引言：
“ 什么是主被动放电”
“ 为什么要主被动放电”
“ 主动放电的主要途径有哪些，利弊又如何”
“ 关于主被动放电标准的展望”
通过本篇解读，上述问题会有初步答案。
I 标准内容
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《GB/T 18488.1-2015》关于主被动放电内容有如下定义：
II 解读
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要了解主被动放电，我们先要了解电动车里多少电压是高电压呢？关于这个标题，标准《GB/T 18384.2015 电动汽车 安全要求》里对于高压电有明确定义，如下：
3.2 A级电压 voltage class A electric circuits
最大工作电压小于或等于30Va.c.（rms），或小于或等于60Vd.c.的电力组件或电路。
3.3 B级电压电路 voltage class B electric circuits
最大工作电压大于30Va.c.（rms）且小于或等于1000Va.c.（rms），或大于60V直流（d.c.）且小于或等于1500V直流（d.c.）的电力组件或电路。
同时由标准GB/T18384的标题，我们也可以看出为什么要进行主被动放电？最主要的目的高压安全，具体的说就是在紧急情况，如碰撞，短路等情况，以及每次操作时，都会有高压下电，而电机控制器中由于有薄膜电容等可储能装置，BMS控制下电以后，内部仍存在高压，为防止人员伤害，电机控制器需将电机控制器中的电压降低到A级电压以下（即60Vdc以下）。
III 拓展
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如下图，典型的纯电动车上会有多个X，Y电容，这些电容在使用过程中，如果断电需要满足两个条件其一：
——交流电路电压应降低到30Va.c.（rms），直流电路电压应降低到60Vd.c.，或以下；
——电路存储的总能量小于0.2J。
电机控制器由于薄膜电容远超过0.2J，目前乘用车电机控制器，一般对主动放电和被动放电均有要求。
一般被动放电就是在电容上串联一个或一组电阻，在正常工作中这个电阻也会消耗电能，目前国标要求5min以内，实际目前整车一般要求再3min，甚至2min之内，被动放电实际上不宜过快，放电时间要求过快，就意味着电容在放电的过程中回路电流会更大，串联电阻相对更小，在正常工作过程中也会消耗更多功率，对控制器的效率是不利的。
IV 主动放电实现方法
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目前常用的主动放电法有以下几种：
1. 通过电机绕组放电，方法是控制Q轴电流为零，加D轴电流，该方法放电时间快，但是会出现扭矩抖动，影响驾乘体验；
2. 通过外加放电回路，利用电阻放电，风险小，但是需要另外增加电路，增加成本，电阻在多次放电，也可能会损坏；目前该方案应用较多；
3. 桥壁直通放电，该方式成本低，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，目前该方案应用较少。
V 展望
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1. B级电压的分类。
关于B级电压定义，GB/T 18384-2015是引用的ISO 6469-2011，而实际上ISO 6469的最新版本已经更新到了2018版，如图，最新版ISO 6469增加了B1，B2级电压定义，B1与B2的定义如下图，按照新的电压分级，B1级电压是可以直接与整车底盘相连，这个在应用上就与12V低压一致，在布置上更灵活方便，成本也会更低。
2. 碰撞后主动放电时间的定义。
《GB/T 31498-2015 电动车碰撞后安全要求》中对于电动车碰撞后安全要求有高压母线上总能量小于0.2J，但是并没有规定多长时间达到这个值，而ISO 6469.4-2015 中明确规定了10s内，高压母线中电压需要降低到A级电压，随着国标的新国标修订，碰撞后控制器主动放电时间也会在新标准中有所体现。
3.安全法规的完善。
安全问题，历来是车辆的重点问题，电动汽车安全全球技术法规（EVS-GTR）目前在中、欧、美、日等国家共同努力下，有条不紊的推进电动汽车安全全球技术法规的研究和制定工作。同时国标强制要求电动汽车安全要求也正在制定，未来关于控制器的主被动放电，相信标准中也会有更具体更新的要求。
'如何理解工作电压范围？'
'什么是满功率输出电压?'
'什么是降功率输出电压?'
'不同工作电压究竟和整车有什么关系?'
