什么是車輛模式管理VMM 車輛模式管理VMM應(yīng)用分析

1、什么是車輛模式管理VMM

車輛模式管理VMM(Vehicle Mode Management)簡(jiǎn)單理解就是根據(jù)車輛整個(gè)生命周期所處的不同狀態(tài)以及用戶對(duì)車輛使用的不同場(chǎng)景將車輛劃分為不同的模式，總體包括車輛模式Car Mode以及用車模式Usage Mode;

1.1車輛模式 Car Mode

該模式包括車輛從“出生”到報(bào)廢的整個(gè)過程，其包括工廠模式(Factory Mode)、運(yùn)輸模式（Transport Mode）、正常模式（Normal Mode）、碰撞模式（Crash Mode）和檢測(cè)模式（Dyno Mode）：

1.2 用車模式Usage Mode

用車模式Usage Mode的主要目的是在對(duì)車輛功能的可用性方面提供一致的行為，VMM-Usage Mode可通過用戶的操作檢測(cè)用戶的意圖，并同時(shí)提供相應(yīng)訪問級(jí)別的功能：

2、為什么要有車輛模式管理VMM

不管是燃油車，還是目前的純電車、混動(dòng)車以及氫能源車，其都必不可少會(huì)裝配一款低壓蓄電池（12V或24V），而這塊低壓蓄電池其主要作用有：

為車輛休眠狀態(tài)的靜態(tài)電流消耗提供電量；

當(dāng)車輛運(yùn)行過程中整車電器負(fù)載電流超過發(fā)電機(jī)（燃油車）或DC-DC（新能源車）的輸出電流時(shí)，補(bǔ)充能量；

為車輛的冷啟動(dòng)提供電量

作為一個(gè)蓄能器，吸收車輛運(yùn)行過程中的電壓波動(dòng)（例如拋負(fù)載工況）；

當(dāng)車輛在生產(chǎn)、運(yùn)輸、存放以及客戶非啟動(dòng)工況使用車輛時(shí)，整車的電能都來自于這塊小小的低壓蓄電池，特別是在目前新能源車型上考慮空間、成本、重量以及無需啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)等因素，這塊蓄電池的容量越來越小，因此通過車輛模式管理VMM管理車輛功能的可用性，從而在合適的時(shí)機(jī)提供合適的功能，并減少車輛的電能消耗，從而保證低壓蓄電池有足夠的電量來啟動(dòng)車輛，同時(shí)降低能耗帶來的也是排放的降低（CO2等）和車輛使用成本的降低（ 1watt= appr. 6 RMB）；

3、車輛模式VMM和電源模式Power Mode有什么關(guān)系

3.1 電源模式Power Mode

我們熟知的電源模式有KL15、KL30、KL31、KL50、KLR，大部分的主機(jī)廠在進(jìn)行整車電源分配設(shè)計(jì)時(shí)會(huì)根據(jù)用電器的電源模式需求分配對(duì)應(yīng)的模式電源：

KL30(BAT+)：常電電源，該電源直接連接蓄電池正極，通常用于有喚醒需求ECU（例如PEPS、BCM、DCM、T-BOX等），有After Run需求的ECU（ESC等）以及永久存儲(chǔ)需求的ECU；

KL15（IGN）：ON檔電源，該電源通常連接IGN繼電器，由電源管理模塊EEPM（Electrical Energy and Power Management）控制，通常和車輛啟動(dòng)、運(yùn)行相關(guān)的用電器會(huì)掛接在電源模式下（如ECM、TCU等）；

KL31（GND）：蓄電池負(fù)極，目前市面上車輛低壓電網(wǎng)都采用的單線制，蓄電池負(fù)極以及用電器負(fù)極直接連接車身等電位；

KL50（Crank）:發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火狀態(tài)；

KLR(ACC)：該電源通常連接ACC繼電器，下面掛一些車輛舒適、娛樂負(fù)載，例如座椅控制、車窗控制、多媒體控制等；

圖3：整車電源模式Power Mode控制示例

注：上述電源模式的劃分基于目前市面上大部分車型的情況舉例，但這并不代表整車電源模式Power?Mode就這幾種，例如某法系品牌整車電源分配網(wǎng)絡(luò)中有以下幾種電源：+BAT、+BAT_CSP/Shunt park、+CPC、+CAN、+APC、+ACC；

3.2 VMM與Power Mode的關(guān)系

上述電源繼電器（節(jié)電繼電器、ACC繼電器、IG1繼電器、IG2繼電器）的控制不完全依賴用車模式Usage Mode，但是用車模式Usage Mode對(duì)電源模式Power Mode具有重要的影響，例如;

在Usage Mode=Inactive時(shí)，通常節(jié)電繼電器處于閉合狀態(tài)，此時(shí)頂燈、閱讀燈、照腳燈、門燈、手套箱燈可以打開；

在Usage Mode=Convenience時(shí)，通常ACC繼電器、節(jié)電繼電器處于閉合狀態(tài)，車內(nèi)的舒適、娛樂負(fù)載可以工作；

在Usage Mode=Active時(shí)，通常節(jié)電繼電器、ACC繼電器、1GN1繼電器處于閉合狀態(tài)；

在Usage Mode=Driving時(shí)，所有的電源模式繼電器處于閉合狀態(tài)；

但除上述正常情況下Usage Mode對(duì)電源模式的影響外，電源模式繼電器也可以獨(dú)立于車輛使用模式Usage Mode而單獨(dú)控制，例如在Inactive模式時(shí)如果用戶通過中控屏車輛設(shè)置-取消節(jié)電延時(shí)功能，則此時(shí)節(jié)電繼電器可不閉合。

