董宇
【摘 要】新能源汽车核心技术中整车控制器VCU、电机控制器MCU和电池管理系统（BMS）是最重要的三大核心技术，对整车的动力性、经济性、可靠性和安全性等有着重要影响。电能的消耗是新能源汽车重要指标，整车控制系统的唤醒休眠控制策略决定着整车静态电流大小以及总线各部件的休眠唤醒逻辑对其他部件的影响，严重会导致整车馈电；
整车模式切换控制新能源三电之间的逻辑交互，整车上下电、异常处理、整车充电、整车行驶控制都依赖于整车模式的切换。本文针对一款新能源汽车在整车电动系统的各个控制器的休眠唤醒及模式切换进行研究。
【关键词】新能源汽车控制器；
休眠唤醒；
模式切换
中图分类号：U469.72 文献标志码：A 文章编号：1003-8639（ 2023 ）06-0022-06
Research on Sleep Wake up and Mode Switching Strategy for Pure Electric Vehicle
DONG Yu
（Anhui Zhitu Technology Co.，Ltd.，Hefei 230000，China）
【Abstract】Among the core technologies of new energy vehicles，vehicle controller（VCU），motor controller（MCU），and battery management system（BMS）are the three most important core technologies，which have an important impact on the power，economy，reliability，and safety of the entire vehicle. Electric energy consumption is an important indicator of new energy vehicles. The wake-up and sleep control strategy of the vehicle control system determines the static current level of the vehicle and the impact of the sleep and sleep logic of various bus components on other components，which can seriously lead to vehicle power feeding；
Vehicle mode switching controls the logical interaction between new energy，electricity，and electricity. Vehicle power on and off，exception handling，vehicle charging，and vehicle driving control all depend on vehicle mode switching. This paper studies the sleep wake-up and mode switching of each controller in the electric system of a new energy vehicle.
【Key words】new energy vehicle controller；
sleep wakeup；
mode switching
1 概述
新能源汽車的整车控制系统包括整车控制器、电池管理系统、电机控制器、直流转换模块DCDC、车载充电机OBC等控制器。新能源纯电动汽车的休眠唤醒控制策略是通过外部唤醒源ACC电、CAN报文、快充或慢充唤醒等控制整车唤醒，并在无控制任务时候进休眠状态，降低整车静态电流。整车模式管理包括OFF模式、待机模式、慢充模式、快充模式、正常模式、失效模式。
