Sistema «two mode hybrid»

En el ML 450 HYBRID el motor térmico va colocado en posición longitudinal. Su unión con los dos motores eléctricos se efectúa mediante tres engranajes planetarios. El sistema de engranajes planetarios es algo que ya utilizan Toyota y Lexus aunque el número de planetarios empleados conjuntamente son como mucho dos. Este es el caso de, por ejemplo, el Lexus LS 600h.

Mercedes-Benz denomina a esta tecnología híbrida «Two-Mode» (dos modos). Está denominación hace referencia a que tiene dos modos de funcionamiento: uno para iniciar la marcha y conducir a baja velocidad y otro para conducir a velocidad más elevada. En el Toyota Prius, de sistema híbrido de un modo, la velocidad máxima está limitada por la velocidad de giro que admite el motor eléctrico. Para solucionar este inconveniente en modelos que están diseñados para poder circular a velocidades elevadas,Lexus, en el LS 600h y el GS 450h, hace una reducción mecánica adicional mediante un engranaje Ravigneaux que el sistema conecta automáticamente cuando es preciso («One-Mode Hybrid with Two-Speed Motor Gearing»). Lexus consigue así solucionar un inconveniente de los sistemas «One-Mode Hybrid» pero no otro muy importante, que es el de las pérdidas por transmisión eléctrica.

En un sistema como el de Toyota y Lexus, cuando el conductor acelera fuertemente, el generador se pone en marcha. En ese caso, la fuerza con que el motor eléctrico impulsa a las ruedas procede de tres fuentes simultáneamente. Una, el motor térmico mueve al generador que, a su vez, alimenta al motor eléctrico. Dos, el motor térmico impulsa mecánicamente al motor eléctrico. Tres, la batería suministra electricidad al motor eléctrico.

En una transmisión totalmente mecánica (motor térmico impulsa mecánicamente al motor eléctrico) la eficiencia es del 90%. La transmisión por vía eléctrica (motor térmico mueve al generador que, a su vez, alimenta al motor eléctrico) es menos eficiente, un 70%. es un inconveniente mayor cuanto más alta sea la velocidad a la que se circula o más pesado sea el vehículo, y que obliga a utilzar motores eléctricos de mayor potencia, tamaño y peso.

El sistema de Mercedes-Benz consta de tres engranajes planetarios y cuatro embragues multidisco. Combinando todos ellos, consigue solucionar los dos inconvenientes anteriores. (imagen con los esquemas de funcionamiento de los diferentes sistemas híbridos).

El sistema «Two-Mode» del ML 450 HYBRID es un desarrollo conjunto de Daimler, matriz de Mercedes-Benz, con BMW y GM. BMW presentó un prototipo en 2007, el X6 Concept ActiveHybrid, con este sistema de propulsión.

Motor térmico

El motor de gasolina del ML 450 HYBRID es un V6 de 3.498 cm³. Da 279 CV y 350 Nm. Funciona bajo el ciclo Atkinson en vez del más habitual Otto. El ciclo Atkinson se caracteriza porque la fase de expansión es mayor que la de compresión y se consigue que el motor tenga mejor rendimiento a medio régimen lo que reduce el consumo (más información). El inconveniente es que un motor con este ciclo da menos par a pocas revoluciones, algo que en un coche con el apoyo de un motor eléctrico no supone un problema.

Comparado con la versión de este motor de ciclo Otto, el del ML 450 HYBRID tiene la culata, los pistones y los árboles de levas diferentes. La bomba de aceite también es distinta y el motor de arranque y el alternador desaparecen, ya que su función la desempeñan los dos motores eléctricos.

El compresor del aire acondicionado y la bomba de la dirección asistida son eléctricos (no hay correa que los una al motor).

Componentes de la parte eléctrica      

El ML 450 HYBRID tiene dos motores eléctricos. No son idénticos, ya que el espacio disponible no lo permite. El que está colocado junto al motor de gasolina da 85 CV y 235 Nm. El otro, que es el que está más alejado, da 82 CV y 260 Nm. Este segundo motor esque se utiliza para desplazar el coche cuando el motor de gasolina está apagado y para dar una mayor aceleración.

La batería es de hidruro metálico de níquel.  Está compuesta por 240 células de 1,2 V que generan 288 V (45 kW). Su capacidad es 2,4 kWh. Tiene un sistema de refrigeración líquido y pesa 83 kg.

El sistema electrónico que controla estos dispositivos está ubicado en el vano motor. Es capaz de hacer 50 millones de operaciones por segundo y de calcular el modo más eficiente de funcionamiento 160 veces por segundo.

Tiene varias funciones que, según Mercedes-Benz, son exclusivas de este modelo: un modo de funcionamiento que permite a la betería recuperarse cuando se ha calentado en exceso (por sobrecarga o alta temperatura), un sistema capaz de reconocer la forma de conducir o de la carretera y adaptarse a ambos, un modo, denominado «Power Launch Control», para conseguir la máxima aceleración y la posibilidad de conducir únicamente en modo eléctrico, aún con la batería con poca carga, si detecta una situación de arranque y parada repetitivo (un atasco, por ejemplo).