1、什么是車輛模式管理VMM

車輛模式管理VMM(Vehicle Mode Management)簡單理解就是根據車輛整個生命周期所處的不同狀態以及用戶對車輛使用的不同場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”到報廢的整個過程，其包括工廠模式(Factory Mode)、運輸模式（Transport Mode）、正常模式（Normal Mode）、碰撞模式（Crash Mode）和檢測模式（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用戶的意圖，并同時提供相應訪問級別的功能：

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、混動車以及氫能源車，其都必不可少會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：

為車輛休眠狀態的靜態電流消耗提供電量；

當車輛運行過程中整車電器負載電流超過發電機（燃油車）或DC-DC（新能源車）的輸出電流時，補充能量；

為車輛的冷啟動提供電量

作為一個蓄能器，吸收車輛運行過程中的電壓波動（例如拋負載工況）；

當車輛在生產、運輸、存放以及客戶非啟動工況使用車輛時，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、重量以及無需啟動發動機等因素，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，從而在合適的時機提供合適的功能，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車輛，同時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，大部分的主機廠在進行整車電源分配設計時會根據用電器的電源模式需求分配對應的模式電源：

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、運行相關的用電器會掛接在電源模式下（如ECM、TCU等）；

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

KL50（Crank）:發動機點火狀態；

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絡中有以下幾種電源：+BAT、+BAT_CSP/Shunt park、+CPC、+CAN、+APC、+ACC；

3.2 VMM與Power Mode的關系

上述電源繼電器（節電繼電器、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對電源模式Power Mode具有重要的影響，例如;

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

在Usage Mode=Convenience時，通常ACC繼電器、節電繼電器處于閉合狀態，車內的舒適、娛樂負載可以工作；

在Usage Mode=Active時，通常節電繼電器、ACC繼電器、1GN1繼電器處于閉合狀態；

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

但除上述正常情況下Usage Mode對電源模式的影響外，電源模式繼電器也可以獨立于車輛使用模式Usage Mode而單獨控制，例如在Inactive模式時如果用戶通過中控屏車輛設置-取消節電延時功能，則此時節電繼電器可不閉合。

4、基于VMM的智能配電設計

4.1 傳統基于電源模式Power Mode的配電設計弊端

如上3.1中所示基于車輛模式VMM的電源模式Power Mode設計，其可以劃分的電源模式是有限的，從而使整車電源分配網絡設計時存在多個用電器共用一個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計存在某些場景下用戶無該功能需求，而該功能對應的控制器一直處于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，此時用戶無使用空調的需求，而熱泵控制器則一直處于供電狀態，控制器自身處于激活模式的功耗是較大的，當整車所有的控制器在沒有使用需求時一直處于Active模式累加后的整車低壓功耗會直接影響車輛最終的油耗、續駛里程。

圖4：傳統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

在目前區域架構中區域控制器ZCU取代了傳統的中央電氣盒，采用分布式區域智能配電，將以前的保險絲、繼電器替換為eFuse、HSD、MOSFET等，不僅可以實現短路、斷路、過流、過壓等故障診斷、故障保護及自恢復等優勢，同時，因為每個用電器由獨立的電源芯片控制，可以根據用戶使用模式實現更靈活的供電控制（Power-on or Power-down Power supply channel based on use case definition），

圖5：區域架構智能配電示例

圖6：Efuse的保護功能

4.2.1 編制 VMM Matrix

VMM Matrix的主要作用是規定在不同車輛模式下功能的可用狀態，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功能是否需要去使能等內容.

依據功能查詢設備ID

依據VMM Matrix中車輛模式與功能的映射，位于中央計算單元CCU的各應用軟件模塊需接收當前車輛模式信息-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現需要的那些硬件設備工作，并把相應的設備ID告訴電源管理模塊EEPM，電源管理模塊EEPM查詢設備與功率芯片的映射表（如表2），并將需開啟設備對應的MOSFET ID通過以太網輸入給區域控制器ZCU，區域控制器ZCU打開對應的MOSFET，使設備供電。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的應用層軟件模塊，當駕駛員操作左前車窗開關后，針對該功能的供電時序圖如下所示：

圖3：左前車窗控制供電時序圖

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表二：設備ID和功率芯片ID映射表

通過上述技術方案可實現每個設備的電源根據車輛使用模式單獨控制，在有功能需求的情況下對應打開和該功能相關的設備電源，從而避免設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、結語

上面介紹了一種區域架構下電源控制的方法，通過電子熔斷絲代替傳統的保險、繼電器可基于用戶對車輛的功能需求實現更加靈活的電源配電，更加精細化的電源管理策略，但是過程也會存在很多問題需要克服，例如：

區域控制器承擔智能配電，用eFuse的成本相對于前期傳統的Fuse Relay會有大的提升，特別對于輸出電流大于30A的大功率芯片成本更高；

目前區域控制器下的Sensor&Actuator ECU在電源接口設計上還是傳統的Bat+IGN的方式，ECU的喚醒還需要電源狀態IGN，如果將其接在區域控制器下通過Efuse供電的話，需要同時將BAT和IG同時接Efuse輸出引腳，導線設計是一個問題；

整車所有功能都要聽從VMM的指揮，需要OEM對各個供應商的功能開發有較強的把控；

目前區域架構的智能配電剛剛興起，問題肯定會存在，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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