CN114079373A - 车辆、车辆的主动放电电路及方法 - Google Patents

Abstract

本申请技术方案提供一种车辆、车辆的主动放电电路及方法，主动放电电路包括电压监控模块、逆变器控制模块以及电压控制模块，电压监控模块获取母线电容电压，逆变器控制模块控制逆变器进入主动短路保护状态，使上桥臂和下桥臂一者中的开关管关断，另一者中的开关管导通；电压控制模块控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使母线电容通过逆变器进行放电。本申请通过硬件设备实现自检母线电压和自检开关管是否进入主动短路保护状态，在不增加额外电源的情况下改变开关管的门级电压来控制开关管的退饱和电流，保证了开关管的安全，同时可在故障状态和硬件部分异常时进行主动放电，安全可靠。

Description

车辆、车辆的主动放电电路及方法

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，尤其涉及一种车辆、车辆的主动放电电路及方法。

背景技术

电动汽车电驱动系统主要由驱动电机、逆变器和高压电池组成。高压电池作为系统中的电能输出器件，其电压等级通常在400V左右，远远大于人能承受的安全电压36V。当车辆进入下电停车或故障后的安全状态(三相主动短路)时，则需要断开高压电池与逆变器之间连接的继电器，继电器断开后与逆变器的直流输入端里连接的高压母线电容存储一定的电量，为了防止对人身造成伤害，需要将高压母线电容中的电量及时释放。电动汽车的法规要求主动放电的时间不能超过5s，相关企业标准将该时间限制在2S以内。

为了实现将高压母线电容中的能量释放，现有技术中的技术方案为：将逆变器中的下桥臂三相短路，给上桥臂一个连续的脉冲，控制上桥臂开通的周期和占空比，使上桥臂中的开关管短时导通，将高压母线电容的能量释放。现有技术方案的缺陷在于：上桥臂中的开关管会进入短时短路状态，不仅会使驱动芯片报退饱和故障退出，而且瞬间几千安的脉冲能量和关断尖峰也会对开关管的寿命有一定的影响。

发明内容

本申请的目的在于提供一种车辆、主动放电电路及其控制方法，解决了现有技术中对母线电容进行放电的过程中存在的退饱和故障以及瞬时能量过大影响开关管的寿命的问题。

本申请是这样实现的，本申请第一方面提供所述车辆包括并联连接的母线电容和逆变器，所述逆变器包括至少一组相互连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂与所述母线电容的第一端连接，所述下桥臂与所述母线电容的第二端连接，所述上桥臂和所述下桥臂均包括开关管，所述主动放电电路包括：

电压监控模块，其与所述母线电容连接，用于根据主动放电控制信号获取母线电容电压；

逆变器控制模块，其与所述逆变器连接，用于根据主动放电控制信号控制所述逆变器进入主动短路保护状态，使所述上桥臂和所述下桥臂一者中的开关管关断，另一者中的开关管导通；

电压控制模块，其与所述电压监控模块、所述逆变器以及所述逆变器控制模块连接，用于当所述逆变器进入主动短路保护状态以及检测所述母线电容电压超过预设电压值时，控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使所述母线电容通过所述逆变器进行放电。

本申请第二方面提供一种车辆的主动放电方法，所述车辆包括并联连接的母线电容和逆变器，所述逆变器包括至少一组相互连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂与所述母线电容的第一端连接，所述下桥臂与所述母线电容的第二端连接，所述上桥臂和所述下桥臂均包括开关管，其特征在于，所述主动放电方法包括：

根据主动放电控制信号获取母线电容电压；

根据主动放电控制信号控制所述逆变器进入主动短路保护状态，使所述上桥臂和所述下桥臂一者中的开关管关断，另一者中的开关管导通；

当所述逆变器进入主动短路保护状态以及检测所述母线电容电压超过预设电压值时，控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使所述母线电容通过所述逆变器进行放电。

