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深度解析:奔驰S400(221车型)混动动力。
驱动系统组成
S400 HYBRID配备了平行混合动力驱动系统,包括272混合动力发动机和高电压系统,其中,高压电系统由电力电子控制单元、电动机、高压蓄电池模块、蓄电池管理系统(BMS)控制单元和 DC/DC转换器组成(图1)。

图1 混合动力部件
通过该驱动系统,内燃机、电动机和驱动轮通过刚性相连(图2),其中,发动机和电动机提供的功率可以组合在一起,但车辆无法完全通过电子驱动系统驱动。
高压部件介绍
根据前述的高压电系统组成部件,如下逐一进行介绍。
(1)高压蓄电池

图2 驱动概念
位于引擎室右后侧(图3),内部由35块锂离子电池组成,每块电池的电压均在3.2~4.1V之间,这样,高压蓄电池会储存电能并以约120V的电压为所有高压系统部件供电。所有的锂电池由蓄电池管理系统(BMS)控制单元根据传感器和CAN信号进行管理。此外,BMS控制单元在必要情况下还会促动保护开关,以便将高压蓄电池的正极和负极绝缘。

图3 高压蓄电池

(2)DC/DC转换器
直流/直流转换器位于右前轮罩内侧(图4),作为变压器,将高压蓄电池和12V蓄电池相连,实现高压直流电与低压直流电之间的相互转换。

图4 DC/DC转换器

(3)电力电子模块
位于右侧排气歧管下方(图5),控制电动机的工作,即:在启动和起步阶段,通过三相交流电促动电动机;在发电模式下,将产生的三相交流电转换为直流电压,然后对高压蓄电池充电,其实质是交流/直流(AC/DC)转换器。此外,还执行自诊断功能,并通过评估温度传感器的信号,时刻监测电动机的工作温度。

图5 电力电子模块

(4)电动机
采用步进电机设计(图6),位于发动机与变速器之间,不仅具有启动机的作用,还可作为发电机为高压系统充电,因而被称为启动机-发电机。电动机根据工作分为启动和发电模式:沿曲轴转动方向施加扭矩,以启动内燃机,并在起步过程中,电动机为内燃机提供支持;在制动过程中,沿曲轴转动方向的反方向施加扭矩,回收部分制动能量,并将其转化为电能(再生制动),以对高压蓄电池充电。两种工作模式均由电力电子模块控制。集成的温度传感器记录定子线圈的温度,并将信号传给电力电子模块分析,避免电动机过热损坏。此外,电动机还具有减震元件的作用,以降低行驶/扭转振动。
(5)空调压缩机

图6 电动机
为确保在发动机自动停机时空调系统能提供足够的冷却,压缩机从发动机上分开,采用电动驱动,实现对车厢内部和高压电瓶进行单独的恒温控制和冷却(图7)。电动压缩机主要由集成式控制单元、电机和螺旋压缩机组成。控制单元调节电机的转速以及制冷剂数量,电机驱动压缩机。压缩机由两个交织的螺旋组成,其中一个与外壳永久连接,另一个则在第一个螺旋内的圆周内旋转,这样,在螺旋内形成多个不断增加的较小空间,制冷剂随后进入这些空间, 最高到达中央, 然后在中央以压缩状态排出。该设计有助于优化燃油消耗量,此外,空调控制单元可在700~9000r/min的转速区间内对压缩机进行无级调节。

图7 电动压缩机
工作模式
根据车辆的使用状况,对驱动系统的工作,可分为以下若干模式来理解。
(1)驱动模式
车辆的驱动可通过内燃机(标准模式)或混合动力模式来实现。当混合动力系统识别到故障而导致混合动力模式无法使用时,如果发动机可提供足够的扭矩,那么车辆将启用标准模式。在混合动力模式起作用时,发动机扭矩与电动机扭矩相结合,驱动车辆,该模式取决于高压电瓶的电量。此外,内燃机可将电动机作为高压发电机操作。
(2)发电模式
在发电机模式下,电动机扮演着高压发电机的作用,曲轴的旋转运动作用在电动机转子上,然后在定子线圈中感应出三相交流电,由电力电子模块转换为直流电后对高压蓄电池充电。在该模式中,车辆的动力由内燃机提供。
(3)减速模式
当车辆在滑行时,电动机将动能转化为电能,即“再生”阶段,ME根据当前的路面状况、高压电量和变速器模式计算出相应的减速扭矩,据此进行再生减速和减速燃油切断。在这种情况下,内燃机产生减速扭矩,它与再生减速扭矩加起来可能超过标准的减速扭矩,此时,内燃机产生最小的可控扭矩,并且不会激活减速燃油切断。另外,不论是否激活减速燃油切断,对驾驶员而言,驱动系统的表现是相同的。
能量和动力流
各模式工作期间的能量流和当前的高压电量可显示在仪表盘上,当混合动力系统开始工作时,仪表会显示“READY”(就绪)信息(图8)。如果ECO启动-停止功能可用,那么READY 指示灯呈现绿色的;如果ECO功能暂时不可用,则READY 指示灯点为黄色的。

