首頁車訊情報最大馬力突破800匹！深度剖析Mercedes-AMG全新四缸/八缸Hybrid電氣化架構

最大馬力突破800匹！深度剖析Mercedes-AMG全新四缸/八缸Hybrid電氣化架構

CarStuff 人車事 2021-03-31 11:38:01

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Written by: Bear

Mercedes-AMG將卓越的性能和令人印象深刻的駕駛動態與最高效率結合在一起，與Mercedes-AMG Petronas F1車隊的專家緊密合作所獲得的寶貴經驗將使未來的驅動概念的發展受益並將繼續受益。然而，最重要的是，知識的相互傳遞也使迷人的AMG車型成為可能，例如：Project ONE超級跑車，它使Formula 1混合動力技術幾乎一比一忠實地帶到了街道上。

新的驅動系統策略基於兩個支柱：一方面，以性能標誌E PERFORMANCE提供具有完全獨立的驅動器概念的高性能混合動力車。第二個支柱則由基於Mercedes-EQ車系純電動EVA架構(Electric Vehicle Architecture)的純電動AMG車款構成，其將主要用於豪華和高檔車款。

首先關於油電混合架構，或許AMG的擁護者們對於C 63改為四缸動力感到驚訝、震撼，甚至覺得這不是我要的C 63了！Mercedes-AMG為何要如此？絕對是有其獨到的設計以及順應世界趨勢的策略所至，為了吸引更多年輕買家，甚至是女性買家！過往的V8動力或許就顯得太過於暴力了！

Mercedes-AMG預計要在新C-Class搭載的全新油電混合系統，同樣不外乎也是內燃引擎與電動馬達的組合，但與多數前縱置引擎Hybrid車款的配置方式不同，Mercedes-AMG並未將電動馬達放置在變速箱與引擎之間，而是置於後軸上，並且鋰電池與電力電子控制裝置也是集中放置在電動馬達的正上方，如此更能夠有較優化的前後配重，而「前後配重」或許就是新世代C 63改採用四缸引擎的原因之一，當然，為了順應節能減碳的趨勢也是非常重要的影響因素。

而特別的設計亮點還包含了電動馬達本身不僅驅動後軸，當有狀況需要時(例如：後輪打滑)可將動力輸往前軸；以及400V的電力系統輔助內燃引擎，而非目前市面上輕油電混合所廣泛使用的48V。

全新開發的具有創新AMG Hybrid概念其實並未放棄八缸引擎

由於增加了電動馬達，已可大幅提高了性能，並且開發團隊還能夠並行提高車輛的效率，並實現了更低的碳排放和更低的油耗。所以，採用四缸引擎就是一項相關重點。

獨特的車輛架構還提供了額外的好處，即可以在壁掛式充電器、公共充電站或家用插座上進行充電，然後執行純電動駕駛。此外，電氣化有助於在未來保持甚至超過當今AMG的高性能水平，即使使用較小的內燃引擎也是如此。

作為高性能混合動力車，新的模組化AMG電氣化概念將包含了AMG八缸或四缸引擎與永磁同步電動馬達搭配、AMG開發的高性能電池，以及全可變AMG Performance 4MATIC +全輪驅動系統相結合。

位於後軸上的電動馬達部分取決於不同車系，最大輸出功率為150 kW(約204 ps)，最大扭力為320 Nm，並與緊湊型電控兩速變速箱和電控後軸限滑差速器集成在一起。AMG將此佈局稱為P3混合動力架構，輕巧的高性能電池也位於後軸上方的後部。這種設計帶來許多優勢，尤其是對於跑車和性能車型而言，最需要的優化前後配重。

由AMG獨家開發的電動馬達直接作用在後軸上(無需透過AMG SPEEDSHIFT MCT-9G變速箱進行出力轉向)，因此可以將其動力更直接地轉換到後軸的推進力。集成的電子控制的後軸差速鎖可以根據行駛情況為每個後輪分配最佳扭力輸出，使出彎道能更加敏捷地加速衝刺。如果後軸的滑移增加，則電動馬達的驅動力也會根據需要在短時間內改傳遞到前輪，以實現更大的牽引力。透過萬向軸和前輪驅動軸的全可變全輪驅動的機械連接，使之成為可能。

另外，還提供了非常高的動能動能回收效率，因為該系統原則上，僅允許引擎和變速箱的機械和液壓損失最小。由於電動馬達的運行獨立於AMG SPEEDSHIFT MCT 9G變速箱，因此驅動效率也得到了提高。而後軸上的自動兩速變速箱經過特別調整的傳動比，確保了從高車輪扭矩(敏捷地起步加速)到更高速度下的安全連續性能輸出的兼顧。電動執行器能在大約最高140 km/h以前換到2檔，達該速度換檔時大約達到相當於電動馬達的最大轉速(13,500轉/分)，徹底將馬達的輸出發揮至極致。