本申请第三方面提供一种车辆，包括第一方面所述的主动放电电路。

本申请技术方案提供一种车辆、车辆的主动放电电路及方法，主动放电电路包括电压监控模块、逆变器控制模块以及电压控制模块，电压监控模块获取母线电容电压，逆变器控制模块根据主动放电控制信号控制逆变器进入主动短路保护状态，使上桥臂和下桥臂一者中的开关管关断，另一者中的开关管导通；电压控制模块，当逆变器进入主动短路保护状态以及检测母线电容电压超过预设电压值时，控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使母线电容通过逆变器进行放电。本申请通过硬件设备实现自检母线电压和自检开关管是否进入主动短路保护状态，在不增加额外电源的情况下改变开关管的门级电压来控制开关管的退饱和电流，保证了开关管的安全，同时可在故障状态和硬件部分异常且不需要软件进行控制的情况下进行主动放电，安全可靠，解决了现有技术中对母线电容进行放电的过程中存在的退饱和故障以及瞬时能量过大影响开关管的寿命的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例一提供的一种车辆的主动放电电路的结构示意图；

图2是本申请实施例一提供的一种车辆的主动放电电路中的逆变器的电路图；

图3是本申请实施例一提供的一种车辆的主动放电电路的另一结构示意图；

图4是本申请实施例一提供的一种车辆的主动放电电路中的电压监控模块的电路图；

图5是本申请实施例一提供的一种车辆的主动放电电路中的开关单元的电路图；

图6是本申请实施例一提供的一种车辆的主动放电电路中的电压控制单元的电路图；

图7是本申请实施例一提供的一种车辆的主动放电电路中的IGBT门级开通电压与电流关系曲线图；

图8是本申请实施例一提供的一种车辆的主动放电电路的电路图；

图9是本申请实施例二提供的一种车辆的主动放电方法的流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

为了说明本申请的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

本申请实施例一提供一种车辆的主动放电电路，车辆包括并联连接的母线电容101和逆变器102，逆变器102包括至少一组相互连接的上桥臂和下桥臂，上桥臂与母线电容101的第一端连接，下桥臂与母线电容101的第二端连接，上桥臂和下桥臂均包括开关管，主动放电电路包括：

电压监控模块103，其与母线电容101连接，用于根据主动放电控制信号获取母线电容101电压；

逆变器控制模块105，其与逆变器102连接，用于根据主动放电控制信号控制逆变器102进入主动短路保护状态，使上桥臂和下桥臂一者中的开关管关断，另一者中的开关管导通；

电压控制模块104，其与电压监控模块103、逆变器102以及逆变器控制模块105连接，用于当逆变器102进入主动短路保护状态以及检测母线电容101电压超过预设电压值时，控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使母线电容101通过逆变器102进行放电。

其中，对于逆变器102，逆变器102包括多组并联连接的桥臂，每组桥臂包括相互连接的上桥臂和下桥臂，多组上桥臂共接在一起形成第一汇流端，多组下桥臂共接在一起形成第二汇流端，逆变器102的第一汇流端连接母线电容101的第一端，逆变器102的第二汇流端连接母线电容101的第二端，其中，开关管可以是晶体管、IGBT、MOSFET管、SiC管等器件类型。例如，如图2所示，逆变器102中桥臂的数量为3组时，逆变器102包括第一桥臂、第二桥臂以及第三桥臂，第一桥臂包括第一上桥臂111和第一下桥臂112，第二桥臂包括第二上桥臂113和第二下桥臂114，第三桥臂包括第三上桥臂115和第三下桥臂116，第一上桥臂111的第一端、第二上桥臂113的第一端以及第三上桥臂115的第一端共接形成第一汇流端，第一上桥臂111的第二端连接第一下桥臂112的第一端，第二上桥臂113的第二端连接第二下桥臂114的第一端，第三上桥臂115的第二端连接第三下桥臂116的第一端，第一下桥臂112的第二端、第二下桥臂114的第二端以及第三下桥臂116的第二端共接形成第二汇流端。第一上桥臂111包括第一开关管VT1和第一上桥二极管VD1，第一下桥臂112包括第二开关管VT2和第二下桥二极管VD2，第二上桥臂113包括第三开关管VT3和第三上桥二极管VD3，第二下桥臂114包括第四开关管VT4和第四下桥二极管VD4，第三上桥臂115包括第五开关管VT5和第五上桥二极管VD5，第三下桥臂116包括第六开关管VT6和第六下桥二极管VD6。

