新能源汽車低壓靜態功耗優化設計與管控方法研究

中圖分類號：U469.72 文獻標識碼：A 文章編號：1003-8639（2025）08-0001-04

【Abstract】With the intellgent development of new energy vehicles，the number of low-voltage controlers and static power consumption have increased.The traditional management mode is facing problemssuchasbaterydepletionand redundant selection，and theextensionof international transportation cycles hasraised therequirements for static power consumption.Thearticle mainly elaboratesonthecausesof low-voltage static power consumption during the parking period of newenergyvehicles，the powerconsumption characteristicsof thecontroller，andproposesoptimization measures andmanagementmethodstoachieverefined management，providingabasis forbattryselectionand meetingcustomerneeds.

【Key words】new energy vehicles；low-voltage static power consumption;resting period;network does not sleep

0 引言

隨著新能源汽車智能化技術的不斷發展及用戶場景的多元化，遠程控制、語音控制、車載大屏、車載冰箱、自動駕駛等技術在新能源汽車領域廣泛應用，整車低壓控制器數量及車輛靜態耗電量也快速上升。傳統的低壓靜態功耗管理模式，面臨著低壓蓄電池易虧電、功能體驗差、蓄電池選型過度冗余等問題。同時，隨著國內新能源車輛出口量的增加及國際形勢的變化，車輛的國際運輸周期逐漸延長，對新能源車輛低壓靜態功耗的要求也越來越高。

本文針對新能源車輛停放期間低壓靜態功耗的產生原因、控制器用電特性進行說明，同時提出低壓靜態功耗的優化措施及管理方法，以實現車輛低壓靜態功耗的精細化管理。一方面，為蓄電池選型提供理論依據，避免蓄電池容量選型過度冗余，優化蓄電池成本與品質；另一方面，滿足客戶日常用車的需求。

1低壓靜態功耗的需求分析

低壓靜態功耗的大小主要影響車輛在靜置期間的存放時間，涉及車輛庫存時長、運輸周期及客戶停

放時間，需要保證車輛在靜置停放一段時間后，仍能保留下次啟動所需的電量。

1.1車輛靜置周期需求

1.1.1 車輛庫存

車輛庫存期間，車企或者經銷商一般會對車輛蓄電池電壓、電量等狀態進行月度檢查及保養，因此車輛低壓靜態功耗要滿足在車輛停放30天后，仍可正常啟動車輛的需求。

1.1.2 車輛運輸

國內車輛長途運輸一般為10～15天，車輛低壓靜態功耗要滿足車輛運輸15天后，仍可正常啟動車輛的需求；國際車輛海上運輸因涉及國內外港口庫存時長、滾裝船運輸周期、清關周期，一般需要60～70天，因此，車輛低壓靜態功耗要滿足車輛海上運輸70天后，可正常啟動車輛的需求。

1.1.3 客戶停放周期

結合國內某車企2025年3—5月市場上11000輛車遠程服務平臺（TelematicsServiceProvider，TSP）大數據分析，用戶購車后， 0.2% 的用戶車輛靜置時長超過40天， 4.9% 的用戶車輛靜置時長超過7天， 89.9% 的用戶車輛靜置時長不超過17h，因此車輛低壓功耗要滿足車輛靜置40天后，仍可正常啟動車輛的需求。

1.2低壓靜態功耗需求的計算

新能源車型低壓靜態功耗的需求與車輛蓄電池容量、蓄電池壽命、環境溫度、蓄電池自放電率、車輛誤喚醒耗電量、車輛啟動電量、車輛需求靜置時長等息息相關。

參照以下模型進行低壓靜態功耗需求計算：

式中： P —車輛低壓靜態功耗， W;C_n 蓄電池額定容量，Ah;SOH—蓄電池壽命，新電池默認100% α —溫度系數； SOC_start —車輛靜置時蓄電池初始電量； SOC_stop ——車輛靜置后最低啟動蓄電池電量； β —蓄電池自放電率; T_δ —車輛靜置時長，天。

2低壓靜態功耗的來源

整車低壓靜態功耗是指車輛在電源模式OFF擋條件下，維持各車載電子控制單元ECU、防盜系統、記憶功能等必要控制器模塊的基礎供電功耗。按照車輛熄火后的時序，低壓靜態功耗的來源分為三個場景。