受到一級方程式賽車啟發的AMG高性能電池

在定義電氣化策略時，從一開始就很清楚，所有必要組件都將在AMG總部Affalterbach開發。其核心是用於即將推出的高性能混合動力車型的AMG高性能電池(HPB)。AMG這項鋰離子儲能系統的開發始於2016年，其靈感來自在最嚴酷條件下Mercedes-AMG Petronas F1的Formula 1混合動力賽車中已獲得實力驗證的技術。

在開發過程中，規格很快被定義：AMG高性能電池結合了可連續頻繁輸出的高功率和輕巧的重量，從而提高了車輛的整體性能。除此之外，還有快速的能量回收和高功率密度。這意味著，在快速行駛中(例如：在山路上)，可以在上坡時立即調出全部動力；而在下坡行駛時，加強動能回收能力。

每個電池都需要控制恆定溫度，以實現最佳功率輸出。如果儲能單元變得太冷或太熱，則會暫時性地斷電，甚至必須調低功率，以免在溫度過高時損壞。因此，即使對電池進行溫度控制也對其性能，使用壽命和安全性具有決定性的影響。傳統的冷卻系統僅用空氣冷卻或用水間接冷卻整個電池組，很快就達到了極限，尤其是隨著能量密集型電池的需求不斷增加，這種需求隨之不斷增加。

創新推動：電池單元的直接冷卻

創新的直接冷卻技術是AMG 400伏電池高性能的基礎，並首次對560顆電池進行單獨冷卻；因此，它們始終被基於非導電液體的高科技冷卻液所包圍。對於直接冷卻，AMG專家必須開發只有幾毫米厚的全新冷卻模組。在專門開發的高性能電動泵的幫助下，大約14升的冷卻液能從上到下在整個電池中循環流過每顆電池，該電泵還流過直接連接到電池的油/水熱交換器。這會將熱量傳導到車輛的兩個低溫迴路(LT)之中，並從那傳導到車頭的LT散熱器，最後將熱量釋放到周圍的空氣中。

為了始終在最佳溫度範圍內獲得高連續輸出和雙峰值輸出，無論充電或放電頻率如何，電池始終處於一致的45攝氏度的最佳工作溫度範圍。AMG高性能電池即使在賽道上混合動力模式下的快速跑圈中，加速(放電)和減速(充電)很頻繁，能量存儲系統仍保持其高性能電量。在測試台上，AMG高性能電池原型已經完成了無數測試里程，車輛測試並顯示出永久的高性能和長使用壽命。

有效的直接冷卻還可以首先使用功率密度非常高的電池。由於該單獨的解決方案，可以以特別輕和緊湊的方式來設計電池系統。重量輕的原因還在於節省了主導線的概念以及鋁製外殼的輕巧但穩定的防撞結構，同時確保了最高的撞擊防護安全性。

具有70 kW連續功率和150 kW峰值功率的高性能電池

Mercedes-AMG所推出命名為HPB80的高性能電池，電量為6.1 kWh，擁有70 kW連續功率和150 kW峰值功率(可持續10秒鐘)，重量為89公斤，因此功率密度為1.7 kW/kg。沒有對電池進行直接冷卻的常規電池大約只有此數據的一半。由於電池的易擴展性，原則上AMG未來還可以具有更進一步的擴展。為此，AMG會仔細研討全球所有市場的不同需求。

「始終在線，始終可用」運行策略

電力基本運行策略源自Mercedes-AMG Petronas Formula 1賽車的混合動力組。與頂級賽車一樣，最大的推動力總是在駕駛需要時提供，例如：出彎或超車時的大力加速。為此，混合動力系統「始終處於打開狀態」，始終可以透過高能量動能回收性能和按需充電來調出並頻繁地輸出電力。獨立的電池概念可在最大行駛動態與現代效率之間實現最佳平衡，並可立即體驗性能提升。

AMG DYNAMIC SELECT六個駕駛模式Electric、Comfort、Sport、Sport +、RACE和Individual自訂義模式都是針對新驅動技術量身定制的，因此可提供廣泛的駕駛體驗。駕駛模式會調整重要參數，例如：動力系統和變速箱的反應、轉向特性、底盤阻尼或聲浪。使用中控檯上的撥片或AMG方向盤按鈕選擇駕駛模式，然後在組合儀錶和多媒體顯示螢幕上將其可視化。