其中，对于电压监控模块103，电压监控模块103接收到主动放电控制信号后进入工作状态，开始检测母线电容101电压，电压监控模块103检测母线电容101电压的方式可以为设置分压电阻对母线电容101的电压进行分压，通过检测分压电阻上的电压进而获取母线电容101电压。对于主动放电控制信号的输出，作为一种举例，可以通过整车控制器进行发送，整车控制器检测当前车辆的运行状态，在当前运行状态下需要母线电容101进行放电时(如背景技术中所述)，输出主动放电控制信号。需要说明的是主动放电控制信号是固定频率和占空比的方波信号。

其中，对于逆变器控制模块105，逆变器控制模块105与每个开关管的控制端连接，在接收到主动放电控制信号控制逆变器102进入主动短路保护状态，主动短路保护状态是指逆变器102不处于驱动模式，主动短路保护状态可以是上桥臂中的每个开关管处于关断状态，下桥臂中的每个开关管处于导通状态；主动短路保护状态还可以是下桥臂中的每个开关管处于关断状态，上桥臂中的每个开关管处于导通状态。

其中，对于电压控制模块104的工作状态，电压控制模块104使母线电容101进行放电需要满足两个条件，第一个条件是逆变器102进入主动短路保护状态，判断满足该条件的方式可以为在电压控制模块104中设置触发开关，逆变器102未进入主动短路保护状态时，不产生触发信号，电压控制模块104不工作，逆变器102进入主动短路保护状态时，产生触发信号，电压控制模块104开始检测母线电容101电压。第二个条件是母线电容101电压超过预设电压值，判断满足该条件的方式可以为在电压控制模块104内设置比较器，将母线电容101电压与预设电压值进行比较。电压控制模块104检测到母线电容101电压超过预设电压值时，说明此时母线电容101需要释放能量。当满足上述两个条件后电压控制模块104控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，例如，当逆变器102处于主动短路保护状态，所有下桥臂均处于导通状态时，所有上桥臂均处于关断状态，控制一个关断的上桥臂的开关管导通时，该上桥臂导通，由于则该上桥臂与其对应的下桥臂均导通，该桥臂处于导通状态，母线电容101与该桥臂的上桥臂和下桥臂形成放电回路，母线电容101通过该放电回路进行放电。

其中，对于电压控制模块104的作用，当母线电容101与逆变器102中的上桥臂和下桥臂形成的放电回路时，容易发生退饱和现象，退饱和现象是指开关管发生短路时，开关管两端的电压上升到母线电压，电流远大于额定电流，功率异常增大，结温急剧上升，不及时关断器件就有可能烧毁器件的现象。为了避免退饱和现象，电压控制模块104除了控制关断的开关管导通，还需要控制关断的开关管的导通电压和导通时间，进而控制流经开关管的退饱和电流和温升，保证开关管的安全。作为一种实施方式，开关管为IGBT时，电压模块在接收到导通信号时，调节至少一个上桥臂中的IGBT的门极与发射极之间的电压为预设电压值，以使流经IGBT的电流小于预设电流值。其中，为了控制关断的开关管的导通电压，可以在电压控制模块104中设置稳压器件，通过调节稳压器件的稳压值调节关断的开关管的导通电压，进而控制流经IGBT的退饱和电流，保证IGBT的安全。其中，调节关断的开关管的导通电压不限于上述调节方式，还可以为其余调节方式，例如，也可增大主动放电时开关电路开通电阻，来调节关断的开关管的开通电压。

其中，对于电压控制模块104与逆变器102的连接方式及功能，包括以下两种实施方式：

第一种实施方式，电压控制模块104的输入端连接电压监控模块103的输出端，电压控制模块104的输出端与至少一个上桥臂中的开关管连接；逆变器控制模块105根据主动放电控制信号控制逆变器102进入主动短路保护状态，使上桥臂中的开关管关断以及下桥臂中的开关管导通；电压控制模块104在当逆变器102进入主动短路保护状态以及检测到母线电容101电压超过预设电压值时，控制至少一个上桥臂中的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使母线电容101通过逆变器102进行放电。

