【技術淺談】談談EV中的主動放電

EV中的主動放電功能一般都用于給電驅系統的DC link電容放電。

DC link電容的電壓很高（400V或800V）并且容值較大（mf級別），所以需要在EV駐車或發生碰撞事故時，盡快把存儲在電容內的能量釋放掉，以避免對人造成危害。

大致的電路如下，pyro-fuse的觸發信號或者車輛的駐車信號發送給SCR，使SCR導通形成主動放電回路。涉及的元器件就是DC link cap、放電電阻R、放電開關SCR這三個。

我們把SCR導通后看作是短路，那么放電時間的長短就只取決于R、C的大小。根據電容充放電的公式：

V(t)：t時刻電容兩端的電壓（取人體的安全電壓48V）

V(0)：電容的初始電壓（以400V為例）

t：放電時間（需要求的參數）

R：放電電阻的阻值（取100ohm）

C：電容的容值（取1000uf，電驅中的DC link電容一般都比較大）

OK，用excel表格來算一下放電時間 t = 0.212s

借用一下某大廠的資料，在ISO 6469 Part 4的標準中，要求高壓需要在車輛熄火后5s內降低到60V以下的安全電壓以下。原文如下：

因此，我們計算得到的放電時間t=0.212s << 5s, 可以滿足要求。

當然，這只是車輛熄火時的要求。在車輛發生碰撞事故時，我們會希望放電時間t盡可能的短，以保證安全。假設我們以t=1ms為設計目標再計算一下，我們就需要把放電電阻的阻值減小到0.5ohm。

同時我們還可以計算得到一些SCR選型時需要關注的參數：

Ip=800A（放電時的峰值電流）

I^2t=136A^2s（放電電流所產生的脈沖能量）

di/dt=1.6A/us（放電電流的電流變化率）

Littelfuse的SJxx40xxA Series SCR是一款非常適用于EV主動放電應用的SCR，讓我們來對比一下參數。

*電容放電波形是指數波形，SCR規格書中的測試波形是正弦波，所以需要乘以校正系數K=0.503，然后再和規格書中的值做比較。

可以 看出上述關鍵參數都能滿足選型要求????????附上規格書供參考

littelfuse-thyristor-SJxx40xxA-datasheet.pdf

OK，最后跑個LTspice看看仿真的結果。

t=1.27ms；Ip=658A;  I^2t=133A^2s。

可以看到，仿真的結果和計算的結果還是比較接近的。造成差異的原因，可能是電容的ESR、SCR的導通壓降等參數在計算中都被忽略了。

最后再補充說幾點：

1. 主動放電不僅會作用于DC Link電容，還有可能會作用于電機中所存儲能量的釋放，就像前文ISO 6469 Part4標準的那張圖中的藍色部分，指的就是電機能量的釋放。所以，對于SCR的I^2t的選擇需要留有足夠大的余量。

2. 其實本質上SCR就是起一個開關的作用，需要放電時導通一下；不需要時一直是截止狀態。所以MOSFET、IGBT、SiC都是可以選擇的器件。

3. 選擇SCR主要有2個好處

（1）SCR是半控器件，只需要給G端一個開啟信號，放電過程結束后SCR可自行關斷。控制非常簡單。

（2）相對來說SCR的抗浪涌電流能力（I^2t）要比MOSFET、IGBT等更強，在電容放電的應用場景會更適用。

4. 既然有主動放電，那相對的也有被動放電。即通過電機和回路自身的阻抗來放電，在電壓比較低電容容量比較小的場景，這也是一種可行的方案。

5. 800V系統的主動放電需要用1200V的SCR，目前市面上1200V的SCR相對較少。Littelfuse的CLA50E1200HB有很高的浪涌電流耐受能力，從參數上看可以滿足要求，目前正在進行AEC-Q101的認證。附上規格書供參考

littelfuse-discrete-thyristor-CLA50E1200HB-datasheet.pdf