梅赛德斯-奔驰 面向未来的汽车动力系统

　　电气化进程中的里程碑

　　作为全球首款搭载锂离子电池的量产车型，新一代S 400 HYBRID完美诠释了梅赛德斯-奔驰在汽车技术方面的世界领导地位，在汽车电气化进程中具有里程碑式的特殊意义。

其改进型V6汽油机与紧凑型混合动力模块的结合使得S 400 HYBRID成为了全球最高效的汽油发动机豪华轿车。在欧洲NEDC的测试中，它的百公里油耗仅8.0升，同时每公里二氧化碳排放量仅为188克，这在世界同级别车中树立了全新标杆，确定了新一代S 400 HYBRID“豪华车领域低排放冠军”的美名。

　　在保证卓越燃油经济性与超低二氧化碳排放量的同时，新一代S 400 HYBRID也具有非凡的动力性能：3.5升汽油机提供205千瓦/279马力的功率，同时，其电动机亦可产生15千瓦/20马力的输出功率和160牛•米的起动扭矩。在汽油发动机和电动机的共同作用下，S 400 HYBRID综合输出功率达到220千瓦/299马力，综合最大扭矩为385牛•米。

　　梅赛德斯-奔驰S 400 HYBRID是基于S 350开发而来，并在动力传输方面进行了大量改进。这些改进包括一台改良的3.5升V6汽油发动机、一款附属电磁发动机、一个为混合动力模块专门配备的7G-TRONIC七速自动变速器、必要的电子操作和控制元件、变压器、以及高压锂离子电池。

　　在新一代S 400 HYBRID紧凑的混合动力模块中，圆盘型的电动机扮演着起动机和发电机的双重角色，不仅有助于节约燃油，而且凭借出众的“提速”效果为车辆增添更多驾驶乐趣。从加速阶段开始时，车载电动机即介入动力辅助工作，并为6缸汽油发动机提供160牛•米的最大额外扭矩，帮助车辆达到扭矩峰值。在电动机和发动机的共同作用下，驾驶员能够充分享受到S 400 HYBRID出色的扭矩输出和超强而平稳的加速度。

　　而在制动过程中，电动机会充当发电机的角色，能够回收制动过程中损失的动能，并通过与内燃机制动系统和常规车轮制动系统的紧密配合，实现S 400 HYBRID平稳渐进的制动流程。回收的能量储存在发动机舱内紧凑而高效的锂离子电池之中，并在需要时重新利用。整个复杂的传输过程由位于发动机舱之中的高性能电控组件实施管理。

　　S 400 HYBRID混合动力模块还包括一个便利的ECO自动起停系统。在车辆停止时（例如遇到交通信号灯），系统将自动关闭发动机，直到再次起步时，电动机才会重启发动机。自动起停系统不仅保障了S 400 HYBRID卓越的燃油经济性，而且由于发动机在重新起动时极其迅速，最大程度上降低了二氧化碳在起动阶段的排放量，以实现对环境的保护。

　　新型高压锂离子电池：更小、更轻、更大功率

　　在S 400 HYBRID紧凑和高效的混合动力系统模块中，核心部件是新型高压锂离子电池。这是为汽车应用而专门开发的锂离子电池，也是全球首次应用于量产汽车的锂离子电池。创新性的锂离子电池代表了更高的能量密度、更大的电力效率、更小的尺寸和更轻的重量。与传统镍氢电池相比，新型锂离子电池能够以一半的重量，实现三倍以上的续航里程。而其更加紧凑的设计进一步节约了车辆的内部空间。

　　在S 400 HYBRID发动机舱中，大容量的锂离子电池取代了常规的起动机电池，不仅为电动机和电动制冷压缩机储存能量，而且通过直流电变压器连接到12伏特车载电路上，为其他标准用电设备（例如大灯和舒适性装备）提供电力。而由于采用了紧凑而模块化的设计原理，整个混合动力系统的附加重量仅为75公斤。全新设计的电池系统由电池单元及其锂离子电池组、电池组电子监测系统、电池管理功能、高强度外壳、冷却胶、冷却板、冷却剂供给以及高压接线组成。

　　毫无疑问，锂电池技术的成功，离不开梅赛德斯-奔驰数十年来的不懈努力。在最近30年中，戴姆勒申请了600多项与电动汽车相关的专利，其中230项专利与锂离子技术息息相关。