2 整车休眠唤醒
2.1 唤醒源说明
1）整车控制器VCU应处理以下状态的唤醒：点火开关或PEPS操作至ON挡或START，IG1电源唤醒需求；
慢充唤醒信号需求，交流充电时由OBC发出，一般为高电平信号；
快充唤醒信号需求，直流充电时由充电桩发出12V高电平信号；
远程唤醒需求，由车载终端发出，可通过CAN信号或硬线传输；
热失控唤醒需求，由电池管理系统发出，可通过CAN信号或硬线传输。
当任意一个唤醒源有效时，VCU应唤醒，当所有的唤醒源均无效时，VCU可以进入休眠。
2）电池管理系统BMS应处理以下状态的唤醒：硬线唤醒信号，一般为VCU控制的主继电器信号；
热失控唤醒需求，由热失控传感器发出的唤醒需求，可通过CAN信号或硬线传输；
CAN唤醒信号可根据项目需求配置，如配置CAN唤醒功能，需要整车网络设计人员确认，避免模块间相互唤醒，无法休眠；
当BMS接收到热失控唤醒信号后，应通过CAN信号或硬线信号发出唤醒请求，唤醒VCU。
当所有的唤醒源均无效时，BMS应进入休眠状态。
3）电机控制器MCU应处理以下状态的唤醒：硬线唤醒信号，一般为VCU控制的主继电器信号；
CAN唤醒信号可根据项目需求配置，如配置CAN唤醒功能，需要整车网络设计人员确认，避免模块间相互唤醒，无法休眠。
当所有的唤醒源均无效时，MCU应进入休眠状态。
4）直流转换模块DCDC应处理以下状态的唤醒：硬线唤醒信号，一般为VCU控制的主继电器信号；
CAN唤醒信号可根据项目需求配置，如配置CAN唤醒功能，需要整车网络设计人员确认，避免模块间相互唤醒，无法休眠。
当所有的唤醒源均无效时，DCDC应进入休眠状态。
5）车载充电机OBC应处理以下状态的唤醒：慢充充电CP信号；
慢充充电CC信号；
CAN唤醒信号可根据项目需求配置，如配置CAN唤醒功能，需要整车网络设计人员确认，避免模块间相互唤醒，无法休眠。
当OBC接收到慢充充电的CC信号或CP信号唤醒后，应通过硬线高电平信号唤醒VCU。
当所有的唤醒源均无效时，OBC应进入休眠状态。
2.2 工作状态转换
高压及相关系统部件在下列转换过程中各系统部件工作状态转换：接收到有效唤醒源时，从休眠状态到高压激活状态的转换过程；
唤醒源变更为无效时，从高压激活状态到休眠状态的转换过程。
2.2.1 整车控制器工作状态
2.2.1.1 整车控制器VCU工作状态
1）初始化：VCU接收到唤醒信号后进行初始化。
2）低压待机状态：VCU初始化完成或高压下电完成，低压激活高压未激活状态。
3）预充：VCU判断允许上高压，发出高压上电预充指令，由BMS执行预充操作。
4）高压激活：高压上电完成，高压激活状态。
5）高压下电：VCU判断满足高压下电条件，发出高压下电指令，由BMS指令高压下电操作。
6）主动放电：VCU判断满足主动放电条件，发出主动放电指令，由MCU执行主动放电操作。
7）准备休眠：VCU判断唤醒源无效，准备进行休眠状态。
8）休眠：VCU进入休眠状态，停止发送报文，关闭输出端口。
2.2.1.2 工作状态转换条件（图1）
1）条件1：IG1唤醒信号为高电平；
慢充唤醒信号为高电平；
快充唤醒信号为高电平；
接收到有效的CAN唤醒信号（VCU接收以上有效唤醒信号之一）。
2）条件2：VCU初始化完成。
3）条件3：VCU判断满足高压上电条件。
4）条件4：VCU判断高压上电已完成。
5）条件5：VCU判断满足高压下电条件。
6）条件6：VCU判断高压继电器已断开，满足主动放电条件。
7）条件7：VCU判断主动放电完成或主动放电失败且放电超时。
8）条件8：VCU判断所有唤醒源无效，以下条件均满足。
IG1唤醒信号为低电平；
慢充唤醒信号为低电平；
快充唤醒信号为低电平；
未接收到有效的CAN唤醒信号且唤醒状态任务已完成。
9）条件9：VCU执行完休眠操作；
唤醒继电器已关闭；
数据已保存。
