新AMG C63 S为什么放弃V8转换4缸?因为AMG的想法改变了!这种变化可以简单理解为内燃机不再是唯一的动力源,综合能源的利用效率决定了车辆性能的高低。
AMG对性能的定义能有这样的变化,我们认为和2014年以来梅赛德斯-AMG F1车队对混动的探索密不可分。
注:新的AMG C级标号还没有最终确定,我们暂时以AMG C 63 S称呼新一代AMG C级顶级车型。
把新AMG C 63 S和上一代AMG C 63 S对比,可以明显的感觉到这是两辆完全不同的汽车:
新AMG C 63 S是混动,但它的混动不只是为了节能环保,而是在高效使用和回收能量的原则下,尽可能的提升整车性能。这是新老两代C 63 S最根本的区别,这些差异反映到新C 63 S上可大致分为:动力平台、电池、悬架、动力策略等4个方面。
这就非常清晰的勾勒出了AMG对新C 63 S的设定:
我们也会使用上述设定,来评判新AMG C 63 S在整车性能、能量利用效率、综合平衡性,以及悬架设计等方面的表现。
E-PERFORMANCE
给了新C 63 S换上4缸的勇气
两种技术保证了AMG使用4缸M139替换掉V8 M177之后性能反而有所提升。首先是新M139的高效能和高性能,它82.5千瓦的升功率远超上一代V8的46.875千瓦。其次就是全新E-PERFORMANCE混动平台所带来的更高效率和极限性能。
E-PERFORMANCE混动平台分为4缸和8缸两个版本,它专属于AMG 63以及更高性能车型,它的设计基于AMG“快速高效回收能量,随时提供全功率输出”的全新动力概念。
新AMG C 63 S使用4缸版E-PERFORMANCE平台,新M139发动机在这个平台中同时承担了动力输出和能量回收两个工作,由此新AMG C 63 S的动力也从过去单一的发动机输出,变为了全平台协作的系统输出:
新C 63 S的动力分为3个子系统:M139发动机负责核心动力输出,并回收热能;后桥电驱单元负责动力输出,并回收动能;电池存储能量,并为发动机和后桥电机提供电量。
注意这里:回收热能、回收动能。这是新C 63 S特殊的地方,目前全世界只有F1赛车利用电动废气涡轮(E-Turbo)回收废气热能,我们可以对比F1和E-PERFORMANCE的动力结构:
从结构上看,E-PERFORMANCE混动平台相比F1动力单元最大的变化也就是AMG把动力分别布置在了发动机和后桥,但是运行思路以及功能和F1动力单元完全一致:
AMG采用了和F1相同的混动方式:发动机和电机一直同时工作,随时可以输出全系统峰值动力,同时持续回收热能和动能。这种混动方式让新C 63 S整车性能随时处在发动机330千瓦+电机150千瓦的状态下,正是这种性能给了AMG敢于让新C 63 S使用4缸M139的勇气。
这其中最关键的部分,就是新M139发动机上使用的电动废气涡轮(E-Turbo)。这枚由盖瑞特(Garrett)制造的E-Turbo是全世界第一枚为乘用车推出的电动废气涡轮,新C 63 S也是世界上第一台使用E-Turbo的乘用车。这枚涡轮的结构如下:
E-Turbo在压缩机侧安装了一台6千瓦的超薄电机,使用后桥上的HBP 80电池组以400V电压供电,它可以既可以用电机直接驱动压缩机工作,也可以由发动机废气驱动电机为电池组充电,从而做到了废气热能的回收。
相比上一代M139,这枚E-Turbo将新M139的最大进气量提升了25%以上,从而满足了新C 63 S 高达330千瓦功率的燃烧需求。
E-Turbo基本上解决了传统废气涡轮的问题,它从两方面提升了新M139发动机的性能:低转速下更快的涡轮响应和扭矩提升速度;通过对涡轮电机的精确控制拓展涡轮有效区间继而提升峰值功率和扭矩。我们在《看懂新M139发动机:随时比你多200马力》中对新M139的设计思路有着更详细的讨论。
对E-PERFORMANCE平台更有意义的,是回收废气热能为电池组充电的功能,这个功能让发动机成为了整车能量的核心,从而可以让F1从2014年规则巨变以来实践出的能量利用策略,几乎可以照搬到新C 63 S的身上。而且,AMG还为未来的热能回收留出了巨大的性能升级空间。
后桥的EDU电驱单元是新AMG C 63 S的第二动力来源,同时也负责来自发动机和电机的动力分配。
AMG把EDU设计成了独立的模块,后桥电机直接输出到后轴,而且设计风格完全偏向于低速大扭矩,在时速140公里或电机转速13500转以内电机变速箱使用高扭矩档位。
后桥电机的动能回收是E-PERFORMANCE上最主要的能源回收方式,AMG没有给出电机动能回收的性能数据,但是从这块电池6.1千瓦时的小容量和高达20C的充电倍率来看,这台150千瓦的电机在赛道刹车区回收的能量足够充满这块电池。