　　最优化热效率降低发动机油耗

　　在研发过程中，梅赛德斯-奔驰的工程师对S 400 HYBRID的可变气门控制3.5升V6汽油发动机进行了彻底的重新设计和改进。工程师们利用阿特金森循环原理，让进气门保持开启的时间略微长于进气和压缩循环之间的时间，从而提高发动机的热效率，同时降低燃油消耗率和未处理排放。新式气缸盖、不同的活塞以及改进型凸轮轴（具有不同的凸轮轴控制）的应用有效提升了新一代S 400 HYBRID的最大输出功率（增加5千瓦/7马力），使其达到205千瓦/279马力，同时降低了实际油耗。

　　在城市道路和高速公路上卓越的燃油经济性

　　在乡村公路和高速公路上，S 400 HYBRID表现出异常出色的工作效率：通过转移汽油发动机工作点，实现更低的燃油消耗率。起动时惊人扭矩输出效果由电动机推进产生，不只提供给驾驶员特别令人兴奋的强劲加速感，而且降低了车辆的油耗和排放。

　　电动机提升效率

　　紧凑的圆盘型电动机被安装在发动机和7G-TRONIC七速自动变速器之间，以节省更大的空间和提升效率。S 400 HYBRID搭载的圆盘型电动机实际上是一款三相交流电动机，其最大输出功率为15千瓦/20马力，起动扭矩可达160牛顿•米，工作电压为120伏特。它既可作为起动机，也可作为发电机，并在不同情况下发挥不同的辅助功能。

　　先进的电动机与传统内燃机的和谐并存赋予了新一代S 400 HYBRID更多的技术优势，对降低尾气的排放和提高车辆的敏捷性都产生了非常积极的影响。此外，圆盘型电动机还能有效抑制驱动系统在负荷工作中的扭转振动，从而进一步降低车内噪声和振动，为驾乘者提供更加出色的乘坐舒适性。

　　“加速”效果增添驾驶乐趣

　　S 400 HYBRID的混合动力模块不但有助于节约燃油，而且凭借出众的“提速”效果为车辆增添更多驾驶乐趣。从加速阶段开始时，车载电动机即介入动力辅助工作，并为汽油发动机提供160牛•米的最大额外扭矩。即使在发动机处于非常低的转速时S 400 HYBRID的混合动力系统也能令车辆有力地起步，并迅速达到电子限速的极限。因此，在任何行驶状态下，驾驶员都能充分感受到汽油机和电动机联手创造的敏捷加速和强劲动力，而且无需担心任何油耗的增加。

　　S 400 HYBRID的最高车速为250公里/小时（电子限速），并且只需7.2秒即可完成从静止到100公里/小时的加速。与S 350（常规驱动）已经非常出色的油耗相比，S 400 HYBRID的油耗每百公里进一步降低了2.0升，二氧化碳排放量降低了20%左右。

　　ECO自动起停功能：在滑行停车时节约燃油

　　新一代S 400 HYBRID的混合动力模块运用了非常舒适且高效的ECO自动起停系统，当车辆以不超过15公里/小时的速度滑行停车时（例如在遇到交通信号灯停车之前），自动起停系统会自动关闭发动机直到车辆再次起步。一旦驾驶员松开制动踏板或踩下油门踏板，电动机就立即重新启动发动机，帮助车辆节约在停车等待时的燃油消耗。另外，由于发动机几乎是立即重新启动，启动阶段的尾气排放会大幅减少，同时，常规发动机起动时不可避免的振动和颠簸也降至最低。

　　尽管汽油机会在车辆低速行驶的时候自动关闭，但是转向助力和恒温自动空调依然会处于打开状态，因为这两个系统都是通过电力驱动控制的。甚至在需要的时候，制动辅助系统也可以通过电力操作来运行。当然，自动起停系统并不是在所有低速行驶情况下都会自动开启。如果驾驶员正在进行转向或泊车操作，S 400 HYBRID智能化的控制系统会临时解除自动起停功能，使驾驶员能够顺利地完成操作。

　　制动回收能量

　　当S 400 HYBRID减速时，电动机会充当车载发电机的角色，通过先进的“停止-启动-能量回收”过程，将动能转化为电能。回收的电能被储存在紧凑而高效的锂离子电池之中，以备不时之需。

　　能量的通过两个平稳连贯的阶段，电动机辅助发动机提升刹车效果：第一阶段，在无制动作用的情况下，电动机作为发电机，随时准备回收能量。一旦驾驶员轻轻踩下制动踏板，即开始第二阶段。发电机输出功率会随着刹车的深入而按比例增长。此时，如果猛踩刹车，敏感的驾驶员可以清晰的觉察到发动机制动所带来的阻力，而刹车时产生的能量会被重新回收。