10）条件10：VCU发出预充指令后，预充失败。
11）条件11：VCU初始化完成后，所有唤醒源无效，以下条件均满足。
IG1唤醒信号为低电平；
慢充唤醒信号为低电平；
快充唤醒信号为低电平；
未接收到有效的CAN唤醒信号且唤醒状态任务已完成。
2.2.1.3 整车控制器VCU工作模式
在高压激活状态，根据唤醒源和高压状态，VCU的工作模式可分為5种工作模式。
2.2.1.3.1 OFF模式
VCU唤醒状态，唤醒源无效，需单独处理：①唤醒只有低压；
②高压上下电瞬态；
③高压上电状态（OFF挡远程高压上电）。子模式如下。
1）Stand_by：判断CAN唤醒源（充电/空调），有跳到Powerup。
2）Powerup：远程空调，有进入Hv_active，无，回到Stand_by。
3）Hv_active：无远程空调结束请求，跳到Powerdown。
4）Powerdown：高压下电完成，回到Stand_by。
2.2.1.3.2 Stand_by模式
VCU唤醒状态，唤醒源有效，高压未上电。
1）Stand_by：判断唤醒源。
2）Powerup：满足高压上电发预充电Precharg请求，若成功则跳出Stand_by，不成功待在Stand_by。
3）Powerdown：无唤醒源，跳到Discharg。
4）Discharg：放电结束，回到Stand_by，无唤醒源跳到OFF。
2.2.1.3.3 Dccharge模式
快充唤醒有效，高压上电。
2.2.1.3.4 Accharge模式
慢充唤醒有效，高压上电。
2.2.1.3.5 Normal模式
IG1唤醒或CAN唤醒有效，高压上电。
模式优先级是：Dccharge模式＞Accharge模式＞Normal模式。
2.2.1.4 工作模式的转换条件（图2）
1）条件1：IG1唤醒源有效，硬线；
慢充唤醒有效，硬线CC值；
快充唤醒有效，硬线CC2值。
2）条件2：IG1唤醒有效或CAN唤醒有效且无慢、快充唤醒信号，高压上电完成。
3）条件3：IG1唤醒无效且CAN唤醒无效或高压下电。
4）条件4：慢充唤醒信号有效且无快充唤醒信号，高压上电完成。
5）条件5：慢充唤醒信号无效且慢充连接CC信号无效或高压下电。
6）条件6：快充唤醒信号有效且高压上电完成。
7）条件7：快充唤醒信号无效且快充连接CC2信号无效或高压下电。
8）条件8：慢充唤醒信号有效。
9）条件9：慢充唤醒信号无效且慢充连接CC信号无效，IG1信号有效。
10）条件10：快充唤醒信号有效。
11）条件11：快充唤醒信号无效且快充连接CC2信号无效，IG1信号有效。
12）条件12：IG1唤醒源无效且CAN唤醒无效，慢充唤醒无效，快充唤醒无效，高压下电完成。
2.2.2 电池管理系统工作状态
2.2.2.1 电池管理系统BMS工作状态
1）初始化：BMS接收到唤醒信号后进行初始化。
2）低压待机状态：BMS初始化完成或高压下电完成，低压激活高压未激活状态。
3）预充：BMS接收到高压上电预充指令，执行预充操作。
4）高压激活：高压上电完成，高压激活状态。
5）高压下电：BMS接收到高压下电指令，或BMS判断满足高压下电条件，执行高压下电操作。
6）准备休眠：BMS判断唤醒源无效，准备进行休眠状态。
7）休眠：BMS进入休眠状态，停止发送报文。
2.2.2.2 工作状态的转换条件（图3）
1）条件1：硬线主继电器唤醒信号为高电平；
热失控传感器硬线或CAN信号喚醒信号；
可选，快充唤醒信号为高电平；
可选，接收到有效的CAN唤醒信号（BMS接收以上有效唤醒信号之一）。
2）条件2：BMS初始化完成。
3）条件3：接收到VCU的高压上电指令；
BMS高压上电条件满足；
BMS无禁止高压上电的故障（BMS判断以上高压上电条件均满足）。
4）条件4：BMS判断高压上电已完成。
5）条件5：接收到VCU的高压下电指令；
BMS判断接收到VCU的无效控制指令超过一定时间；
