梅赛德斯-奔驰VitoE-Cell电动厢式货车介绍

1、梅赛德斯-奔驰Vito E-Cell电动厢式车介绍 推出Vito E-Cell电动厢式货车后，梅赛德斯-奔驰成为第一家生产电动厢式货车汽车制造商。该车使用额定电压为360V的棱柱形蓄电池，蓄电池重量约为500kg，能量容量为36kWh。第2批2000辆车于2010年末交付使用。1 该车的日常应用 全电动梅赛德斯-奔驰Vito E-Cell不是一款试验车或原型样车，而是一款完全成熟的量产车型。Vito E-Cell是汽车制造商生产的世界上第一款电动厢式货车。日产使用过程中，该车跟普通厢式货车驾驶方式相似，跟同级别厢式货车的操作方式和用途没什么两样，但是这款车是零排放。它与普通厢式车只有一点不同：

2、Vito E-Cell不需要加油，而是通过电源充电。 梅赛德斯-奔驰厢式车业务部开发该车型的主要目标之一是使其外观与操控方式与普通厢式货车保持一致，欲使Vito E-Cell在商用车车队每天的运营（例如车队管理、订单规划、驾驶方式等）中，使用起来跟其它厢式车一样，见图1。2010年生产的第一小批量100辆（用于斯图加特和柏林的20个车队）、2010年末交付使用的2000辆车都能达到上述目标。小批量生产的车原准备用于快递公司、服务提供商、商业业务、飞机场、市政、能源供应商和个人用户。2 与内燃机版基本车辆相比较 Vito E-Cell的基础车型是梅赛德斯-奔驰Vito使用长轴距和标准顶棚的长头厢

3、式货车。选择这款车的原因是这款车地板下空间大，能容纳牵引用蓄电池组。电动版和内燃机版厢式车的车身保持一致，区别仅仅是装饰件和车后标牌。充电插座位于驾驶员侧加油盖的后面，位于B柱下面。驾驶室内部除了仪表的一些小细节有些改变之外，其他的都保持不变。速度计最大限值为120km/h。电动版用功率输出显示代替了内燃机版的转速。一个指针显示汽车是通过再生在回收能量，还是在相应的驱动状态消耗能量。在Vito E-Cell车型上，内燃机版汽车显示燃油液面的指针变为显示蓄电池充电状态信息，见图2。 在圆表盘之一的显示屏上，驾驶员也可看到以柱图或百分比值显示的充电状态。根据充电状态，驾驶员能估计车尚可行驶的时间，

4、可以估计充电时充电电流的状态，还可估计充电结束的时间。 取代自动变速器换挡杆的是个选择杆。跟内燃机版汽车相比，Vito E-Cell在“D”档和“R”档不是前进和后退档。选择杆处于“N”位置时，电动机的输出功率被抑制，由于驱动部件效率高，只发出一点热。电热器增热器加热驾驶室，按动一个按钮就完成了这一功能的转换，温度是用旋转开关控制的。驾驶员从说明书中可看出Vito E-Cell的特点。另外，每辆车有特别准备的操作指令。 尽管使用蓄电池提供动力，Vito E-Cell的车厢保持不变，这对车队是个重要特点。900kg的装载能力是该级别车辆的正常水平。梅赛德斯-奔驰的Vito E-Cell允许车辆总

5、重为3.05t，一些车队选用车辆总重2.8t的版本，其有效负载更低，为650kg。允许车桥负载、离地间隙和坡度与内燃机版Vito车型相当，因此，用户可将Vito E-Cell加入车队，不必因装载能力或运营方式差异而进行计划调整这也是该电动车易于被市场接受的主要因素之一。 3 电动驱动装置 Vito E-Cell使用锂离子蓄电池，为方便装配，使用了棱柱形电池。其蓄电池组包括192个蓄电池单元，被分成16个模块。额定电压为360V，重量约为500kg，蓄电池能量容量为36kWh，可用部分为32kWh（这一数字相对较高），见图3。蓄电池使用寿命的开发目标是10年，最初生产的100辆车蓄电池使用寿命为