当后轴的输出功率突破后轮的抓地力极限之后,EDU的差速器还可以将电机的部分功率传递到前桥,以增强前轮牵引力。这个功能应该是由差速器通过传动轴驱动分动箱,调整输出至前桥的动力分配比例实现。
小结:
新C 63 S的动力结构清楚的显示了AMG在内燃机末期的性能探索方向,虽然新M139在燃烧层面变化不大,但是全面引入F1元素的策略,将未来AMG的性能上限推向了一个不可思议的高度。后桥电驱单元直接引爆了整车性能,实现了内燃机+电机的全功率极限输出。如果能有更强大的E-Turbo电机,新AMG C 63 S的动力构成将更趋完美。
电池组3种充电方式
一次充电极速冲刺14次
在短时间内极限输出内燃机+电机的全功率是新C 63 S性能特点之一,为了实现这一目的,AMG选择了小容量高功率,并且具备快充快放能力的电池组。
AMG宣称这块型号为HBP 80的电池是从2016年开始由AMG和HPP(AMG高性能动力单元)联合开发,要求轻量化,高功率密度,能够高功率高频次的连续快速充放电。这块电池的规格如下:
E-PERFORMANCE平台比较罕见的同时具备了插电式充电和能量回收两种充电方式,而且能量回收的充电功率远高于插电式交流充电,这很明显的表现出了高功率高频次连续快速充放电的性能特点,赛道,才是这块电池的舞台。当然,3.7千瓦的交流充电功率确实很安全。
20 C和33 C的充放电倍数是这个电池组的亮点,我们推测这应该是等效充电倍数,实际单颗电池的充电倍数约为4 C左右。但AMG没有进一步给出电池电芯更详细的数据,例如一般NCM电池的最大充电倍率会稳定在10%-70%电量区间,在此区间外充电倍率都会大幅降低,AMG这块HBP 80的表现如何?
这块电池的封装全部采用硬连接,没有使用粘合剂,降低了维修的难度(当然不是说能在家里自己修)。电芯的电气连接采用了类似普通AA电池的插脚方式,这比特斯拉的焊接要简单许多。
高功率高频次连续快速充放电自然会造成大量的发热,AMG为这块电池使用了油冷。2012年AMG推出的SLS AMG E-CELL时也为电池使用过这种冷却方式,并且可以使用空调制冷,这种技术后来以HVAC的名字也应用在了在A 45 S的涡轮冷却上。
AMG表示这套冷却系统可以在大多数工况下将电池的工作温度稳定在45℃。电池单元全部浸泡在不导电的冷却油中,油泵推动14升冷却油在封装腔体内循环,并且通过热交换器连接到整车的散热系统。
AMG给这套液冷标称的冷却能力是10千瓦,这应该是这套系统的极限冷却能力。为了安全,AMG对这块电池的极限使用做了双重限制。
首先是极限使用时间,电池峰值功率持续输出后将散热系统将会达到能力极限,因此AMG将电池峰值150千瓦持续输出的时间限定在了10秒。
其次是极限使用温度,这块6.1千瓦时容量的电池足够让我们用10秒峰值功率冲刺14次,但这样显然超出了散热系统的能力极限,AMG将电池极限工作温度设定为60℃,一旦过热立即切断电力输出。
低位双叉臂
让AMG脱掉西装奔向赛道
在上面的讨论中,赛道是我们不断提及的场景,显然这是新C 63 S和E-PERFORMANCE最主要的设计方向。为了能在赛道上更好的发挥自己随时能够喷薄而出的峰值性能,AMG为E-PERFORMANCE平台选择了比较少见多球节低位双叉臂。
虽然AMG对E-PERFORMANCE的悬架没有给出任何单独的照片和说明,但能够选用这种结构的悬架代表着AMG 63系列以及更高车型的操控性已经迈上了新台阶。
原来的AMG车型,悬架结构都与各自所在的车系相同,例如AMG C 63 S,虽然性能远远超过了普通C级,但是悬架结构还是和普通C级相同,只是增强了个别的零部件。
但是无论如何增强,普通C级所用的这种三球节双叉臂本身是一种追求舒适性,适合长行程减震的悬架结构,并不适合AMG所追求的高性能,AMG与各自所在车系使用相同结构悬架也许更多的是出于平台化和节省成本的考虑。
从上面的照片判断,E-PERFORMANCE悬架的四根叉臂似乎使用了4个球节分别与转向节独立连接,这就构成了很少见的四球节低位双叉臂结构。这两种悬架最大的区别在上叉臂,奔驰常用的3球节结构的上叉臂是传统的A字臂,使用单球节与转向节相连。E-PERFORMANCE则将A字臂换成了两根1字臂,使用两个球节连接。
如果从可调节程度来看,低位四球节双叉臂应该是现在可调节性能上限最高但也是对设计和调节功底要求最高的悬架结构之一,它的特点如下:
这种四球节低位双叉臂就是从经典的双A臂演变出来的更复杂变体,在全世界范围内,使用这种悬架结构的量产车屈指可数。原因前面我们已经说过,这种悬架对设计和调教的水平、经验要求太高,而且造价也高。