2.1 網絡不休眠場景

車輛電源模式從ON擋跳轉至OFF擋，此時整車各控制器網絡管理狀態按照工作需求逐步從正常運行（NormalOperation）狀態跳轉至準備休眠（ReadySleep）狀態，停發網絡管理報文，等待控制器網絡休眠，各控制器低壓功耗相較于控制器工作模式功耗無明顯下降。基于汽車開放系統架構（AutomotiveOpenSystemArchitecture，AUTOSAR）的網絡管理狀態機如圖1所示。

按照AUTOSAR網絡管理要求及車輛的功能需求，一般車輛會維持此狀態 1～3min ，整車低壓靜態功耗約130～150W。

2.2網絡休眠但控制器本地未休眠場景

車輛各控制器網絡休眠，但控制器本身還未徹底休眠，網絡管理狀態由準備休眠（ReadySleep）跳轉至總線休眠（Bus-SleepMod）狀態，此時各控制器內部微控制單元（MicrocontrollerUnit，MCU）等芯片仍維持工作。車輛根據功能需求維持此狀態 5～10min ，整車低壓靜態功耗約6～10W。

2.3控制器本地休眠場景

車輛各控制器進人深度休眠狀態，控制器僅維持MCU的低功耗模式并監聽喚醒源，此時車輛低壓靜態功耗約0.2～0.35W，車輛會維持此狀態直至車輛下次被喚醒。

上述三種低壓靜態功耗場景與控制器的供電類型直接相關，下文將闡述車輛控制器的具體分類。

3車輛控制器的供電類型

基于車輛各控制器在電源模式OFF擋的功能需求，將控制器供電類型分為兩個基本類型：KL15供電、KL30常電供電。

3.1 類型A：KL15供電

在電源模式OFF擋時，這類控制器節點無工作需求，可以完全斷開低壓電源供應，不消耗蓄電池的電量。如圖2所示。

圖1AUTOSAR網絡管理狀態機

圖2類型A

3.2 類型B：KL30供電

在電源模式為OFF擋時，這類控制器節點需要保持隨時可用的狀態。在車輛電源模式OFF擋時，這種類型的控制器由蓄電池直接供電，需要持續地維持MCU的低功耗模式并監聽喚醒源，持續消耗蓄電池的電量。其中KL30供電根據控制器喚醒源又分為以下三種類型，如圖3所示。

1）類型B.1。常電供電及硬線喚醒。此類型的控制器需保持常電供電，MCU可以控制收發器的供電開關，且只支持硬件傳感器的喚醒。

圖3類型B

2）類型B.2。常電供電及網絡喚醒。此類型的控制器需保持常電供電，具備通過整車通信網絡喚醒的能力，僅保留網絡喚醒電路供電，MCU可斷電。

3）類型B.3。常電供電及網絡和硬線喚醒。此類型的控制器需保持常電供電，并且需要保持MCU供電。同時，為了降低整個控制器的靜態功耗，控制器在休眠狀態需要將收發器設置為低功耗模式，且同時支持網絡喚醒及硬線傳感器輸入信號喚醒。

4低壓靜態功耗優化策略

4.1設定控制器合理的靜態電流目標值

通過優化整車各控制器靜態電流，降低車輛低壓靜態功耗。同時，基于整車功能分配及控制器在電源模式OFF擋的功能需求，可分別設定上述四種供電類型控制器靜態電流目標范圍（表1），在車輛新開發控制器時，制定合理的靜態電流目標值。

表1不同供電類型的控制器靜態電流目標范圍

針對靜態電流較大的控制器，需要做電源樹拆解（可參考圖4示例），同時拆解分析控制器各組件靜態功耗貢獻值（表2），通過優先選擇低功耗芯片，優化局部電路，進而降低該控制器靜態電流。

圖4控制器電源樹拆解圖

表2控制器各組件靜態功耗貢獻值拆解表

4.2 控制器采用受控下供電方式

針對車輛同類控制器數量較多的情況（如電動出風口/座椅模塊），可以將這類控制器的供電受控于其他控制器。當上游控制器被喚醒后，可根據下游控制器的功能需求，選擇性地給予供電，實現在電源模式OFF擋時，通過控制下游控制器的通電時長，減少常電控制器的電量消耗，降低車輛低壓靜態功耗。