第二种实施方式，电压控制模块104的输入端连接电压监控模块103的输出端，电压控制模块104的输出端与至少一个下桥臂中的开关管连接；逆变器控制模块105根据主动放电控制信号控制逆变器102进入主动短路保护状态，控制下桥臂中的开关管关断以及上桥臂中的开关管导通；电压控制模块104在当逆变器102进入主动短路保护状态以及检测到母线电容101电压超过预设电压值时，控制至少一个下桥臂中的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使母线电容101通过逆变器102进行放电。

上述两种实施方式均可以实现母线电容101通过逆变器102进行放电，上述两种实施方式的区别在于电压控制模块104与逆变器102的连接方式不同以及控制上桥臂中的开关管导通的顺序不同。

本申请实施例提供一种车辆的主动放电电路，包括电压监控模块103、逆变器控制模块105以及电压控制模块104，电压监控模块103获取母线电容101电压，逆变器控制模块105根据主动放电控制信号控制逆变器102进入主动短路保护状态，使上桥臂和下桥臂一者中的开关管关断，另一者中的开关管导通；电压控制模块104，当逆变器102进入主动短路保护状态以及检测母线电容101电压超过预设电压值时，控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使母线电容101通过逆变器102进行放电。本申请通过硬件设备实现自检母线电压和自检开关管是否进入主动放电状态，在不增加额外电源的情况下改变开关管的门级电压来控制开关管的退饱和电流，保证了开关管的安全，同时可在故障状态和硬件部分异常且不需要软件进行控制的情况下进行主动放电，安全可靠，解决了现有技术中对母线电容进行放电的过程中存在的退饱和故障以及瞬时能量过大影响开关管的寿命的问题。此外，本申请技术方案中由于发热源在开关管，开关管的热量可以通过水道带走，安全可靠，并且硬件上增加的电路简单，功能实现成本较小。

作为一种实施方式，电压监控模块103在接收到主动放电控制信号时，对母线电容101电压进行分压形成第一电压。

如图3所示，电压控制模块104包括开关单元141和电压控制单元142；

当逆变器102未处于主动短路保护状态时，开关单元141处于关断状态；

当逆变器102处于主动短路保护状态时，开关单元141根据第一电压与参考电压之间的比较结果向电压控制单元142发送导通信号或者关断信号。

其中，电压监控模块103中可以设置分压电阻对母线电容101电压进行分压得到第一电压，第一电压与母线电容101电压之间存在比例关系，开关单元141中可以设置比较器，检测第一电压不小于参考电压时，向电压控制单元142发送导通信号，开关单元141检测第一电压小于参考电压时，向电压控制单元142发送关断信号。

本实施方式的技术效果在于：在开关单元141中设置比较器，实现通过硬件设备检测第一电压与参考电压之间的大小关系，进而实现对母线电容101电压的检测。

作为一种实施方式，本申请技术方案中电压监控模块103、开关单元141、电压控制单元142的连接关系如下：

电压监控模块103的电源输入端连接母线电容101的第一端，电压监控模块103的接地端连接母线电容101的第二端，开关单元141的第一输入端为电压控制模块104的输入端，开关单元141的第二输入端连接参考电压，开关单元141的输出端连接电压控制单元142的输入端，电压控制单元142的输出端为电压控制模块104的输出端，开关单元141的接地端连接在上桥臂和下桥臂之间。

其中，电压监控模块103的接地端连接母线电容101的第二端，母线电容101的第二端连接逆变器102中下桥臂的第二汇流端，如图2所示，即电压监控模块103的接地端连接逆变器102的接地端GND1，开关单元141的接地端连接在上桥臂和下桥臂之间，例如，开关单元141的接地可以连接在图2中的W点GND2，由于开关单元141的第一输入端连接电压监控模块103的输出端，即开关单元141连接在接地端GND1和W点GND2之间。开关管为IGBT，电压控制单元在接收到导通信号时，调节至少一个上桥臂中的IGBT的门极与发射极之间的电压为预设电压值，以使流经所述IGBT的电流小于预设电流值。

本实施方式的技术效果为：通过设置电压监控模块103的接地端连接母线电容101的第二端以及开关单元141的接地端连接在上桥臂和下桥臂之间，使开关单元141能够根据下桥臂上的电压值检测到逆变器102的主动短路保护状态，进而实现对电压控制单元142导通或者关断的控制。