4、基于VMM的智能配電設(shè)計(jì)

4.1 傳統(tǒng)基于電源模式Power Mode的配電設(shè)計(jì)弊端

如上3.1中所示基于車輛模式VMM的電源模式Power Mode設(shè)計(jì)，其可以劃分的電源模式是有限的，從而使整車電源分配網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)時(shí)存在多個(gè)用電器共用一個(gè)繼電器控制供電的情況，這種基于電源模式使能用電器的設(shè)計(jì)存在某些場(chǎng)景下用戶無該功能需求，而該功能對(duì)應(yīng)的控制器一直處于Active模式，造成整車低壓功耗大的問題，例如在行車工況，電源模式為IGN，此時(shí)用戶無使用空調(diào)的需求，而熱泵控制器則一直處于供電狀態(tài)，控制器自身處于激活模式的功耗是較大的，當(dāng)整車所有的控制器在沒有使用需求時(shí)一直處于Active模式累加后的整車低壓功耗會(huì)直接影響車輛最終的油耗、續(xù)駛里程。

圖4：傳統(tǒng)基于電源模式繼電器的配電示例

4.2 基于車輛模式VMM的智能配電

在目前區(qū)域架構(gòu)中區(qū)域控制器ZCU取代了傳統(tǒng)的中央電氣盒，采用分布式區(qū)域智能配電，將以前的保險(xiǎn)絲、繼電器替換為eFuse、HSD、MOSFET等，不僅可以實(shí)現(xiàn)短路、斷路、過流、過壓等故障診斷、故障保護(hù)及自恢復(fù)等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，因?yàn)槊總€(gè)用電器由獨(dú)立的電源芯片控制，可以根據(jù)用戶使用模式實(shí)現(xiàn)更靈活的供電控制（Power-on or Power-down Power supply channel based on use case definition），

圖5：區(qū)域架構(gòu)智能配電示例

圖6：Efuse的保護(hù)功能

4.2.1 編制 VMM Matrix

VMM Matrix的主要作用是規(guī)定在不同車輛模式下功能的可用狀態(tài)，及約束了某一車輛模式下功能是否可以開啟和車輛模式切換時(shí)功能是否需要去使能等內(nèi)容.

依據(jù)功能查詢?cè)O(shè)備ID

依據(jù)VMM Matrix中車輛模式與功能的映射，位于中央計(jì)算單元CCU的各應(yīng)用軟件模塊需接收當(dāng)前車輛模式信息-VehicleModeSts，判斷在該模式功能是否可以開啟并同時(shí)接收所有的輸入條件在判斷功能可開啟后首先需要查詢支持自身功能實(shí)現(xiàn)需要的那些硬件設(shè)備工作，并把相應(yīng)的設(shè)備ID告訴電源管理模塊EEPM，電源管理模塊EEPM查詢?cè)O(shè)備與功率芯片的映射表（如表2），并將需開啟設(shè)備對(duì)應(yīng)的MOSFET ID通過以太網(wǎng)輸入給區(qū)域控制器ZCU，區(qū)域控制器ZCU打開對(duì)應(yīng)的MOSFET，使設(shè)備供電。例如如下車輛模式管理模塊VMM、車窗控制模塊WCM、電源管理模塊EEPM都是位于CCU的應(yīng)用層軟件模塊，當(dāng)駕駛員操作左前車窗開關(guān)后，針對(duì)該功能的供電時(shí)序圖如下所示：

圖3：左前車窗控制供電時(shí)序圖

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表二：設(shè)備ID和功率芯片ID映射表

通過上述技術(shù)方案可實(shí)現(xiàn)每個(gè)設(shè)備的電源根據(jù)車輛使用模式單獨(dú)控制，在有功能需求的情況下對(duì)應(yīng)打開和該功能相關(guān)的設(shè)備電源，從而避免設(shè)備在無使用需求是長期處于Active模式或Standby 模式，從而降低能源消耗。

5、結(jié)語

上面介紹了一種區(qū)域架構(gòu)下電源控制的方法，通過電子熔斷絲代替?zhèn)鹘y(tǒng)的保險(xiǎn)、繼電器可基于用戶對(duì)車輛的功能需求實(shí)現(xiàn)更加靈活的電源配電，更加精細(xì)化的電源管理策略，但是過程也會(huì)存在很多問題需要克服，例如：

區(qū)域控制器承擔(dān)智能配電，用eFuse的成本相對(duì)于前期傳統(tǒng)的Fuse Relay會(huì)有大的提升，特別對(duì)于輸出電流大于30A的大功率芯片成本更高；

目前區(qū)域控制器下的Sensor&Actuator ECU在電源接口設(shè)計(jì)上還是傳統(tǒng)的Bat+IGN的方式，ECU的喚醒還需要電源狀態(tài)IGN，如果將其接在區(qū)域控制器下通過Efuse供電的話，需要同時(shí)將BAT和IG同時(shí)接Efuse輸出引腳，導(dǎo)線設(shè)計(jì)是一個(gè)問題；

整車所有功能都要聽從VMM的指揮，需要OEM對(duì)各個(gè)供應(yīng)商的功能開發(fā)有較強(qiáng)的把控；

目前區(qū)域架構(gòu)的智能配電剛剛興起，問題肯定會(huì)存在，但都不是克服不了的，需要同仁一起努力。

編輯：黃飛

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