6、4年。蓄电池位于行李厢地板下一个密闭的钢板容器中，其上盖是玻璃纤维加强型聚合物，蓄电池支架插在纵向梁之间，见图4。应力计算、粗糙路面试验和碰撞试验已经证明了悬架的稳定性。除了高电压网络，该车还有12V车载电源，由高压牵引蓄电池供电。相应的储存蓄电池放在司机座椅下面，跟内燃机版的Vito车型一样，它给12V用电装置（如车灯和控制装置）提供电能。 Vito E-Cell的电动机是磁场同步电动机（PSM），见图5，磁场同步电动机输出密度高、紧凑性好，效率高（约为95%），且不需要维修。电动机的持续输出为60kW，峰值输出为70kW。起动时就能获得28Nm的扭矩，保证了一定的加速扭矩。例如Vito E

7、-Cell从060km/h的加速时间为6.5S，力是通过固定传动比的单速变速器传递到前桥。 动力电子设备将蓄电池的直流电压转换成PSM使用的交流电压。PSM就安装于电动机旁边。绝缘栅双极晶体管（IGBT）变换元件因为可靠耐用被选作变换器。带电容器的中间电路确保没有波动的统一能流。 三个闭合的液态冷却回路保证所有部件的最佳温度控制。电动机、转换器和DC/DC变压器的冷却回路有5L制冷液，将部件温度限制为最大60。内部加热器和泵组成第二个回路。第三个回路有15L制冷剂以保持蓄电池和充电器温度约为30。 在Vito E-Cell车型开发过程中，梅赛德斯-奔驰尽可能地使用了成熟部件。例如DC-DC转换

8、器在梅赛德斯-奔驰M级混合动力车上也能找到。同样，电动机和控制系统也是其它车型上已经应用的成熟部件。最初考虑使用全轮驱动Vito 4×4的地板总成（全轮驱动4×4车桥之间有更多的安装空间）及其前轮驱动模块。只有前桥部件现被用于Vito E-Cell，例如车桥下支架是一个新开发部件。 汽车行驶时，vito E Cell 将再生制动获取的电能提供给电动机。在这些情况下，电动机当发电机使用，并给牵引蓄电池供应电能。从12%的制动踏板压力开始，液压制动也进入使用，但不被驾驶员觉察到。 4 充电过程 为开始100辆Vito E-Cell车的运营，能量供应商Vattenfall（柏林）

9、和EnBW（斯图加特）给营运商提供加注站。休息时间进行充电，最好是整夜以380/400V电压充电。这两家公司安装的Vito E-Cell的充电器输出功率为6.6kW，即蓄电池一次完全充电需要6小时。汽车和充电站由多极充电电缆连接。符合欧洲车商采用的IEC 62196 2型法规的插入式装置现处于标准化过程中。见图6和图7。在汽车的充电插座上，充电过程状态由彩色信号显示：如果黄灯亮，表明充电系统已识别到汽车，还没有开始充电；绿灯闪烁表明正在充电；绿灯停止闪烁表明充电完成；黄灯闪烁表明出故障了。 Vito E-Cell的车载智能充电通讯装置（SCCU）是其一大特点。该装置是戴姆勒中心研究室开发的，确

10、保电源、驾驶员和车辆之间的通讯。首先，插上充电电缆后，汽车被自动识别，这对明确消费账单来说很重要，也可指定充电策略，例如根据电费选择性地充电，利用来自再生资源的绿色电进行充电，还是根据下一次用车时间充一定的电量。相应参数由销售人员在电脑上预先选择，或者由驾驶员利用方向盘上的按钮进行选择。这样能确保每个Vito E-Cell以保护蓄电池的方式进行充电，以最佳条件起步，以成本最低和最环保的方式运行。如果车队同时给多辆Vito E-Cell充电，充电策略是消除峰值负载以保证电源不过载。 SCCU的性能很适合商业化应用。营运者可将重点放在成本、可用性或环保性。如果重点放在使用“绿色”电，用整体“油井到

11、车轮”能量方法，Vito E-Cell没有CO2排放。 如果需要，Vito E-Cell也能用通常的接地型插头，通过另外的充电电缆从230V电源充电，但充电时间需要延长一倍。5 里程与营运成本 对各个领域的用户进行调查发现多数厢式车每天行驶50km或80km。Vito E-Cell完全超过了要求：根据欧洲新驱动循环（NEDC），Vito E-Cell的续驶里程为130km，最大速度为80km/h（商用车最大速度一般为这个值）。高效率部件、智能充电策略和低滚动阻力轮胎是Vito E-Cell续驶里程达到最大的保证。当蓄电池容量降低到7%以下，该车的输出动力也自动降低，还给驾驶员发出通知。一些特殊

