这些小活动你都参加了吗?快来围观一下吧!>>
电子产品世界 » 论坛首页 » DIY与开源设计 » 电子DIY » 汽车泄放电路中的主动泄放与被动泄放

共1条 1/1 1 跳转至

汽车泄放电路中的主动泄放与被动泄放

高工
2026-04-17 21:44:47     打赏

一、主动泄放定义与原理:主动泄放是通过电子开关(如IGBT、MOSFET)控制泄放电阻的接入,在车辆下电或检测到碰撞、接插件拔开等异常情况时,快速将高压母线电容中的电能释放至安全电压(通常≤60V)。其核心是利用电力电子技术,通过控制策略实现电能向热能的转化。实现方式:电机绕组放电:通过控制电机d/q轴电流,将DC-Link能量泄放到电机绕组中,以热量形式消耗电能。此方式放电速度快(2-3秒内完成),但可能因扭矩抖动影响驾乘体验。电阻放电:在电机控制器内并联小阻值大功率电阻,通过电子开关控制其接入。此方式成本较低,但需额外电路支持。桥臂直通放电:控制同一桥臂上下管同时导通,形成短路路径,使母线电容通过大电流快速放电。此方式放电速度极快,但电流冲击大,控制难度高。应用场景:车辆正常下电时,确保高压系统电压迅速降至安全范围。碰撞、短路等紧急情况下,快速切断高压并释放残余电能,防止触电风险。车辆维护时,保障操作人员安全。优势与局限:优势:放电速度快,支持智能化控制策略,灵活性高。

局限:依赖电子开关和复杂控制策略,成本较高;电机绕组放电可能引发扭矩抖动。


二、被动泄放定义与原理:被动泄放通过大阻值电阻直接并联在高压母线两端,无需电子开关控制。当主动泄放失效或车辆长时间停放时,被动泄放电阻持续消耗电容中的电能,确保电压逐渐降至安全范围。实现方式:电阻阻值较大,放电速度较慢,通常需5分钟内完成,但无需额外控制电路,成本低廉。应用场景:作为主动泄放的二重保护,在主动泄放失效时确保电路安全。车辆长时间停放后,释放母线电容中的残余电能。优势与局限:优势:结构简单,无需控制策略,成本低;始终存在并提供基本放电功能。

局限:放电速度慢,通常需数分钟,无法满足紧急情况下的快速放电需求。


三、主动泄放与被动泄放的对比特性 主动泄放 被动泄放放电速度 快(2-3秒内完成) 慢(5分钟内完成)控制方式 需电子开关和控制策略 无需控制,电阻自然耗电成本 较高(需额外电路和控制单元) 低(仅需电阻)应用场景 紧急情况、正常下电、车辆维护 主动泄放失效时的二重保护、长时间停放可靠性 依赖电子元件,可能因故障失效 结构简单,可靠性高

image.png


电动汽车的高压系统电机控制器、车载充电机 OBC配备有大容量直流母线电容,容量通常在几百至上千微法。这些电容在运行时会储存高压电400V 或 800V。当车辆正常下电或发生碰撞时,高压继电器断开,切断外部电池的高压输入。然而,此时电容内部仍储存大量电荷,电压可能保持原值甚至更高,因电机反电动势,且该状态可持续数分钟甚至更久。若此时人员检修或触碰接口,会有触电风险。

泄放电路的作用就是在存在这种危险电压时,提供受控的低阻抗路径,使电容通过电阻等元件快速放电。


image.png

泄放回路在电动汽车中主要分为主动泄放和被动泄放两种类型,以下是详细介绍:被动泄放阻值相对较大几十至上百kΩ的电阻直接并联在高压电容两端,作为主动泄放失效后的备用方案。国标GB/T 18488要求被动泄放在5分钟内将母线电压降至60V以下的安全范围。

被动泄放无需控制,一直耗电,但放电速度相对较慢。


主动泄放主动泄放通过特定的放电回路和控制策略,迅速将高压电容中的电能快速释放至安全水平一般规定1~2秒内将高压降至60V以下。通过电机绕组放电:当检测到“主动泄放”的信号时,系统首先将电机Q轴电流设为零以停止输出扭矩,随后向D轴注入电流,使电能直接在电机绕组电阻上转化为热量进行消耗。

放电速度快,可以在短时间内将电压降至安全水平;通过软件控制,可以实现智能化的放电策略,灵活性很强;适用于多种情况,包括正常操作和紧急情况。但共用的是电机的扭矩控制路径,快速放电过程中如果控制不当,可能会造成扭矩抖动,影响驾乘体验。


通过外加放电回路(电阻放电):利用电阻放电,需另外增加电路。风险小,但需要另外增加电路,增加成本;电阻在多次放电后可能会损坏。该方案目前应用较多。通过功率开关放电桥壁直通放电:控制同一个桥臂上管和下管同时导通,使母线电容上储存的高压电能通过这个短路路径形成一个大电流,持续这个可控的脉冲直通过程,直到检测到母线电压降至安全阈值以下。

成本低,放电速度快,但瞬间电流很大,由于高压回路上存在杂散电感,导致IGBT绝缘栅双极型晶体管关断时的电压应力较大,控制的难度比较高。该方案目前应用较少。

image.png


总结

电动汽车高压系统电机控制器、车载充电机 OBC 配备大容量直流母线电容,储存高压电,车辆下电或碰撞时,电容仍带电,有触电风险,泄放回路可使其快速放电。泄放回路分主动和被动两种。主动泄放通过电子开关控制泄放电阻接入,利用电力电子技术将电能转化为热能,放电快2 - 3秒或1 - 2秒内降至安全电压,支持智能化控制,但成本高,电机绕组放电还可能引发扭矩抖动,有电机绕组放电、电阻放电、桥臂直通放电等方式。被动泄放是将大阻值电阻直接并联在高压母线两端,作为主动泄放失效后的备用,无需控制,成本低、可靠性高,但放电慢5分钟内降至 60V 以下,无法满足紧急情况快速放电需求。二者各有优劣,共同保障电动汽车高压系统安全。



共1条 1/1 1 跳转至

回复

匿名不能发帖!请先 [ 登陆 注册 ]