作为一种实施方式，开关单元141包括单向导通器件，单向导通器件位于开关单元141的接地端和电压监控模块103的接地端之间；

当逆变器102未处于主动短路保护状态时，开关单元141的接地端电压大于电压监控模块103的接地端电压，单向导通器件处于关断状态；

当逆变器102处于主动短路保护状态时，开关单元141的接地端电压与电压监控模块103的接地端电压之间的电压差减小，使单向导通器件处于导通状态。

其中，如图2所示，电压监控模块103的接地端为接地端GND1电压，开关单元141的接地端电压为W点GND2电压，当逆变器102未处于主动短路保护状态时，W点GND2电压大于电压监控模块103的接地端电压，单向导通器件处于关断状态，当逆变器102处于主动短路保护状态时，下桥臂处于短路状态，W点GND2电压与电压监控模块103的接地端电压近似相等，单向导通器件处于导通状态。

本实施方式的技术效果为：通过在开关单元141中设置单向导通器件，单向导通器件连接在接地端GND1和W点GND2之间，使单向导通器件能够根据下桥臂上的电压值检测到逆变器102的主动短路保护状态，进而实现对电压控制单元142导通或者关断的控制。

对于电压监控模块103的电路结构，作为一种实施方式，如图4和图8所示，电压监控模块103包括：光耦器件U1、MOS管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R11、电阻R12、电阻R13以及电容C2；

光耦器件U1的第一输入端为电压监控模块103的输入端，光耦器件U1的第一输出端连接电阻R5的第一端，电阻R5的第二端连接电阻R4的第一端、电容C2的第一端、电阻R2的第二端以及MOS管Q1的栅极，电阻R2的第一端连接电阻R1的第二端以及电阻R13的第一端，电阻R1的第一端连接电阻R12的第二端，电阻R12的第一端连接电阻R11的第二端，电阻R11的第一端为电压监控模块103的电源输入端，电阻R13的第二端连接MOS管的源极，MOS管的漏极连接电阻R3的第一端，光耦器件U1的第二输出端、电阻R4的第二端、电容C2的第二端以及电阻R3的第二端共接形成接地端。

电压监控模块103的工作原理为：当母线电容101需要进入主动放电时，低压侧的MCU或是逻辑电路向光耦器件U1发送固定频率和占空比的方波使能信号Enable，当方波使能信号处于高电平时，光耦器件U1打开，通过电阻R5对电容C2进行充电，高压侧的的MOS管Q1导通，电阻R3对母线电容101电压Vdc进行分压，电阻R3两端的电压等比例的反映母线电容101电压Vdc的大小。后面的电路通过这个电压来判断母线电压的高低来决定是否进入或退出主动放电。

对于开关单元141的电路结构，作为一种实施方式，如图5和图8所示，开关单元141包括比较器、二极管D1、电容C1、三极管Q3、电阻R6、电阻R14、电阻R15以及电阻R16；

二极管D1的阳极为开关单元141的第一输入端，二极管D1的阴极连接电阻R16的第一端，电阻R16的第二端连接电阻R6的第一端、电容C1的第一端以及比较器的正输入端，比较器的负输入端为开关单元141的第二输入端，比较器的输出端连接电阻R14的第一端，电阻R14的第二端连接三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极连接电阻R15的第二端，电阻R15的第一端为开关单元141的输入端，电阻R6的第二端、电容C1的第二端以及三极管Q3的发射极共接形成接地端。

开关单元141的工作原理为：当电压监控模块103接收主动放电使能信号后，Vin反应母线电压的高低。电阻R3连接的接地端GND1为逆变器102中下桥臂的地(参见图2)，也就是母线电容101电压的地，开关单元141的接地端GND2为逆变器102中W相上桥臂的地(参见图2)。当下桥臂为关断状态时，接地端GND2的电位比接地端GND1的电位高，二极管D1(耐高压的二极管)处于反向截止状态。比较器U2输出低电平，主动放电电路不工作。当逆变器102进入主动短路保护状态时下桥臂进入三相短路状态，接地端GND1的电位与接地端GND2近似于等电位，输入电压Vin开始给电容C1充电，待电容C1的电压大于参考电压Vref后，比较器输出高电平，三极管Q4打开，主动放电电路开始工作。当母线电容101电压下降到安全电压之后，比较器U2输出切换为低电平，主动放电完成。