图8 仪表盘显示
混合动力的动力流可显示在COMAND显示屏上(图9),在驱动模式下,动力由发动机传递至后轴,即动力仅由发动机提供;在加速模式下,高压蓄电池通过电力电子模块向电动机供电,使电动机产生驱动扭矩,对发动机提供支持,这样,动力由发动机和电动机流至后轴。在发电模式下,电动机作为高压发电机,将车辆的动能转化为电能,动力从后轴传递电动机。

图9 动力流(加速模式)
再生制动
再生是指在车辆减速过程中,为回收能量将动能转化为电能,从而对高压蓄电池充电。再生制动功能由制动踏板与助力器推杆之间的一段自由行程来执行,代表制动请求的踏板行程由踏板角度传感器记录,然后由再生制动系统(RBS)控制单元分析,据此在每次促动制动器时,踏板阻力模拟器都会产生虚拟的踏板阻力(图10)。当再生制动启用时,自由行程会随着再生制动扭矩的增加而变短,为此,RBS控制单元促动相应的电磁阀,从而促使助力器增大液压制动器的压力,确保自由行程不会变短。如果RBS系统出现故障,那么阻力模拟器停用,然后驾驶员将并通过脚力产生所需的制动力,即踏板行程会比正常的行程略微增长。

图10 功能原理
RBS控制单元将制动踏板行程的总制动扭矩分为再生制动扭矩和液压制动扭矩,两种扭矩分别由传动系统和车轮制动器来执行。电动机回收部分或全部制动扭矩,用于发电,然后存储在高压蓄电池中(图11)。如果产生的再生制动扭矩达到制动踏板请求的总制动扭矩,那么就不会产生液压制动扭矩,这样,通过再生方式即可实现减速。如果高压蓄电池已是充满电状态,那么再生制动扭矩将无法产生,此时车辆只能通过液压方式制动,直到高压蓄电池放电并能存储电能。此外,在ABS系统起作用时,再生制动会结束,制动扭矩仅通过液压方式提供。

图11 再生制动的功能原理
ECO启停功能
当车辆不需要能量驱动且驱动系统未发出能量请求时,只要满足相关条件,如发动机在运转、高压蓄电池电量充足、档位在D档或N档等前提条件,ME通过切断喷油嘴和点火线圈来关闭发动机,使发动机自动停止运转。如果出现碰撞信号且高压系统立即停用,则发动机也会关闭。
当车辆需要驱动或驱动系统发出驱动请求时,只要满足相关条件,如:内燃机已经自动停机、高压系统没有故障、松开制动踏板、操作油门踏板等条件,ME就会对电动机所需的驱动力矩进行计算,并通过CAN网络向电力电子控制单元发出促动电动机的请求,以自动启动发动机。
冷却系统
为了保证预期使用寿命达到最佳,高压部件必须在一定的温度范围内工作。DC/DC转换器和电力电子模块共用一个冷却系统,该系统独立于发动机冷却系统,防止出现过热损坏(图14)。循环泵1由前SAM控制单元通过继电器控制,吸取冷却液并将其泵送至冷却液回路中。冷却液流经DC/DC转换器和电力电子模块,对两个高压部件进行冷却,然后热的冷却液流经低温冷却器散热。循环泵2由M通过E继电器控制,以便与电力电子冷却回路中的冷却液温度相匹配,并对电力电子循环泵1提供支持。为此,ME读取低温回路温度传感器的电压信号,据此促动循环泵2工作。

