在电动汽车（EV）的发展进程中，安全问题始终是重中之重。其中，电驱系统的 DC link 电容存储着大量的能量，其电压高达 400V 或 800V，且容值处于 mf 级别。在 EV 驻车或发生碰撞事故时，必须尽快将电容内的能量释放，以避免对人员造成危害。这就凸显了 EV 中主动放电功能的重要性。

主动放电电路原理

主动放电功能主要用于给电驱系统的 DC link 电容放电。大致的电路是，pyro - fuse 的触发信号或者车辆的驻车信号发送给 SCR（整流器），使 SCR 导通从而形成主动放电回路。涉及的主要有 DC link cap（DC link 电容）、放电电阻 R 和放电 SCR 这三个。当 SCR 导通后可看作是短路，此时放电时间的长短仅取决于 R 和 C 的大小。

放电时间计算

根据电容充放电的公式：
V(t)=V(0)e?RCt
其中，V(t)为 t 时刻电容两端的电压（这里取人体的安全电压 48V），V(0)为电容的初始电压（以 400V 为例），t 为放电时间（需要求解的参数），R 为放电电阻的阻值（取 100ohm），C 为电容的容值（取 1000uf，电驱中的 DC link 电容一般都比较大）。

使用 Excel 表格计算可得放电时间t=0.212s。在 ISO 6469 Part 4 的标准中，要求高压需要在车辆熄火后 5s 内降低到 60V 以下的安全电压。我们计算得到的放电时间t=0.212s远小于 5s，能够满足该要求。

不过，在车辆发生碰撞事故时，我们希望放电时间 t 尽可能短以确保安全。假设以t=1ms为设计目标重新计算，就需要把放电电阻的阻值减小到 0.5ohm。

SCR 选型参数计算

同时，我们还可以计算得到一些 SCR 选型时需要关注的参数：

• 放电时的峰值电流Ip=800A
• 放电电流所产生的脉冲能量I2t=136A2s
• 放电电流的电流变化率dtdi=1.6A/μs

Littelfuse 的 SJxx40xxA Series SCR 是一款非常适用于 EV 主动放电应用的 SCR。由于电容放电波形是指数波形，而 SCR 规格书中的测试波形是正弦波，所以需要乘以校正系数K=0.503，然后再和规格书中的值做比较。经比较，上述关键参数都能满足选型要求。

仿真验证

通过 LTspice 进行仿真，得到t=1.27ms，Ip=658A，I2t=133A2s。仿真结果和计算结果较为接近，差异可能是由于电容的 ESR（等效串联电阻）、SCR 的导通压降等参数在计算中被忽略所致。

补充说明

1. 能量释放范围：主动放电不仅作用于 DC Link 电容，还有可能用于释放电机中存储的能量，就像 ISO 6469 Part 4 标准资料图中的蓝色部分所指。因此，在选择 SCR 时，对于其I2t参数的选择需要留有足够大的余量。
2. 替代器件：本质上 SCR 起开关作用，需要放电时导通，不需要时截止。所以 MOSFET、IGBT、SiC 等器件也可以作为选择。
3. 选择 SCR 的好处：
   • SCR 是半控器件，只需给 G 端一个开启信号，放电过程结束后可自行关断，控制简单。
   • 相对而言，SCR 的抗浪涌电流能力（I2t）比 MOSFET、IGBT 等更强，在电容放电的应用场景中更为适用。
4. 被动放电：与主动放电相对的是被动放电，即通过电机和回路自身的阻抗来放电。在电压较低、电容容量较小的场景下，这也是一种可行的方案。
5. 800V 系统 SCR 选择：800V 系统的主动放电需要使用 1200V 的 SCR，目前市面上此类 SCR 相对较少。Littelfuse 的 CLA50E1200HB 具有很高的浪涌电流耐受能力，从参数上看可以满足要求，目前正在进行 AEC - Q101 的。