I 标准内容
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《GB/T 18488.1-2015》关于工作电压范围有如下定义：
《GB/T 18488.2-2015》关于工作电压范围测试有如下定义：
II 解读
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划重点：符合产品技术文件规定。一般特指整车SOR或RFQ。很多整车的定义如下：”直流母线电压范围 230V~450V“。BUT，这个定义并不能很好反应系统输入和输出特性：
-'230V降功率至0%，还是仍要满功率输出？'
-'450V下对IGBT寿命是否有要求？'
这些问题没讲清楚或不考虑，不够的
因此，整车要对不同电压平台下的输出能力进行细分，目前看到比较好的定义方式如下：
Stage1: 逆变器输出侧关断的工作电压临界范围（电压下限）
Stage2: 带软件限制的逆变器工作电压（电压下限）
Stage3: 无软件限制的工作电压
Stage4: 带软件限制的逆变器工作电压（电压上限）
Stage5: 逆变器输出侧关断的工作电压临界范围（电压上限）
如下图所示：
BUT，“ 为什么要将电压范围分成若干段呢？”。
III 拓展
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关于上述问题，我们从'上帝'（整车）的视角着手考虑，可以分解为三个问题：
1）'stage3的满功率电压范围和整车究竟有什么关系？'
2）' 什么是stage2 和stage4的软件限制？'
3）' 为什么要对stage1 和 stage5进行输出侧的关断？'
1）'满功率电压范围和整车究竟有什么关系？'
stage3，即通常所说的“满功率输出电压”，在此区间内的不同电压下进行标定，确保在此区间内性能和效率达最优值。
关于stage3的定义粗略分<四步走>：
→step1: 从整车性能出发，为满足其最高车速、加速时间和最大爬坡需求，计算获得最大功率；
→step2: 根据续航里程和最大放电功率需求，获得最大总能量;
→step3: 根据step2/3的功率和能量要求，结合单体电池能力，获得串、并数，继而获得动力需求的电压范围；
→step4: 结合动力电池的最大功率限制和最大放电电流限制，缩小需求范围，最终确定满功率输出的最大电压和最小电压。
需要补充的是：关于功率和能量需求的计算，需要考虑整车控制策略、行驶工况和电池的循环寿命，这是一个大的话题，后续有机会再死磕。
2）'什么是stage2 和stage4的软件限制？'
Stage2和4，均“带软件限制”，不同的是：stage2是受限于最大放电电流，但在区间内，仍然要按照Stage3方式进行标定，即保证电机最大能力输出；stage4受限于机械部件的强度和疲劳，在此区间内软件限制最大输出扭矩，此外，若在此电压下发电区，要对功率严格限制，防止高压器件的损坏。值得注意的是，对于stage1，要尽可能保证低压高速时的弱磁深度。
3）'为什么要对stage1 和 stage5进行输出侧的关断？'
要想搞明白这个问题，需要问问电池的特性。
下图是某单体电池典型的放电电流（红）和电压曲线（蓝），可以看到整个放电过程中电压曲线可以分<三步走>：
→step1：初始阶段端电压快速下降。这一显现随着放电倍率的增大，更为明显。
→step2：电池电压缓慢变化，简称”电池平台区“。有两个特性趋势：1）平台区的持续时间，随着放电倍率的减小而延长；2）平台电压越高，电压下降越为缓慢。
→step3：电池电量接近放完时，电池负载电压极剧下降至放电截至电压。
由此可知，在电池放电过程中，在开始和结束段，分别会产生短时的电压突变和短时偶发欠压，由于电机响应快，此时会有故障产生，因此需要对stage1 和 stage5进行关断操作。
需要补充的是：原则上，动力电池系统的额定电压要和高压系统的额定电压相匹配；但是，从安全考虑，其工作电压范围，在满足其供电的高压部件允许的工作电压范围基础上，一般要大于电池系统。
IV 展望
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1. 从系统架构角度，探讨工作电压范围与电驱系统的功能特性。HVDC端的电压与主动放电、电机和IGBT开关信号的控制、功率计算、过压保护均有关系，因此对电压采样精度和电压动态波动的定义非常重要，直接影响故障的产生和系统性能。
2. 关于电压范围与功能安全的研究。
例如，控制器检测到欠压或过压，由于扭矩估算要HVDC参量，功能安全会进入safe state，一般只定义一级safe state，通常的动作是进入ASC和主动放电。一级是否过于简单（电池四级），是否还有其他安全问题需要考虑，值得探讨。
3. >550V高压系统的应用的探讨。
—The End—
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