图14 冷却回路
1.冷却器;2.电力电子模块;3.DC/DC转换器;4.膨胀容器;B10/13.低温回路温度传感器;K108.循环泵1继电器;K108/1循环泵2继电器;M13/8循环泵1;M13/9循环泵2;A.来自冷却器的回流;B.循环泵1和2之间的连接;C.对DC/DC转换器的供给;D.电力电子模块与DC/DC.转换器之间的连接;E.对冷却器的供给。

图15 冷却回路线路图
1.冷凝器;2.干燥瓶;3.膨胀阀;4.蒸发箱;5.后空调蒸发箱;A9/5.电动剂压缩机;A100.高压电瓶;B10/6.蒸发箱温度传感器;B10/11.后排蒸发箱温度传感器;B12.制冷剂压力传感器;Y19/1.高压电瓶冷却切断电磁阀;Y67.后空调制冷剂切断电磁阀;A.高压-气态;B.高压-液态;C.低压-液态;D.低压-气态。
高压蓄电池内部集成了电池温度传感器(A100b2),用于记录高压蓄电池温度,相应的信号由BMS控制单元分析和处理,如果需要进行冷却(图15),BMS控制单元通过CANI网络向ME发出制冷请求信号。ME在评估请求后,将信号通过中央网关和CANB网络传送至空调控制单元。然后,空调控制单元通过CAN网络激活电动压缩机。同时,BMS控制单元会打开高压蓄电池冷却系统切断阀(Y19/1),制冷剂流经集成在高压蓄电池模块中的蒸发器。吸走周围的热能,使高压蓄电池得到冷却。如果手动关闭空调,那么高压蓄电池不会进行冷却;如果高压蓄电池的温度过高(T>42℃),则空调将自动开启,并以上次关闭前的设置进行工作。
互锁功能
互锁电路用于为无意触摸到高压部件的人员提供接触保护,互锁信号在BMS控制单元中产生,通过高压部件的12V插头串联,形成12V/88Hz的闭环回路(图16)。当互锁回路断开时,高压电瓶中的保护开关立即打开,从而切断高压电系统。

图16 互锁回路
1.蓄电池管理系统控制单元;2.高压分配盒;3.电动压缩机;4.电动机;5.电力电子模块;6.DC/DC转换器;7.熔断分离器;8.低压12V蓄电池;A.回路30;B.回路30c;红色.12V导线;黄色.互锁信号线;橙色.高压导线。

图17 高压激活锁
断电
为确保在维修时不存在电击风险,必须将高压电瓶的插头脱开,然后装上高压安全锁,即断开高压电,并防止高压系统再次被激活(图17)。需要注意的是在安全锁装完后,需要等待2min方可进行维修,以确保电压彻底释放。另外,只有经过培训的授权服务中心工作人员才可对高压系统进行作业。