对于电压控制单元142的电路结构，作为一种实施方式，如图6和图8所示，电压控制单元142包括MOS管Q2、稳压管D2、二极管D3、二极管D4、三极管Q5、三极管Q6、电阻R7、电阻R17、电阻R8、电阻R19、电阻R20、电阻R21以及电容C3；

电阻R21的第二端和MOS管的栅极共接并构成电压控制单元142的输入端，电阻R21的第一端连接电阻R7的第二端、电阻R17的第二端、电阻R18的第二端、电容C3的第一端、稳压管D2的阴极以及MOS管的源极，电容C3的第二端和稳压管D2的阳极共接于地，MOS管的漏极连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接二极管D4的阴极、三极管Q5的基极以及三极管Q6的基极，三极管Q5的集电极、电阻R7的第一端、电阻R17的第一端、电阻R18的第一端连接并形成电源输入端，二极管D4的阳极为PWM信号输出端，三极管Q6的集电极连接电阻R20的第一端，三极管Q5的发射集连接电阻R19的第一端，电阻R19的第二端连接电阻R20的第二端，并形成电压控制单元142的输出端。

电压控制单元142的工作原理为：本技术方案主动放电时，需要让上桥臂的IGBT工作在线性区，如图7所示，本方案通过控制上桥臂IGBT的导通电压Vge，来保证主动放电的放电电流。电阻R7与稳压管D2构成分压网络，通过稳压管D2的电压规格调节IGBT的导通电压。当三极管Q3导通时，MOS管Q2导通，G3门级开始充电打开，母线电容101开始主动放电。当三极管Q3关闭时，G3门级关闭，母线电容101停止主动放电。

本申请技术方案提供的主动放电策略，当逆变器102处于驱动模式时，需要逆变器102首先退出驱动模式进入关管状态，待低压侧发出主动放电使能信号后，主动放电电路进入等待状态，再控制下桥臂的IGBT进入三相短路状态，而后主动放电电路进入工作状态。当母线电压降到安全电压之后，自动退出主动放电状态。由于该方案工作的前提是下桥臂IGBT进入主动短路保护状态，因此可以实现电机在高转速的时候进行主动放电，保证在高转速发生碰撞等事故时的高压安全。

本申请实施例二提供一种车辆的主动放电方法，车辆包括并联连接的母线电容和逆变器，逆变器包括至少一组相互连接的上桥臂和下桥臂，上桥臂与母线电容的第一端连接，下桥臂与母线电容的第二端连接，上桥臂和下桥臂均包括开关管，主动放电方法包括：

步骤S10.根据主动放电控制信号获取母线电容电压；

步骤S20.根据主动放电控制信号控制逆变器进入主动短路保护状态，使上桥臂和下桥臂一者中的开关管关断，另一者中的开关管导通；

步骤S30.当逆变器进入主动短路保护状态以及检测母线电容电压超过预设电压值时，控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使母线电容通过逆变器进行放电。

进一步的，步骤S10中的根据主动放电控制信号获取母线电容电压，包括：

在接收到主动放电控制信号时，对母线电容电压进行分压形成第一电压。

进一步的，电压控制模块包括开关单元和电压控制单元；步骤S30包括：

当逆变器未处于主动短路保护状态时，开关单元处于关断状态；

电压控制模块在当所述逆变器进入主动短路保护状态以及检测到所述母线电容电压超过预设电压值，包括：

当逆变器处于主动短路保护状态时，开关单元根据第一电压与参考电压之间的比较结果向电压控制单元发送导通信号或者关断信号。

进一步的，开关管为IGBT，步骤S30包括：所述电压模块在接收到导通信号时，调节至少一个所述上桥臂中的IGBT的门极与发射极之间的电压为预设电压值，以使流经所述IGBT的电流小于预设电流值。