小结:
AMG显然希望63等高性能车型能够拥有更多的驾驶乐趣,从E-PERFORMANCE平台四球节低位双叉臂的设计思路看,AMG非常看重新C 63 S的赛道性能,整体调教以让用户创造出更好的圈速成绩为目的,AMG的这种转变让我们恍惚间有种破天荒的感觉。
但新C 63 S的全新悬架依然有巨大的提升空间,我们在《看懂新AMG C 63 S悬架:暴徒终于脱掉了西装》中有着更详细的讨论。
汉密尔顿的调教
像开F1一样开新AMG C 63 S
E-PERFORMANCE混动平台的最大变化,就是AMG不再把发动机当做唯一的动力,而是高效利用整个平台所产生的综合能量。在这个思路的引领下,AMG为E-PERFORMANCE平台制定了6种风格的驾驶动态模式,其中既有绿色环保的纯电模式,也有性能高效爆发的赛道模式:
这其中最能体现AMG新思路的,就是“赛道”模式。目前AMG并没有给出这一模式下各个动力单元详细的协同策略,但从零散的信息中,我们可以大致的勾勒出它的模样:
1、“赛道”模式由E-PERFORMANCE部门与AMG F1车队合作制定,并由F1车手参与性能标定;
2、该模式最主要的目标是提高弯道中的精确性和出弯之后的高爆发;
3、后桥电机和涡轮电机对能量的高效回收是提升圈速的主要策略(因为保证了电池的能量输出)。
这就和当前F1使用的协同策略非常相似。法拉利曾经公布过在这种策略下发动机、MUG-K、MGU-H和电池之间协同工作的原则:
F1法拉利以圈速最快的蒙扎赛道为例子,详细的说明了在不同的赛道位置中的协同工作模式:
这种动力单元协同工作的模式创造了更多的比赛策略,例如梅赛德斯-AMG F1著名的Party Mode就是刻意延长出弯模式的使用时间,通过降低排气背压拓宽发动机提速区间并加快发动机转速提升,同时MGU-K和MGU-H以最大功率输出动力获得性能爆发。
E-PERFORMANCE采用这样的策略,显然会极大的提升新AMG C 63 S的可玩性,虽然AMG原则上会让“赛道”模式的驾驶体验更智能更简单,但是当我们理解了这些动力单元之间的协同策略之后,相信每一位拥有新C 63 S的朋友都会对赛道和驾驶有了更深的认识。
当然,新AMG C 63 S的能量回收效率远远比不上F1赛车,因此E-PERFORMANCE的“赛道”模式更偏向于电池满电状态下的动力输出。
弯道也是“赛道”模式的重点,AMG实现了让车手在弯道中用更简单的方式做到对刹车的精确控制,这种操作只需要控制刹车踏板就可以完成。
首先是“赛道“模式下动能回收等级降低到1级,以消除动能回收时减速对速度的影响,但回收效率仍然可以满足能量需求。
其次,刹车由电机制动和刹车摩擦制动两部分组成,刹车踏板踩下后电机和刹车同时工作,但摩擦刹车只以极微弱的制动力介入,主要有电机制动并回收动能。在电机制动达到上限之后,电机和刹车系统平滑切无缝交接,AMG表示车手完全感受不到两种制动方式的切换点。
与此同时,涡轮电机会提高转速为发动机泵入更多空气,虽然此时处于刹车状态,但发动机一直在提升转速,以便在出弯时达到峰值功率,继而和后桥电机一起爆发出最高性能。
AMG也透露了一个小彩蛋:漂移可以为电池充电,这是具备多种动力输出单元之后玩出的小花样。
它的实现原理比较简单,我们知道大油门起漂是用油门把发动机控制在一定的负载区间,从而持续推动后轮滑移产生向心力。AMG就把这部分动力交给后桥电机直接输出给后轮,再利用此时发动机的高转速通过涡轮电机回收废气热能为电池充电。漂移结束时,发动机没有动力损失可以无缝衔接随后的动力输出,废气热能也得到了回收。
释放终极性能
新AMG C 63 S对车主的挑战
作从文章开篇我们对新AMG C 63 S整车设定的描述,新C 63 S将会是AMG截至目前各方面性能最极限,设计最均衡,操控乐趣最高的车型之一,它在各方面的表现如下:
为第一辆使用全状态E-PERFORMANC混动平台的AMG(已发布的AMG GT 63 SE没有E-Turbo,无法回收热能),新AMG C 63 S将为我们带来最接近F1的动力理念。面对这辆截至目前最强大的AMG C级,我们也非常好奇它能够为我们带来多少新的驾驶乐趣。
可以肯定的是,绝大多数车主可以很轻松的驾驭这辆车90%甚至更多的性能,但剩下的部分,也许真的需要像F1车手那样,只有更深刻的理解动力的结构和协同工作的策略,才能打开这辆车的终极性能。
注:本文所涉及技术概念与数据均来源于奔驰官方资料及互联网,如有错误欢迎指正。另外由于该车型尚未上市,各项性能数据存在变动可能。
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