BMS判断VCU通信超时；
BMS判断发生严重故障，如热失控，碰撞等（BMS判断满足以上高压下电条件之一）。
6）条件6：BMS判断高压继电器已断开。
7）条件7：接收到VCU的准备休眠指令；
硬线唤醒无效超过一定时间（BMS判断满足以上准备休眠条件之一）。
8）条件8：硬线唤醒无效；
无其他禁止休眠条件（BMC判断以上条件之一满足）。
9）条件9：BMS执行预充失败。
10）条件10：BMS接收到VCU发出的待机指令。
11）条件11：BMS初始化失败或初始化完成唤醒源无效。
2.2.3 电机控制器工作状态
2.2.3.1 电机控制器MCU工作状态
1）初始化：MCU接收到唤醒信号后进行初始化。
2）低压待机状态：MCU初始化完成或高压下电完成，低压激活高压未激活状态。
3）高压激活：高压上电完成，未进入扭矩模式或转速模式。
4）高压下电：MCU接收到高压下电指令。
5）主动放电：MCU接收到主动放电指令或判断满足主动放电条件，执行主动放电操作。
6）准备休眠：MCU判断唤醒源无效，准备进行休眠状态。
7）休眠：MCU进入休眠状态，停止发送报文，关闭输出端口。
2.2.3.2 工作状态的转换条件（图4）
1）条件1：硬线主继电器唤醒信号为高电平；
可选，接收到有效的CAN唤醒信号（MCU接收以上有效唤醒信号之一）。
2）条件2：MCU初始化完成。
3）条件3：MCU接收到VCU的高压激活指令。
4）条件4：接收到VCU的高压下电指令；
接收到VCU的无效控制指令超过一定时间；
硬线唤醒信号无效超过一定时间（MCU判断满足以上高压下电条件之一）。
5）条件5：接收到VCU的主动放电指令；
接收到VCU的无效控制指令超过一定时间；
硬线唤醒信号无效超过一定时间（MCU判断满足以上主动放电条件之一）。
6）条件6：MCU主动放电完成。
7）条件7：接收到VCU的准备休眠指令；
硬线唤醒无效超过一定时间（MCU判断满足以上准备休眠条件之一）。
8）条件8：硬线唤醒无效；
无其他禁止休眠条件（MCU判断以上条件之一满足）。
2.2.4 直流转换模块DCDC工作状态
2.2.4.1 直流转换模块DCDC工作状态
1）低压待机状态：MCU初始化完成或高压下电完成，低压激活高压未激活状态。
2）工作：高压上电完成，接收到VCU的停止工作指令。
3）休眠：MCU进入休眠状态，停止发送报文，关闭输出端口。
2.2.4.2 工作状态的转换条件（图5）
1）条件1：硬线唤醒信号为高电平；
接收到有效的CAN唤醒信号（DCDC接收以上有效唤醒信号之一）。
2）条件2：接收到VCU的工作指令。
3）条件3：接收到VCU的停止工作指令。
4）条件4：硬线唤醒无效；
CAN唤醒信号无效；
无其他禁止休眠条件（DCDC判断以上条件满足）。
2.2.5 车载充电机OBC工作状态
低压待机状态、工作和休眠均同DCDC工作状态。
工作状态的转换条件示意同图5。
1）条件1：接收到有效的CAN唤醒信号；
接收到有效的CC信号；
接收到有效的CP信号（车载充电机OBC接收以上有效唤醒信号之一）。
2）条件2：接收到VCU的工作指令。
3）条件3：接收到VCU的停止工作指令。
4）条件4：硬线唤醒无效；
CAN唤醒信号无效；
CP信号无效；
无其他禁止休眠条件（OBC判断以上条件满足）。
2.3 休眠唤醒交互时序
2.3.1 点火开关唤醒交互时序
配置点火锁或配置PEPS的车型点火开关到ON挡时，唤醒VCU，VCU再唤醒其他部件，交互时序如图6所示。
2.3.2 交流充电唤醒交互时序
交流充电时，OBC先唤醒，发出慢充唤醒信号，唤醒VCU，VCU再唤醒其他部件，交互时序如图7所示。
2.3.3 直流充电唤醒交互时序
直流充电时，充电桩发出快充唤醒信号，唤醒VCU，VCU再唤醒其他部件，交互时序如图8所示。
2.3.4 CAN唤醒交互时序
CAN唤醒VCU时，VCU接收到有效的功能指令，再唤醒其他部件，交互时序如图9所示。
