现在市场上48V弱混动有两种:
一种是Belt-driven Start/Generator(皮带驱动一体化启动机发电机,简称BSG),BSG使用皮带将一体电机接入内燃机曲轴前端,一体电机不能独立于内燃机工作,一般只能实现自启停、滑行、能量制动回收等、低速行驶时对发动机助力,正常行驶时并不驱动汽车,可以认为是12V自起停在性能和舒适性上的增强版。本问题题中Mercdes-Benz C260系列刚好就是BSG混动。
另一种是ISG(集成一体化电机),ISG使用飞轮电机、齿轮箱、链传动等结构将一体电机动力选择性接入内燃机曲轴后端,一体电机可以独立于内燃机工作,除BSG可以实现的功能外,还能实现纯电动倒车和低速纯电行驶,但正常行驶时,一般不驱动汽车。(一般认为正常行驶时电机持续驱动汽车属强混动,电池电压也远高于48V)。
虽然弱混动汽车内燃机和一体电机输出动力的机械结构为并联,功率和扭矩均为叠加,但限于电池容量很小(大概在1kwh[1]左右,电机额定功率工作只能持续10分钟),最大功率叠加没有实际意义,电机也仅在低速时对发动机助力,通常不会在内燃机最大扭处助力。下面配上M256的官宣图。
回到本问题本身,不妨假设内燃机和电动机同时以外特性驱动汽车,根据题中给出的数据内燃机额定功率135kw@6100RPM、最大扭矩280N·m@3000-4000RPM[2],电动机额定功率10kW、额定扭矩160N·m(该值应为等效作用于曲轴上扭矩,而不是电动机输出扭矩,下略)。
根据功率公式 (功率=转速×扭矩)
先分析电动机:代入额定功率10kW和额定转速160N·m,解得额定转速(等效曲轴转速、下略)为596.8RPM(略低于发动机怠速),曲轴转速低于额定转速时,电机工作于恒扭矩模式,曲轴转速高于额定转速时,电机工作在恒功率模式,等效扭矩与曲轴转速成倒数关系,这意味着在发动机工作转速内,电动机将一直工作在恒功率模式。
分析内燃机:将内燃机外特性近似处理为三段直线,设怠速为600RPM,怠速外特性扭矩为最大扭矩的1/3=93.33N·m,平台扭矩最大扭矩280N·m@3000-4000RPM,额定功率135k@6100RPM,即600RPM@93.33N·m、280N·m@3000-4000RPM、135k@6100RPM四个在点分三段直线连接。
利用将上述数据代入excel表格,可得内燃机+电动机输入出的最大扭矩为311.83N·m@3000RPM,最大功率当然是135kw+10kw=145kw了。
官方最大扭矩数据只增加了20N·m,比我保守多了。(该图存疑)