* Comfort駕駛模式：以無提示的方式在啟動時多是純電行駛靜音模式。稍多出些力踩油門踏板，即可啟動AMG Performance Hybrid行駛：在住宅區或市中心的低速行駛為純電；高速公路上高速行駛則內燃引擎和電動馬達混合驅動。AMG SPEEDSHIFT MCT-9G變速箱會提早升檔，從而帶來了和諧且優化了油耗的駕駛過程。

* Electric駕駛模式：最高時速可達130 km/h，內燃引擎始終保持關閉狀態。因此在大多數狀態會是後輪驅動。但是，與AMG Performance 4MATIC +組件的機械連接意味著，如果需要，也可以使用全輪驅動。例如：如果後輪突然失去牽引力，則電動馬達的動力也可傳遞到前輪。若電池電量耗盡時，智能操作控制將自動切換到Comfort駕駛模式，然後內燃引擎啟動並接管驅動功率。

* Sport駕駛模式：從內燃引擎和電動馬達開始，並根據情況在兩個驅動器之間進行交互，電動馬達的升壓功能會較早釋放。Sport型駕駛印象主要為對加速踏板操作的更敏捷響應、更短的換檔時間和更早的降檔，以及更靈敏的懸吊和轉向動態。

* Sport +駕駛模式：從內燃引擎和電動馬達開始，並根據情況在兩個驅動器之間進行交互，反映出更高的提升性能。極高的Sport性歸功於在空檔時升檔時更加靈活的節氣門響應和有針對性的矢量扭矩導引干預，以及最佳的換檔時間。在這模式會提高怠速速度，使可以更快地起步衝刺，並有更加動態的懸吊、轉向和傳動系統設置。

* RACE駕駛駕駛模式：用於在封閉的賽道上進行高動態駕駛。在此駕駛模式中，所有參數都經過配置以實現最佳性能。內燃引擎和電動馬達兩個驅動器相互作用在在急加速期間，來自電動馬達的全電動增壓功率可為內燃引擎提供最強的支持。在收油門低負載需求下可對電池立即進行強大的電能回沖，以保持最大的電力可用性。

混合動力驅動還可以使車輛動力學控制更為有效。當車輪發出過多的打滑信號時，電動馬達還可以代替ESP來執行制動，調節出最佳牽引力。甚至ESP根本不需要啟動，或可以只在更晚的時機執行干預。因此，內燃引擎始終可以更高的扭力運行，這既提高了敏捷性，又提高了效率。另外，在電動馬達「出手干預」的制動過程中，同樣會同步執行電能回充。

特別值得注意的是，AMG DYNAMICS車輛動力學控制系統決定了車輛的反應方式。該系統使用可用的傳感器來確定速度、橫向加速度、轉向角和橫擺率。得益於智能的先導控制原理，可以根據駕駛的動作和傳感器的數據來預測駕駛對車輛的期望。高轉彎動態性和最佳牽引力，以及高穩定性和可預測的操控性，使駕駛獲得非常真實的駕駛感覺。即使是經驗豐富的駕駛，也能獲得最佳幫助，而不會感到被系統干擾。

* AMG DYNAMICS的Basic模式分配給Comfort和Electric駕駛模式，可實現非常穩定的行駛，並具有較高的滑移控制。

* 在Sport駕駛模式中則可啟用Advanced模式。車輛動態保持中立平衡，滑移控制的降低和敏捷性的提高能支持動態操控，更適合在蜿蜒的郊外道路上行駛。

* Pro則是Sport +駕駛模式的一部分。駕駛在動態駕駛操作方面獲得了更多幫助，而轉彎時的敏捷性和來自道路的反饋則得到了進一步的增強。

* Master模式則與RACE耦合。適用於想要體驗動力和在賽道中享受終極駕駛樂趣的駕駛。Master提供了稍微轉向過度的車輛動態、更直接的轉向和更靈活的動力輸出。但要啟用Master模式，必須將ESP切換為ESP SPORT或ESP OFF才能啟用。

至於在Individual駕駛模式中，這四個模式都能自行依喜好設定。

可以選擇四個階段的動能回收

駕駛可以從AMG方向盤上的右側按鈕選擇四種不同級別的動能動能回收模式。這適用於所有駕駛模式，但能量動能回收的程度仍會根據所選的駕駛模式而有所不同。

* Level 0：車輛的性能類似於配置手排變速箱的傳統內燃引擎，當離合器分離，並且在釋放油門時的最小阻力的感受。此級別的動能動能回收功率非常低，僅用於維持車輛的基本電力。而在關閉內燃引擎的情況下(如：純電行駛)，最大程度地降低了傳動系統中的摩擦損失。

* Level 1：為標準設置，在此級別，駕駛可明顯注意到動能回收時的制動感，並且大致相當於傳統內燃引擎的動力接合時的減速度。

* Level 2：更強的調理能力，在大多數行駛中幾乎不需要踩下煞車踏板。

* Level 3：能轉變成與純電動車一樣的「單踏板」行駛模式，可以實現最高90 kW的最高能量動能回收。但這需要適應，並且應該不太適合在賽道中攻克最快單圈時使用。