最近在#女人三十加# #李娜姜山夫妻相处模式# 的采访里看到李娜,她一直是我最喜欢的女运动员,都是武汉人,看她简直太亲近:能听懂她在比赛时的汉骂、理解她远走他乡的倔强、也一直相信她能顽强站上世界最顶端的信心。
如此亲近,不单因为李娜是武汉人,更因为李娜身上,有武汉女性常见一种“嫂子”精神。
“嫂子”——是武汉人对已婚女士的特有称呼,囊括一切年龄阶段。“嫂子”后面常跟着的形容词是“有板眼”、“傲得狠”,在方言里,这都是泼辣不好惹的意思。然而武汉人叫这声“嫂子”总是带着称赞与敬畏:她们是屋里屋外一把手,是天塌下来还能撑着的顶梁柱。
疫情期间的武汉嫂子,因为几场汉骂出了大名,网上纷纷讨论武汉女人敢出头,不怕事、逻辑强,却不知这就是武汉嫂子语言天赋的寻常发挥,女性医护在一线守护所有人,嫂子们几场汉骂帮武汉人出头,这同样也是武汉嫂子的基本精神体现:天塌下来,嫂子顶着。
而李娜在役时,网上关于她的讨论也总偏离她的专业:为什么在赛场上说脏话、为什么吼自己的丈夫、怎么不忍别人能忍的气、怎么能一直把职业生涯牢牢地掌握在自己手里?这也是武汉嫂子的另一种体现:脾气大、不服管、有本事。
李娜的经历太过独特,但她独一无二的运动生涯与人格魅力,确有一部分来自于家乡赋予的性格,武汉女人为什么能如此泼辣厉害?这其实是个曾引起学术讨论的问题:当年讲述武汉女扁担的电影《万箭穿心》,既定义了武汉嫂子的形象,也给出了原因。
为什么泼辣?因为日子过得苦,要泼辣点才不被欺负;为什么厉害?因为没指望,万事都得靠自己。
这几乎是武汉女性的普遍状态,武汉城市化发展早,人人都要劳动,妈妈那一代基本全是职业妇女、外婆奶奶也都有单位讲工龄。但出了职场,家庭琐事依然要女性承担:从锅碗瓢盆到上老下小,育儿养老做家务,这就让女性不得不从事双倍的劳动,怎能不厉害?而武汉是码头文化的发源地,女性要在江湖混杂之处揽活而不吃亏,不泼辣能行吗?
我小时候常觉得武汉女性地位高,很多“妻管严”。长大才意识到,“妻管严”的背后,是女性不得不承担居家生活的全部劳动,以此换来一点本就该有的话语权。
《万箭穿心》里的颜丙燕是武汉嫂子的最典型形象:男人和命运全靠不住,必须靠着自己的肩膀在码头边撑起整个家。
这样的武汉嫂子精神一代代传下来,就变成了李娜负气时的出走、赛场上的怒吼。
李娜在疫情时和母亲的沟通让我动容:她说过去总不理解为什么妈妈一件事要说那么多遍,直到自己也做了妈妈、在疫情时和孩子朝夕相处,才明白如果妈妈不唠叨,孩子怎么能听到呢?
我们常觉得母亲太强势、脾气差、爱唠叨,可唯有生活出现危机时,我们才再一次意识到武汉嫂子不只是厉害泼辣,也在一直默默撑起我们的生活,直到疫情来临,以为自己足够独立的我们,依然要依靠她们的勇敢与经验。
李娜已经是历史上最优秀的运动员:她单枪匹马地打破了一项运动对肤色的偏见,然而在疫情来临时,她和所有普通的女性一样,和妈妈彼此安慰、承担一切的育儿劳动、对丈夫的袖手旁观无可奈何。
李娜在《女人30+》采访中说,孩子吵闹叫妈妈的时候,看到坐在客厅翘着二郎腿玩手机的丈夫,心头起火却也无可奈何。#李娜 妈妈可以做的爸爸也可以#
看到昔日叱咤风云的网球女王也会有面对家务时“我是谁,我在哪儿,我为什么要这样”的迷茫,不得不承认自己听到了心碎的声音——并不只是惋惜女王不再肆意怒吼,也是清楚地看到即使伟大如李娜,也不得不在家庭中承担本不应该的母职惩罚,和千千万其他女性一样。
这是共性吗?“嫂子”这个词就好像“为母则刚”、“上得厨房下得厅堂”一样,乍一看都是在夸耀女性的独立、坚强,可透过那些方块字,看到的却是女性在家庭中的过多牺牲、而社会则对这种牺牲熟视无睹。
无论用什么词语、哪种方言,夸耀一个女性足堪楷模,都并不只因为她在事业上取得成功,她还必须符合传统父权对“贤妻良母”的一切要求。女性优秀,好像就意味着女性必须独立于现代社会好不容易积攒的一切公民福利、独立于现代人作为底线的共情与体量,去无偿付出、去接受生产与育儿、家务与工作的全部劳动。
联合国妇女署的数据:全球范围内,女性承担了76%的无偿照料工作,在家务劳动上,女性的投入是男性的3.2倍,约为4.2小时。在中国,女性平均每天在无偿照料上花费的时间是男性的2.5倍。
主流批判女性独立与否,却看不到如果没有女性,以家庭为结构的社会早已分崩离析;主流歌颂母亲伟大,却不愿意给予女性劳动最基本的保障:中国女性的劳动参与率在三十年内下降率12.6个百分点,而幼儿入托率仅为4%,这意味着有千万女性因为母职惩罚而回归家庭、失去基本的就业保障。
一代一代女性的“泼辣”、“坚强”、“厉害”,从哪里来?从无偿劳动中来,从母职惩罚中来、从琐碎、无人分担的家务中来。
李娜的倔强与勇气,如同一代代女性的付出在我们身上留下的烙印与缩影。我们珍惜女性的付出与成就,但也必须努力去改变——就好像李娜证明了网球运动不局限于肤色一样,我们必须要让世界知道:劳动不局限于性别,女性需要的不是赞美,是公平。


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