導語：隨著電動汽車的迅速普及，其安全性問題日益受到終端用戶和制造商的重視。在眾多安全特性中，高壓主動放電功能作為規避高壓人身危害的關鍵手段，顯得尤為重要。今天我們深入探討下這個問題，解釋下電動汽車高壓主動放電幾種方式，以及它們各自的工作原理、適用場景、必要性、實現方式、提升電動汽車安全性能方面的作用。

目錄1.主動放電的基本概念

1.1 什么是高壓主動放電？

1.2 為什么需要高壓主動放電？

1.3 高壓主動放電的基本工作原理是什么呢？

2.電機主動放電、冗余主動放電、被動放電

2.1 電機主動放電

2.2 冗余主動放電

2.3 被動放電

2.4 小節

3. 主動放電的三種方式對比：電機放電、電阻放電、功率開關放電4.從應用場景到控制策略的說明5.功能安全的考慮6.功率開關放電的實現方法

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主動放電基本概念綜述

1.1 什么是高壓主動放電？

高壓主動放電是指在電動汽車高壓系統斷電后，通過專門的放電回路和控制策略，迅速將高壓電容中的電能快速地（一般規定1~2s）釋放至安全水平（高壓降至60V以下）的過程。其核心目的：是防止因高壓系統內部殘余電壓而導致的觸電風險以及次生危害的產生，保障車輛維修、緊急救援等過程中的人員安全。這一功能在車輛關閉、緊急斷開高壓電池，或在維護、維修等需要安全操作的場景下尤為重要！

圖片來源：網絡

1.2 為什么需要高壓主動放電？

電動汽車的高壓系統，如電池、電機控制器等，在工作時會產生高電壓。這些高電壓在車輛關閉或發生緊急情況時仍可能殘留在系統中，對人員構成潛在威脅。如果沒有有效的放電機制，殘余電壓可能引發觸電事故，甚至導致火災等嚴重后果。因此，高壓主動放電功能成為電動汽車安全設計不可或缺的一部分。通過主動放電，可以迅速將系統電壓降低到安全水平，從而避免這些風險。

考慮到人身安全，國內/外對于xEV的高壓安全，在標準層面都提出了明確的要求。以下兩圖分別是ISO6469-Part4和GB/T 18488-2024中關于主動放電的描述。

圖片來源：ISO6469-Part4

圖片來源：GB/T18488-2024

|SysPro備注，關于GB/T18488-2024 主被動放電的解讀，之前已經做過，感興趣的朋友可以點擊下面鏈接：2024版GB/T18488解讀 | 主動放電、被動放電

1.3 高壓主動放電的基本工作原理是什么呢？高壓主動放電功能的工作原理主要基于電力電子技術和控制策略。當車輛的高壓系統需要放電時（指令來自VCU，或者控制器內部），控制系統會發出指令，通過特定的放電回路將高壓電能快速釋放。這一過程通常利用電機繞組、或電機控制器內置的放電電阻、或通過功率半導體的線性區特征等作為負載，將電能轉化為熱能并耗散掉。

圖片來源：ST

只不過，如何進行控制？如何執行放電？如果有需要冗余放電，主路徑、冗余路徑彼此之間要如何協同？選擇什么樣的放電方式，效果更好、能效更高、成本更低？這些問題是設計人員重要點權衡與考慮的問題。作為動力系統的設計人員，需要熟悉每一種控制路徑和放電路徑，并清楚不同技術路徑下，會帶來哪些優勢和劣勢，綜合評估，以選擇符合各利益相關方的最佳方案。這些問題，我們會在后續的文章中會陸續討論到。

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電機主動放電、冗余主動放電、被動放電

為了更清楚的定位后續的解讀對象，有必要再對放電的方式做下澄清。只有從整車視角了解了諸如”主動放電究竟要解決什么問題？為什么又需要冗余放電？被動放電的意義是什么？“一類的問題，才能為后續的放電路徑的選擇、軟件策略的定義提供指向。 對于動力系統而言，從類型上區分，放電的方式主要包括三種：電機主動放電、冗余主動放電、被動放電。下面我從定義/工作原理、放電路徑、應用場景、優勢、劣勢角度做下說明。