本申请实施例提供一种车辆的主动放电方法，实现自检母线电压和自检下桥臂是否进入主动放电状态，在不增加额外电源的情况下改变开关管的门级电压来控制开关管的退饱和电流，保证了开关管的安全，同时可在故障状态和硬件部分异常且不需要软件进行控制的情况下进行主动放电，安全可靠，解决了现有技术中对母线电容进行放电的过程中存在的退饱和故障以及瞬时能量过大影响开关管的寿命的问题。

本发明实施例三还提供一种车辆，包括上述实施例一提供的能量转换装置。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种车辆的主动放电电路，所述车辆包括并联连接的母线电容和逆变器，所述逆变器包括至少一组相互连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂与所述母线电容的第一端连接，所述下桥臂与所述母线电容的第二端连接，所述上桥臂和所述下桥臂均包括开关管，其特征在于，所述主动放电电路包括：

电压监控模块，其与所述母线电容连接，用于根据主动放电控制信号获取母线电容电压；

逆变器控制模块，其与所述逆变器连接，用于根据主动放电控制信号控制所述逆变器进入主动短路保护状态，使所述上桥臂和所述下桥臂一者中的开关管关断，另一者中的开关管导通；

电压控制模块，其与所述电压监控模块、所述逆变器以及所述逆变器控制模块连接，用于当所述逆变器进入主动短路保护状态以及检测所述母线电容电压超过预设电压值时，控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使所述母线电容通过所述逆变器进行放电。

2.如权利要求1所述的主动放电电路，其特征在于，所述电压控制模块的输入端连接所述电压监控模块的输出端，所述电压控制模块的输出端与至少一个所述上桥臂中的开关管连接；

所述逆变器控制模块根据主动放电控制信号控制所述逆变器进入主动短路保护状态，使所述上桥臂中的开关管关断以及所述下桥臂中的开关管导通；

所述电压控制模块在当所述逆变器进入主动短路保护状态以及检测到所述母线电容电压超过预设电压值时，控制至少一个所述上桥臂中的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使所述母线电容通过所述逆变器进行放电。

3.如权利要求1所述的主动放电电路，其特征在于，所述电压控制模块的输入端连接所述电压监控模块的输出端，所述电压控制模块的输出端与至少一个所述下桥臂中的开关管连接；

所述逆变器控制模块根据主动放电控制信号控制所述逆变器进入主动短路保护状态，控制所述下桥臂中的开关管关断以及所述上桥臂中的开关管导通；

所述电压控制模块在当所述逆变器进入主动短路保护状态以及检测到所述母线电容电压超过预设电压值时，控制至少一个所述下桥臂中的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使所述母线电容通过所述逆变器进行放电。

4.如权利要求2所述的主动放电电路，其特征在于，所述电压监控模块在接收到主动放电控制信号时，对所述母线电容电压进行分压形成第一电压。

5.如权利要求4所述的主动放电电路，其特征在于，所述电压控制模块包括开关单元和电压控制单元；

当所述逆变器未处于主动短路保护状态时，所述开关单元处于关断状态；

当所述逆变器处于主动短路保护状态时，所述开关单元根据所述第一电压与参考电压之间的比较结果向所述电压控制单元发送导通信号或者关断信号。

6.如权利要求5所述的主动放电电路，其特征在于，所述开关管为IGBT，所述电压控制单元在接收到导通信号时，调节至少一个所述上桥臂中的IGBT的门极与发射极之间的电压为预设电压值，以使流经所述IGBT的电流小于预设电流值。

7.如权利要求5所述的主动放电电路，其特征在于，所述电压监控模块的电源输入端连接所述母线电容的第一端，所述电压监控模块的接地端连接所述母线电容的第二端，所述开关单元的第一输入端为所述电压控制模块的输入端，所述开关单元的第二输入端连接参考电压，所述开关单元的输出端连接所述电压控制单元的输入端，所述开关单元的接地端连接在所述上桥臂和所述下桥臂之间。

8.如权利要求5所述的主动放电电路，其特征在于，所述开关单元包括单向导通器件，所述单向导通器件位于开关单元的接地端和所述电压监控模块的接地端之间；

当所述逆变器未处于主动短路保护状态时，所述开关单元的接地端电压大于所述电压监控模块的接地端电压，所述单向导通器件处于关断状态；

当所述逆变器处于主动短路保护状态时，所述开关单元的接地端电压与所述电压监控模块的接地端电压之间的电压差减小，使所述单向导通器件处于导通状态。

9.如权利要求7所述的主动放电电路，其特征在于，所述电压监控模块包括：光耦器件、MOS管Q1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R11、电阻R12、电阻R13以及电容C2；