因此，在RACE駕駛模式中，AMG建議將動能回收率設置為1級，可實現最佳義操作的最快圈速駕駛動態，並同時確保高效率，能在制動時有足夠的動能回收。另外，動能回收的另一個優點是，在陡峭的山坡上行駛時，車輛不會加速行駛。因此，該系統就如同在低檔位所產生的引擎制動效果一樣，但卻將能量饋送到電池中。

讓數字說話：超過600 kW的綜效功率和超過1000 Nm的綜效扭力

AMG高性能混合動力總成的出色性能不言而喻：從技術上講，超過600 kW(約816 ps)的系統功率和超過1000 Nm的系統扭力最大輸出都是可行的。根據未來將推出的車款，可以最快在不到3.0秒的時間內從靜止加速到100 km/h。

目前的最新階段：配備2.0升四缸引擎和電動廢氣渦輪增壓器的E PERFORMANCE與八缸高性能混合動力汽車並行發展，而正在進行的為與AMG四缸渦輪引擎搭配的AMG Performance Hybrid系統(應該就是新C 63所要使用的動力配置，至於還會不會繼續以C 63命名，今年晚些時候就會公佈)。

迄今為止，代號為M 139的2.0升引擎已用於橫向安裝的緊湊型性能車型中(A 45所使用的2.0升引擎)。作為E PERFORMANCE的衍生款，它還將在其他未來的Mercedes-AMG車型系列中搭配輸出動力。但是，它將進行縱置安裝，並進行徹底的重新調整，並且其性能將再次顯著提高。工程師們的目標是進一步開發的M 139，使其再次超越全球所有四缸系列引擎的最高動力輸出。

最大的創新是電動廢氣渦輪增壓器，這是首次在量產車中使用。該技術直接來自F1，即為MGU-H系統。相同的系統已經為Mercedes-AMG Project ONE超級跑車提供動力。

帶有集成電動馬達的廢氣渦輪增壓器：重新定義了靈活性

電動廢氣渦輪增壓器解決了小型、快速響應的渦輪增壓器(相對較低的峰值功率)與大型渦輪增壓器(具有較高的峰值功率，但有渦輪遲滯)無法同時兼顧優點的衝突。

創新的渦輪增壓系統的亮點：在廢氣渦輪增壓器的軸(壓縮葉輪側)上，直接在中央軸集成了一個四公分「窄」的電動馬達。透過電子控制，它直接驅動廢氣渦輪增壓器的軸，從而在廢氣流接管驅動之前加速壓縮葉輪，與「不帶電」的渦輪增壓器相比，大大改善了起步加速和整個全轉速範圍內的即時響應。並且，即使駕駛放開油門或踩下煞車，電動渦輪增壓器也能夠始終維持增壓壓力，從而確保了連續再加速的直接響應。

此渦輪增壓器的電驅系統使用400伏特車載電源供電(而非現行配置電子渦輪車所普遍使用的48伏特)，因此可實現高達156,000 rpm的速度(48V電子渦輪最高轉速大多在10萬轉以內)，從而允許非常高的空氣流量。增壓器和電動馬達連接到內燃引擎的高溫冷卻迴路，以始終創造最佳的溫度環境，而增壓器下方的電力電子設備透過另外的低溫迴路進行冷卻。

延伸閱讀：Mercedes-AMG推出新型電子式渦輪從此小排氣量配大渦輪不再遲滯

未來的AMG四缸混合動力，具有當前V8引擎的性能水平

在四缸Performance Hybrid系統中，帶有電動廢氣渦輪增壓器的AMG 2.0升渦輪引擎最大功率可超過330 kW(約448 ps)，並可與功率高達150 kW的後軸電動馬達結合使用。再次升級的整體動力輸出使未來的四缸動力AMG車型能夠實現甚至超過具有無混合動力驅動V8內燃動力當前同級車款的性能表現。此混合動力四缸動力總成的高敏捷性、性能和效率將率先在下一代Mercedes-AMG C-Class上推出。

標配皮帶驅動的起動發電機馬達

四缸和八缸性能混合動力車還配備了皮帶驅動的起動-交流發電機裝置(RSG)，可產生10 kW(14 hp)的功率。例如：當車輛處於靜止且高壓電池的電量不足以支持時，它會啟動內燃引擎並確保輔助設備(如：空調或日行燈)的基本供電AMG RSG馬達的響應速度比一般市面上的啟動發電機馬達更快，因為它使用的是400伏高壓供電網絡，而非48V。