2.1 電機主動放電

定義/工作原理

主要主動放電是一種通過電機，使用受控電流來主動降低電壓的功能。在電動汽車中，這通常意味著利用電機控制器（MCU）來控制放電過程。當系統檢測到需要放電時，MCU會發送信號給電機，通過特定的控制策略使電機繞組成為負載，從而消耗高壓系統中的電能。

實現方式

主要放電路徑是由QM扭矩控制功能負責實現，控制d/q電流的控制，將DC-Link能量泄放到電機繞組中，通過熱量的形式實現電能的消耗和電壓的降低。如下圖所示為通用汽車關于主動放電專利的原理說明。

圖片來源：通用汽車

應用場景

主要主動放電通常用于正常關閉車輛或進行維護時，確保高壓系統內的電壓迅速且安全地降低。它也可以用于在車輛發生故障時，如碰撞后，快速降低高壓以減少觸電風險。

優勢/劣勢 電機放電可以放電速度快，可以在短時間內將電壓降至安全水平；并且通過軟件控制，可以實現智能化的放電策略，靈活性很強；適用于多種情況，包括正常操作和緊急情況。但是，由于共用的是電機的扭矩控制路徑，快速放電過程中如果控制不當，可能會造成扭矩抖動，影響駕乘體驗。

2.2 冗余主動放電

定義/工作原理

冗余主動放電同樣是一種主動功能，但它不依賴于電機，而是通過電力電子的專用組件，如放電電阻或專門的放電電路，使用受控電流來降低電壓。這些組件通常被設計為在電機放電失效時提供備份，以確保系統的安全性。

實現方式

冗余主動放電路徑使用專門的放電電阻或放電單元，通過電力電子開關（如MOSFET）控制放電過程，在需要時提供額外的放電能力，確保即使主要放電路徑失效，系統也能安全地放電。此外，硬件上需要設計放電電阻網絡、開關控制電路及必要的保護電路。

如下圖所示為一個由微處理器控制的主動放電系統，通過邏輯電路和驅動電路來驅動MOS管，從而控制母線電壓和電流。

圖片來源：精進電動應用場景

冗余主動放電主要用于提高系統的可靠性，特別是在電機放電電路徑可能因故障而無法工作時，如碰撞事件。它也可以用于在車輛長時間停放后，確保高壓系統內的電壓已經降至安全水平。

優勢/劣勢 冗余主動放電策略的優勢在于其提供了額外的安全層，增加了系統的冗余性，不依賴于電機的狀態，可以在更廣泛的情況下使用，并且通過獨立的監控機制來檢測其工作狀態，提高了系統的可維護性。然而，該策略也存在劣勢，主要是需要另外增加電路，從而增加成本。此外，雖然用電阻放電風險較小，但在多次放電過程中，電阻也可能會老化損壞，引入了新的失效。

2.3 被動放電

定義/工作原理

被動放電是一種不需要任何主動控制機制的放電路徑。它通常依賴于系統中的被動組件，如電阻器或電感，這些組件會自然地消耗或分散電能，從而降低電壓。被動放電的速度通常比主動放電慢，但它是一種始終存在的放電機制，不需要額外的控制或監控。

應用場景

被動放電主要用于在車輛關閉且沒有其他放電機制工作時，確保高壓系統內的電壓逐漸降低。它也可以作為主動放電路徑失效時的最后一道防線。

優勢/劣勢 被動放電的優勢在于它無需額外的控制或監控機制，從而降低了系統的復雜性；同時，它始終存在并提供基本的放電功能，且成本低廉，易于實現。

2.4 小節

小節一下。通過02章節，我們了解到在電動汽車高壓電氣系統中，電機主動放電、冗余主動放電以及被動放電共同構成了完整的放電路徑體系。其中冗余主動放電又有多種方式可選，如電阻放電、晶閘管放電、功率開關放電（模塊放電）等。以上所述每種放電路徑都有其獨特的作用、應用場景和優勢，彼此協同、共同確保了系統的安全性和可靠性。

圖片來源：ST

那么，是不是電機放電、冗余放電、被動放電都是必須存在的？如果不是，要如何根據各自的放電特征選用合適的放電方式呢？如果是，此三者之間又要如何配合（控制策略），以完整覆蓋所有應用場景、滿足整車需求呢？這些問題我們在下期「主動放電」文章中繼續展開聊聊：

03 主動放電的三種方式對比：電機放電、電阻放電、功率開關放電

04 從應用場景到控制策略的說明

05 功能安全的考慮

06 功率開關放電的實現方法概述

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