4.3整車海運模式開發

4.3.1 硬件方案

首先梳理與車輛啟動強相關的控制器與靜態功耗較高的控制器，將與車輛啟動無關且靜態功耗較高的控制器通過海運熔斷絲進行斷電，僅保證車輛可啟動及短距離行駛。在車輛運輸到目的地后，再恢復車輛正常海運熔斷絲狀態，這樣可以極大降低車輛海運期間的低壓靜態功耗，延長車輛的海運周期。據表3統計，國內某車企海外車型按此硬件方案設計海運方案，降低車輛低壓靜態功耗約 39% 。

表3某車型海運相關控制器靜態電流統計

4.3.2 軟件方案

開發軟件海運模式。車輛在海運模式下，各控制器關閉與車輛啟動無關的喚醒源，降低如射頻模塊、近場通信（NearFieldCommunication，NFC）、T-Box等模塊輪詢周期，禁用主動進入、空調自干燥等體驗類功能，從而降低車輛低壓靜態功耗，延長車輛海運周期。

海運模式的實現方案：當車輛電源模式處于ON擋、車輛擋位為P擋且車速小于 5km/h 時，駕駛員同時按下轉向盤左右按鈕，持續5s，則車輛進入運輸模式。車輛進入運輸模式后，禁用PE功能，禁用座椅加熱、通風、按摩功能，禁用主動進人功能，禁用大屏全功能，禁用前后除霜功能、遠程APP功能、抬頭顯等其他功能。在國內新車型開發過程中，采用軟件海運模式方案，降低車輛低壓靜態功耗約 30% ，同時減少車輛網絡誤喚醒率 50% ，極大地減少了車輛海運后蓄電池虧電問題。

5典型低壓靜態功耗異常問題分析及對策

5.1主動進入功能頻繁喚醒網絡，異常耗電問題

國內某款車在客戶使用過程中，偶發車輛停放一晚后，蓄電池虧電，車輛無法啟動的問題。結合后臺大數據分析，車輛藍牙模塊在車輛停放期間，頻繁地喚醒整車網絡，造成車輛低壓靜態功耗高達 120W 。

實車實地調查后發現，客戶車輛主動進入功能處于接通狀態，且手機藍牙鑰匙處于車輛PE解鎖的臨界區域內，因此在此臨界區域內，手機藍牙鑰匙與車輛藍牙模塊頻繁地連接與中斷，造成車輛藍牙模塊不斷喚醒車輛網絡，增加車輛低壓靜態功耗。針對該問題的產生原因，若頻繁觸發主動進入功能且車輛無任何操作或者在 5min 內連續觸發20次主動進入功能，則判定為主動進入功能異常，并在當前上電周期內禁用該功能。總結此案例，針對新能源車輛體驗類的功能需要設計低壓靜態功耗異常的兜底策略，在保證功能正常的前提下提高客戶用車體驗。

5.2 通信主機靜態電流異常問題

某全新平臺新車型開發過程中，測量整車靜態電流達到 30mA ，而此類車型靜態電流一般為 20mA 左右，相差約 10mA 。經過實車實地排查，發現通信主機靜態電流高達 10.3mA ，而其他車型通信主機靜態電流約為 0.5mA 。網聯工程師及其供應商分析認為，為縮短中控大屏的開機時間，提高客戶的用車體驗，此車型通信主機增加快啟功能，在快啟功能開啟條件下控制器MCU功耗偏高，造成了通信主機靜態電流超標 9.8mA 。針對此問題，綜合考慮客戶體驗與低壓靜態功耗，優化通信主機的快啟功能策略。若連續3天客戶未啟動車輛，則通信主機自動關閉快啟功能，降低控制器MCU耗電，降低車輛靜態功耗，保證車輛的靜置周期。

6 結束語

在新能源車型低壓靜態功耗設計過程中，要對整車各控制器的靜態功耗進行開發規劃，清晰界定車輛存放與運輸的周期需求，并以此設定各控制器的靜態功耗目標，確保車輛低壓靜態功耗與蓄電池容量達到理想的設計平衡，從而有效降低靜態功耗，進一步提升產品品質，增強客戶的用車滿意度。

參考文獻

[1]陳建強，趙偉，陳少春，等.汽車低壓電能量管理系統的設計[J].北京汽車，2024，4（2）：27-31.

[2]AUTOSAR技術聯盟.AUTOSAR_SWS_NetworkManagement[Z].

[3]程夕明，胡薇，翟鈞，等．純電動汽車低壓電氣系統效率研究[J].汽車工程，2022，44（4）：601-608.

（編輯林子衿）