- 关于电驱动系统功能解读：主动放电 v2.0
- 「SysPro|动力系统功能解读」专栏内容
- 本篇为节选，完整内容会在知识星球发布
- 内容有些多，分两次发表
1.1 什么是高压主动放电？ 1.2 为什么需要高压主动放电？ 1.3 高压主动放电的基本工作原理是什么呢？
2.1 电机主动放电
2.2 冗余主动放电
2.3 被动放电 2.4 小节
备注：以上内容节选，完整内容在知识星球发布(点击文末"阅读原文")
主动放电基本概念综述
1.1 什么是高压主动放电？
电动汽车的高压系统，如电池、电机控制器等，在工作时会产生高电压。这些高电压在车辆关闭或发生紧急情况时仍可能残留在系统中，对人员构成潜在威胁。如果没有有效的放电机制，残余电压可能引发触电事故，甚至导致火灾等严重后果。因此，高压主动放电功能成为电动汽车安全设计不可或缺的一部分。通过主动放电，可以迅速将系统电压降低到安全水平，从而避免这些风险。
考虑到人身安全，国内/外对于xEV的高压安全，在标准层面都提出了明确的要求。以下两图分别是ISO6469-Part4和GB/T 18488-2024中关于主动放电的描述。
图片来源：ISO6469-Part4
图片来源：GB/T18488-2024
图片来源：ST
只不过，如何进行控制？如何执行放电？如果有需要冗余放电，主路径、冗余路径彼此之间要如何协同？选择什么样的放电方式，效果更好、能效更高、成本更低？这些问题是设计人员重要点权衡与考虑的问题。作为动力系统的设计人员，需要熟悉每一种控制路径和放电路径，并清楚不同技术路径下，会带来哪些优势和劣势，综合评估，以选择符合各利益相关方的最佳方案。这些问题，我们会在后续的文章中会陆续讨论到。
电机主动放电、冗余主动放电、被动放电
2.1 电机主动放电
定义/工作原理
主要主动放电是一种通过电机，使用受控电流来主动降低电压的功能。在电动汽车中，这通常意味着利用电机控制器（MCU）来控制放电过程。当系统检测到需要放电时，MCU会发送信号给电机，通过特定的控制策略使电机绕组成为负载，从而消耗高压系统中的电能。
实现方式
主要放电路径是由QM扭矩控制功能负责实现，控制d/q电流的控制，将DC-Link能量泄放到电机绕组中，通过热量的形式实现电能的消耗和电压的降低。如下图所示为通用汽车关于主动放电专利的原理说明。
图片来源：通用汽车
应用场景
主要主动放电通常用于正常关闭车辆或进行维护时，确保高压系统内的电压迅速且安全地降低。它也可以用于在车辆发生故障时，如碰撞后，快速降低高压以减少触电风险。
2.2 冗余主动放电
冗余主动放电同样是一种主动功能，但它不依赖于电机，而是通过电力电子的专用组件，如放电电阻或专门的放电电路，使用受控电流来降低电压。这些组件通常被设计为在电机放电失效时提供备份，以确保系统的安全性。
冗余主动放电路径使用专门的放电电阻或放电单元，通过电力电子开关（如MOSFET）控制放电过程，在需要时提供额外的放电能力，确保即使主要放电路径失效，系统也能安全地放电。此外，硬件上需要设计放电电阻网络、开关控制电路及必要的保护电路。
如下图所示为一个由微处理器控制的主动放电系统，通过逻辑电路和驱动电路来驱动MOS管，从而控制母线电压和电流。
冗余主动放电主要用于提高系统的可靠性，特别是在电机放电电路径可能因故障而无法工作时，如碰撞事件。它也可以用于在车辆长时间停放后，确保高压系统内的电压已经降至安全水平。
2.3 被动放电
被动放电是一种不需要任何主动控制机制的放电路径。它通常依赖于系统中的被动组件，如电阻器或电感，这些组件会自然地消耗或分散电能，从而降低电压。被动放电的速度通常比主动放电慢，但它是一种始终存在的放电机制，不需要额外的控制或监控。
被动放电主要用于在车辆关闭且没有其他放电机制工作时，确保高压系统内的电压逐渐降低。它也可以作为主动放电路径失效时的最后一道防线。
2.4 小节
小节一下。通过02章节，我们了解到在电动汽车高压电气系统中，电机主动放电、冗余主动放电以及被动放电共同构成了完整的放电路径体系。其中冗余主动放电又有多种方式可选，如电阻放电、晶闸管放电、功率开关放电（模块放电）等。以上所述每种放电路径都有其独特的作用、应用场景和优势，彼此协同、共同确保了系统的安全性和可靠性。
图片来源：ST
03 主动放电的三种方式对比：电机放电、电阻放电、功率开关放电 04 从应用场景到控制策略的说明 05 功能安全的考虑 06 功率开关放电的实现方法概述
备注：以上内容完整版会在知识星球中发表
以上是关于电驱动系统功能解读：主动放电 v1.0内容总结的节选，完整版及相关资料在知识星球「SysPro| 动力系统功能解读」 专栏发布，欢迎查阅、学习。此外，关于主动放电，大家可以结合知识星球中以下两部分内容一并学习(星球中点击链接跳转，查阅下载)，希望有所帮助！
2024版GB/T18488解读 | 主动放电、被动放电(完整版)
比亚迪 | 电驱动系统及组件 | 专利-逆变器：主动放电/集成PFC
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2024年12月28日
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