12、装置省略掉后，例如不装空调系统，也有利于延长Vito E-Cell的续驶里程。 Vito E-Cell的运营成本只是内燃机版厢式车的几分之一，部分原因是维修范围大大缩小。例如一年仅需进行一次目视检查，或者说行驶2万km进行一次目视检查，还不用更换机油。 Vito E-Cell在西班牙维多利亚工厂的生产过程跟一般车型类似。生产过程中，该车型只是被当中一种变型车。车身没有改变，只是取消了传动轴和后桥差速器，应用了特殊的线束。在安装其他装置过程中，安装新前轮驱动模块。然后将该车转运出去装配蓄电池组件。生产开始之前，给员工讲解了操作高压系统部件的知识，现在员工已经将Vito E-Cell看作是普通车型

13、。6 安全性与可靠性 梅赛德斯-奔驰按照多个驾驶试验程序试验和演示了10多辆Vito E-Cell的功能可靠性，例如极冷冬季气候试验、坏路试验和耐久性试验。受续驶里程和充电周期的影响，电动车进行耐久性试验的速度和内燃机版汽车进行耐久性试验的速度不同，蓄电池的充电次数也是这一试验的一部分。 使用电动驱动装置的汽车，进行电磁兼容性试验非常重要。Vito E-Cell驱动装置的紧凑性给该车带来诸多好处：除了蓄电池，电动驱动的所有装置相互连接位于发动机罩盖下。 电动车的高电压系统给我们提供了讨论高电压系统安全性的机会。Vito E-Cell符合电动车认证试验标准ECE-R 100，见图8。特别地，EC

14、E-R 100试验标准中给出了防止带电部件和相应试验程序相互接触的法规，确保了Vito E-Cell的操作可靠性。根据ECE-R 100，高压部件有防振保护并粘贴了警告标签。给高压部件供电的线束使用橙色护套便于识别。停车器放止驾驶员在车辆充电过程中开动车辆，德国汽车制造商制定的标准中的所有要求都被满足。见图8。 Vito E-Cell的安全装置有电子稳定程序（ESP），其背景是将后轮驱动更改为前轮驱动（底盘也作相应更改）、不同的重量分布和制动能量回收过程中不同的制动扭矩。ESP包括所有常用功能，例如防抱死制动系统、牵引力控制系统、制动辅助、坡道保持控制、电子制动分布和载荷探测等。 特别开发的模

15、拟程序中和实际碰撞试验证明了Vito E-Cell被动安全性很高。例如实际条件下，Vito E-Cell 会经历100%40%重叠的前部碰撞，侧面碰桩的侧碰和侧翻试验，内燃机版汽车内燃机可以作为保护装置。Vito E-Cell使用了特殊的保护装置。在前部碰撞中，这一保护支架保护电动机，并将之下压来保护乘员室。 由于改变了质量分布，气囊装置触发临界值随之改变。如果气囊被触发，在侧撞和翻车事故中，高电压蓄电池通过烟火保险丝丧失了活性。这之后，任何条件下车辆都不能再起动。之所以要这样作是为了防止可能产生的火花。和其它车辆碰撞时，若其他车辆有燃油泄露，火花可能会引起人员伤亡。 另外，按照标准，发生事故后，中间回路电容器5s内被主动放电到60V以下。若出现短路，高压系统被自动关掉以防止线路过载。 7项目管理 Vito E-Cell开发时间紧迫是Vito E-Cell车型开发面临的挑战之一：梅赛德斯-奔驰仅用一年多的时间就完成了车型开发。该公司收集蓄电池提供动力的厢式车方面的专门知识花费了几十年的时间，所以能在这么短时间内完成该车型开发工作。从1972年开始，梅赛德斯-奔驰就开始了厢式车的电气化工作。第一款使用电气化技术的梅赛德斯-奔驰厢式车是LE 306。专门知识涉及高电压结构、供应商和合作伙伴等方面的知识。Vito E-Cell项目受益于各种刺激措施，德国环境与自然