　　S 400 HYBRID的刹车系统在轻微的刹车制动之后并不会立刻达到效果，反馈也比较柔软，只有比较有力地踩下踏板之后，液压的制动系统才会迅速地被激活，并介入工作。这样不仅可以产生更多电能，同时也有利于减少液压制动系统的磨损。为了尽可能利用这种可以创造“双赢”的功能，梅赛德斯-奔驰工程师为S 400 HYBRID专门开发并配备了具有新式制动踏板模块的新型制动系统。

　　巧妙安装的电子控制装置

　　车载专用电控装置确保三相交流电动机可以在120伏特的高压直流电路中正常运行。变流器安装于原来起动器的位置。同时，系统还另行装配了单独的低温回路冷却装置，以避免电控元件在电流的作用下（电流最高可达150安培）而持续升温。

　　梅赛德斯-奔驰工程师将变压器安装于右前轮罩之中，因为这里更有利于120伏高压电路和12伏车载电路之间的能量转换，并且可以在标准蓄电池断电时通过跨接线进行应急起动。为了确保持续高水平的供电效率，变压器也通过低温回路进行冷却。12伏特铅酸蓄电池安装在行李箱之中，不仅为车载标准用电设备提供电力，而且为高压电能量组件的监测系统提供电力。由于需要与锂离子电池的配合运转，铅酸蓄电池的也比一般情况下要更小和更轻。

　　技术成熟的七速自动变速器

　　S 400 HYBRID采用了技术上已经十分成熟的7G-TRONIC七速自动变速器，并根据整车混合动力的特性，升级了变速器管理系统方面的相关软件。即使在发动机关闭时，新开发的辅助油泵也能始终保证变速器的润滑效果。

　　S 400 HYBRID复杂的变速箱系统由改进过的高性能发动机控制模块实施管理。这个控制模块融合了众多实用功能，并能够根据不同行驶条件（例如城市、乡村、高速或低速），辅助驾驶员选择最合适的运行模式。

　　在仪表盘中显示混合动力状态

　　仪表盘具有单独的中置式显示器，能够清晰的显示出回收能量和电池充电的状态，帮助驾驶员更直观的监测混合动力系统的时时状态。

　　奔驰标准安全理念之外的七个安全理念

　　秉持梅赛德斯-奔驰的优秀传统，奔驰的工程师始终把车辆的安全性置于最高地位，并把多项优势技术融入到量产奔驰汽车中，这其中就包括戴姆勒研究多年的燃料电池技术。然而，这些优势技术所面临的最大挑战就是要确保技术中相关电气元件能够具备可靠的安全性。这里我们倡导的安全性不仅应用于产品的生产，包括维修和保养期间的车间工作人员，还要考虑乘客在事故之后需要救援时的应急服务。

　　因此，S 400 HYBRID的混合动力技术运用了七个步骤诠释了“安全”理念的至高境界。

　　1. 步骤一：S 400 HYBRID的工程师对所有线路都进行了颜色编码，从而消除混淆；所有元件都标有安全说明。这使定期质量检查更加容易进行。

　　2. 步骤二：通过大块的的绝缘材质和新开发的专用连接器，为整个系统提供全面的接点保护。

　　3. 步骤三：包括为全球首次用于量产车型的锂离子电池提供的一整套精心协调的安全措施。这款创新性电池安装于高强度钢铁外壳之中，并进行了可靠固定。将电池组嵌入特殊胶体之中能够有效缓冲任何颠簸和撞击。这里也有带有安全片的通风口以及一个独立的冷却循环装置。内部电子控制装置持续监测安全状况，并在发生任何故障时立即发出信号。

　　4. 第四个步骤的安全组件包括分离的电池端口，保护所有高压元件的独立保险丝，以及通过多重联锁开关的持续监测。也就是说，所有的高压元件都由闭合电路连接。一旦发生故障，高压系统会自动切断。

　　5. 步骤五：当点火开关转换到“关”或者混合动力系统发生故障时，断路器就被自动激活，从而使高压元件断电。但此时电池仍继续保持充电，以便发动机能够随时重新启动。

　　6. 步骤六：在发生事故时，高压系统会在几分之一秒内完全切断。

　　7. 第七个，也是最后一个步骤，就是对系统进行持续不断的短路监测。

　　由于采用了紧凑而模块化的设计原理，整个系统的附加重量仅为75公斤（包括整个安全系统在内）。梅赛德斯-奔驰这项开创性技术不仅赋予了S 400 HYBRID超凡的驾驶性能，甚至可以在不久的将来广泛应用到其他的梅赛德斯-奔驰车型中。搭载了混合动力系统的S 400 HYBRID的有效载荷为595公斤，与S 350基本相同。

