4)；

高电压正温度系数 (PTC) 加热器 (高压蓄电池) (N33/5) ；

直流/直流转换器控制单元 (N83/1) 。

为保护高电压部件的线路，4个固定装置位于高电压电源分配器中，固定装置可以访问和更改。

7.高压正温度变化系数(PTC)加热器

高电压正温度系数(PTC)加热器N33/4和N33/5位于发动机舱中(图10)，并由高电压电源分配器供电。两个加热器都是高电压水加热器并且结构相同，N33/4为车内产生热量，N33/5 用于在车外低温时加热高压蓄电池，如有必要, 也为车内产生附加热量。

图10 PTC加热器

三、驱动机构

作为新产品，EQC代表了梅赛德斯-奔驰全新研发的驱动系统，它在前桥和后桥上采用了紧凑型电子传动系统。该系统由电机、直流/交流转换器和变速器组成，后桥通过该装置装配了附加驻车止动爪。变速器由一个2级输入变速器和一个集成式圆锥齿轮差速器组成。左侧行驶方向电机2的变速器和右侧行驶方向电机1的变速器安装在电机上(图11、图12)。由于电机的自身特征，不需要使用离合器。在减速和制动模式下，车辆的机械旋转运动会被转化为电能，为高压蓄电池充电。2个传动系统合起来输出最大为300kW的功率，并具备全轮驱动的驾驶特性。

图11 A79/1 电机1

图12 A79/2 电机2

四、高压电系统的基本功能

高压蓄电池为能源需求高的用电设备提供电能，如制冷剂压缩机或PTC加热器，并通过直流/直流转换器为12V车载蓄电池充电。在特定行驶条件下，电机在发电机模式下用于产生电能 (能量回收)，然后存储在高压蓄电池中。电力电子装置、高压蓄电池和高压用电设备之间通过高压电源分配器相互连接，电源分配器上的熔丝保护高压用电设备。电力电子装置向驱动电机提供交流高压电，从而使电机运转。图13所示为高压电分配图。

图13 高压电分配图

五、冷却装置

高压车载电气系统部件的冷却通过2个相互未连接的封闭冷却液回路实现，即低温回路1和低温回路2(图14、图15)。低温回路1冷却电机1和2、直流/直流转换器以及高压蓄电池的交流充电器，低温回路2冷却高压蓄电池，两条回路都各有一个转速可调的冷却液泵和多个调节阀。为降低能量消耗和车速较高时发动机舱中的冷却速度，冷却器前方安装了空气调节系统，在特定情况下2个促动马达会打开和关闭空气调节系统。低温回路的2个冷却器集成在一个冷却模块中，其后部中央位置有一个风扇马达 (M4/7)用于为该模块通风。传动系统控制单元 (N127) 评估2个回路的温度传感器数据，并在必要时通过局域互联网(LIN)促动风扇马达、空气调节系统和冷却液循环泵。

图14 低温回路1

图15 低温回路2

在车外温度较低时，低温回路1的冷却液还以最低流率 (具体取决于冷却液温度) 流过电力电子装置。根据车外温度，高压蓄电池的废热通过低温回路2冷却器或连接至制冷剂回路的热交换器进行散热，且通过促动高压蓄电池冷却转换阀可调节低温回路2。热交换器通过喷射到其内部并蒸发的制冷剂对冷却液进行冷却，冷却后的冷却液随后可传送至低温回路2。当高压蓄电池温度较低时，冷却液流过与高压蓄电池冷却膨胀阀隔离的热交换器。

如果能源管理系统确定启用，那么传动系统控制单元通过CAN总线请求自动空调控制单元 (N22/1)促动电动制冷剂压缩机，N22/1据此通过LIN线促动电动制冷剂压缩机。高压蓄电池冷却膨胀阀由N22/1控制打开，然后制冷剂流过热交换器，通过此方式，从低温回路2提取热量。冷却输出主要取决于电动制冷剂压缩机的促动水平，如果高压蓄电池的充电量过低，则电动制冷剂压缩机的输出功率将被调节降至0。

六、声音环境保护

纯电动汽车在所有操作模式下行驶时，车辆的噪音较小，视力受损或观察不仔细的行人，通过车辆行驶方向将存在风险。因此，电动汽车往往具备低速预警系统，以降低电动汽车与行人发生碰撞的伤害率。EQC装备了结构相同的两个发声器用于提醒行人，发声器分别位于车辆的右前发动机舱和后备箱的底部区域(图16、图17)。发声器包含一个控制单元、一个音频结束级和一个扬声器。根据车速和加速踏板位置，发声器在0和30km/h自动产生音频信号。在车速超过30km/h后，由于电动车的滚动噪音和风噪足够大，发声器停用。