所述光耦器件的第一输入端为所述电压监控模块的输入端，所述光耦器件的第一输出端连接所述电阻R5的第一端，所述电阻R5的第二端连接所述电阻R4的第一端、所述电容C2的第一端、所述电阻R2的第二端以及所述MOS管Q1的栅极，所述电阻R2的第一端连接所述电阻R1的第二端以及所述电阻R13的第一端，所述电阻R1的第一端连接所述电阻R12的第二端，所述电阻R12的第一端连接所述电阻R11的第二端，所述电阻R11的第一端为所述电压监控模块的电源输入端，所述电阻R13的第二端连接所述MOS管的源极，所述MOS管的漏极连接所述电阻R3的第一端，所述光耦器件的第二输出端、所述电阻R4的第二端、所述电容C2的第二端以及所述电阻R3的第二端共接形成接地端。

10.如权利要求9所述的主动放电电路，其特征在于，所述开关单元包括比较器、二极管D1、电容C1、三极管Q3、电阻R6、电阻R14、电阻R15以及电阻R16；

所述二极管D1的阳极为所述开关单元的第一输入端，所述二极管D1的阴极连接所述电阻R16的第一端，所述电阻R16的第二端连接所述电阻R6的第一端、所述电容C1的第一端以及所述比较器的正输入端，所述比较器的负输入端为所述开关单元的第二输入端，所述比较器的输出端连接电阻R14的第一端，所述电阻R14的第二端连接所述三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极连接所述电阻R15的第二端，所述电阻R15的第一端为所述开关单元的输入端，所述电阻R6的第二端、所述电容C1的第二端以及所述三极管Q3的发射极共接形成接地端。

11.如权利要求10所述的主动放电电路，其特征在于，所述电压控制单元包括MOS管Q2、稳压管D2、二极管D3、二极管D4、三极管Q5、三极管Q6、电阻R7、电阻R17、电阻R8、电阻R19、电阻R20、电阻R21以及电容C3；

所述电阻R21的第二端和所述MOS管的栅极共接并构成所述电压控制单元的输入端，所述电阻R21的第一端连接所述电阻R7的第二端、所述电阻R17的第二端、所述电阻R18的第二端、所述电容C3的第一端、所述稳压管D2的阴极以及所述MOS管的源极，所述电容C3的第二端和所述稳压管D2的阳极共接于地，所述MOS管的漏极连接所述二极管D3的阳极，所述二极管D3的阴极连接所述二极管D4的阴极、所述三极管Q5的基极以及所述三极管Q6的基极，所述三极管Q5的集电极、所述电阻R7的第一端、所述电阻R17的第一端、所述电阻R18的第一端连接并形成电源输入端，所述二极管D4的阳极为PWM信号输出端，所述三极管Q6的集电极连接所述电阻R20的第一端，所述三极管Q5的发射集连接所述电阻R19的第一端，所述电阻R19的第二端连接所述电阻R20的第二端，并形成所述电压控制单元的输出端。

12.一种车辆的主动放电方法，所述车辆包括并联连接的母线电容和逆变器，所述逆变器包括至少一组相互连接的上桥臂和下桥臂，所述上桥臂与所述母线电容的第一端连接，所述下桥臂与所述母线电容的第二端连接，所述上桥臂和所述下桥臂均包括开关管，其特征在于，所述主动放电方法包括：

根据主动放电控制信号获取母线电容电压；

根据主动放电控制信号控制所述逆变器进入主动短路保护状态，使所述上桥臂和所述下桥臂一者中的开关管关断，另一者中的开关管导通；

当所述逆变器进入主动短路保护状态以及检测所述母线电容电压超过预设电压值时，控制至少一个关断的开关管的导通电压使其退饱和导通，以使所述母线电容通过所述逆变器进行放电。

13.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求1至11任意一项所述的主动放电电路。

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