　　智能化高性能发动机管理系统可以对不同的行驶路况迅速做出反应，并以最优化地方式配置车载驱动系统，从而确保尽可能低的油耗和排放。

　　• 在静止时汽油发动机通常处于关闭状态，因此并不消耗燃油。由电力驱动的制冷压缩机和转向助力泵可以保证空调和动力转向系统不间断运转。如果需要的话，甚至制动辅助系统也可以通过电力驱动来运行。这样，S 400 HYBRID的舒适性不会因为发动机的停止运转而受到任何影响。车内乘员也会像乘坐其他S级车型一样享受轻松、惬意的旅程。

　　• S 400 HYBRID的起步和加速表现出异常的平顺而舒适。车载电动机可以产生强大的动力加速度，让驾驶员尽享灵敏加速而带来的快感。

　　• 在巡航时，智能化电子管理系统可以随时检测路况。如果S 400 HY-BRID行驶在宽敞的高速公路上，系统会把发动机机的负荷点切换到到能够产生更低油耗的状态，以便更好的节约燃油和降低尾气排放。

　　• 当驾驶员松开油门踏板或发动机开始制动时，能量回收功能将被激活，准备回收在制动时流失的能量。在车辆以低于15公里/小时的速度滑行或停车时，汽油机也将自动关闭，以便节约更多的燃油。

　　• 一旦驾驶员踩下制动踏板进行制动，电动机则开始将车辆动能转变为电能的过程。这时，电动机作为发电机，把动能储存在锂离子电池中并转化为电能。对于驾驶员而言，整个过程就像发动机在采取制动。车轮的常规盘式制动器只有在驾驶员需要更加猛踩刹车时才被激活，并在有效制动车辆的情况下与发动机制动和回收功能一起运转。

　　• 当驾驶员选择7G-TRONIC七速自动变速器的“R”（倒档）时，管理系统就自动激活操纵模式，并防止ECO自动起停功能频繁地关闭发动机。

　　• 在频繁遇到红灯停车的城市交通中更会突显S 400 HYBRID混合动力系统的技术优势。发动机会在频繁的滑行和停车过程中自动关闭，显著降低油耗和尾气排放，同时，长时间能量回收过程也有助于给车载电池充电。当ECO自动起停功能处于激活状态时，电动机可以确保车辆从静止状态平稳而迅速的重新起动。

　　• 当行驶在乡村道路上，车辆的加速、恒速和回收状态会频繁发生改变。根据不同的路况，制动和加速越频繁，回收的能量也就越多。这样，车辆在上坡、下坡和蜿蜒的路况中，就可以最大程度地实现油耗的节约和尾气排放的降低。

　　• 在高速公路上，混合动力系统的节油效果不如在城市和乡村路况中那么显著。然而，由于V6汽油机和7G-TRONIC七速自动变速器的特别改进，S 400 HYBRID在高速公路上依然拥有比其他同级车辆更低的油耗和尾气排放。

　　与其他S级车型一样，S 400 HYBRID由德国的辛德尔芬根工厂生产，并在最终量产前，在全球各地进行了全天候、多路况条件下的试验，用以试验锂离子电池混合动力系统的在各种路况中的实际适应性。在整个试验过程中，200辆S 400 HYBRID样车在全球总共行驶近一千万公里的旅程。德国专家对路试中出现的任何情况及时加以解决，为S 400 HYBRID的动力系统能够在实际路况和天气条件下的高效运行，提供了有力保障。

　　未来环保型豪华轿车的模块化技术

　　S 400 HYBRID是梅赛德斯-奔驰可持续发展策略的有力佐证——在不影响梅赛德斯-奔驰特有的品牌属性（如安全性、舒适性和非凡驾驶乐趣）的前提下， 尽力为客户提供最经济和环保的豪华汽车。

　　在“通往零排放的交通运输”的美好蓝图中，梅赛德斯-奔驰将会更多地致力于动力系统模块化设计的研发中：无论是单独使用，还是根据车辆级别、使用类型和客户需求结合使用，模块化动力技术都是其中的关键因素。

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