新能源汽车电源模式切换设计

韦岽　陈长健　陈欣蕾　崔硕　赵小羽

摘 要：本文针对现有新能源汽车电源管理及不同电源状态之间的切换存在的一些问题，提出了电源模式这一概念，以及电源模式的管理和跳转方法。阐述了该方案的设计原理及实现方式，解决了当前电动汽车1）多种电源模式下，电源管理起来复杂;2）电源状态转换操作步骤繁杂，电源状态之间跳转时间长;3）多种电源模式下，当异地车辆出现故障时，远程数据排查起来较为困难等问题。

关键词：新能源汽车 电源模式 模式跳转 电源管理

1 引言

随着环保概念的提出，各个领域都在倡导绿色环保，因此针对人类不可或缺的出行也将逐步推广绿色能源的电动车辆，其中电动车辆除了当前燃油车辆具备的各项功能之外，还可以针对车辆运行场景的不同，实现不同电源模式的跳转。现有的电动车辆的电源模式的跳转需要先通过当前电源模式下电之后，才可以开始新的电源模式的上电操作，并且随着车辆运行场景的不断丰富，多次的下电-上电的操作使用户操作繁杂，且将在一定程度上影响车辆的使用年限，因此提出一种新的电源模式跳转的方式用以应对当前多种电源模式跳转的需要。

2 当前技术存在的问题

当前市场上存在的电动汽车，普遍都有APP远程启动空调的功能，主要用于炎热/寒冷天气预先调节车内温度。用户可在手机APP端发送打开空调指令，指令经由车控平台通过LTE无线网络转发至车辆用户连接单元，用户连接单元通过CAN网络与车身控制器进行防盗鉴权，鉴权成功后将打开空调的指令发送至车身控制器，由车身控制器检测远程打开空调的条件是否满足，当满足上电条件后释放低压电，再由整车控制器判断满足高压电释放条件后释放高压电来启动空调。由于是远程启动车辆，因此为考虑用车安全及车辆防盗等情况下，此时整车的电源状态只能够打开空调，各控制器对整车其他功能加以限制。当用户要进入车辆进行操控车辆时，需先退出该电源状态才能正常使用车辆。因此用户需先在APP上关闭空调并将车辆下电后，才能退出远程打开空调的电源状态。这样便导致用户上电操作繁琐，需先下电后上电的情况，严重影响用户的用车体验。而且随着电动汽车功能越来越丰富，有各种各样的用车场景，近年来涌现出有如手机遥控泊车、无人自动泊车、防盗监控等功能，这些功能与远程打开空调类似，都是在特定场景下的应用，而且在这些功能下电源状态都与人工操控时的电源状态不同，当这些功能启用时，车辆其他常规功能将会受到相应的限制，以满足不同的使用场景。而当前电源启动方式已不能满足以上功能电源启动的需求，而繁琐的电源状态切换步骤已使电源状态切换时间变长体验变差，因此现存的电源启动方式存在如下缺点：

1）操作步骤繁杂，当由其他电源状态切换到人工操控时的电源状态，需要先退出该电源状态，出现先下电退出其他电源状态后再上电切换到人工操控时的电源状态。

2）当存在多种电源状态时，不利于各电源状态之间的快速平滑切换

3）没有一个统一的电源状态的标识位，各控制器在不同电源状态下做切换时，需做较复杂的条件判断，且在软件开发上造成一定的困难以。

4）当存在多種电源状态时，若出现故障不利于问题的快速定位和排查解决

3 解决方案

在不同的电源状态下，引入电源模式这一概念作为不同电源状态的区分方式，由车身控制模块以某帧CAN报文作为不同电源模式的标识发到CAN总线上。如图2所示，该车辆可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002，用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003作为与云端进行远程通讯的模块，用于接收用户通过APP触发的控制指令以及反馈指令执行情况，可选的用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口，此外用户接口1003还可以是射频模块，用于识别无线射频信号。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI-FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non-volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。当电源状态为远程开空调的状态时，该CAN报文电源模式标识位为远程空调模式。当为人工可操控的电源状态时，电源模式为本地模式。通过加入电源模式这一标识符，当各控制器检测到该CAN报文电源模式标识位为不同值时，各控制器自动将当前工作状态置为该电源模式下的工作状态。

以远程空调模式为例，当在车辆在远程空调电源模式下工作时，若车身控制器检测到用户打开车门踩刹车，并检测到合法钥匙后，车身控制器将电源模式标识位由远程空调模式变为本地模式，整车其他控制器识别到电源模式变化时，对应改变为本地模式的电源状态，实现远程空调模式平滑切换到本地模式，减少繁琐的操作，提升用户用车体验。当车辆还存在多种其他的电源模式时，同样的也可以通过改变电源模式的标志位的方式来切换，例如当车辆还存在遥控泊车的功能时，在该功能下电源模式标志位设置为遥控泊车模式。当车辆处于远程空调模式时，若用户想切换到遥控泊车模式下，可通过遥控双击尾门按键等方式，作为跳转的条件，当车身控制模块接收到连续两次遥控尾门按键指令后，车身控制器判断遥控泊车上电的条件满足后，发送电源模式标志位为遥控泊车模式到CAN网络上，其他控制器识别到该标志位，自动将自身工作状态切换至遥控泊车模式下的工作状态。若还存在多种电源模式，也可通过类似的方法，根据用车场景来设置触发跳转的条件，当控制器识别到满足其切换的条件后自动切换到该电源模式，从而实现快速而平滑的切换。

将车身控制器发送的电源模式报文通过用户连接单元发送至车控数据平台存储，若异地车辆出现故障时，可通过车控数据平台调用数据进行分析排查，通过远程数据中电源状态标识可快速判断该车辆处于何种电源模式下工作，将问题定位在该电源模式下车辆可能出现故障的原因，有利于问题的快速定位及分析。

4 结束语

在电源模式跳转相关的控制器中，在其软件开发中加入电源模式标识符，不仅简化了控制器软件开发，还使各控制器对于电源模式管理之间的交互得到了简化，同时为其他新的电源启动场景提供了一种交互和管理的方法。此外使电源模式之间的跳转得到了简化，能够让各电源模之间实现平滑快速地切换，为用户提供了更良好的用车体验。

参考文献：

[1]刘少康. 电动汽车电源模式跳转方法、装置、电子设备及存储介质：中国，CN202010850963.6 [P]，2020-12-08.

[2]杨培善. 电动汽车电源管理系统研究[J].新能源汽车，2019，第20期.

[3]陈剑. 一种电动汽车上下电车辆模式控制方法：CN201910552321.5[P].2019-09-20.