本實(shí)用新型涉及一種泄放電路，具體為一種具有控制反饋的高壓直流能量泄放控制電路。

背景技術(shù)：

直流充電樁中的標(biāo)準(zhǔn)《GBT18487.1-2015充電系統(tǒng)通用要求》明確要求充電樁具備泄放回路保證充電連接器斷開(kāi)后1S內(nèi)供電接口電壓降到60VDC以下。

目前市場(chǎng)上因?yàn)樾狗烹娐吩O(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的泄放功率電阻燒毀的事故頻繁發(fā)生。當(dāng)前主流有兩類高壓直流電源能量泄放電路被應(yīng)用到了直流充電樁中，一類是采用一路隔離低壓直流電源驅(qū)動(dòng)高壓IGBT控制泄放電阻回路通斷，需要額外提供一個(gè)直流電壓，其缺點(diǎn)是采用了開(kāi)環(huán)控制（即只有控制，沒(méi)有狀態(tài)反饋檢測(cè)信號(hào)），因?yàn)檩敵鲭妷阂话惚容^高（幾百伏），一旦出現(xiàn)在IGBT處于導(dǎo)通狀態(tài)并且直流電源模塊仍然在正常工作的情況，泄放電阻等效為接到輸出電壓兩端對(duì)輸出電壓進(jìn)行放電，這樣就會(huì)因?yàn)榛芈分谐掷m(xù)電流大（幾十安培）造成過(guò)熱燒毀。另一類是采用高壓直流繼電器控制泄放功率電阻的導(dǎo)通，需要放電時(shí)控制繼電器觸點(diǎn)閉合，將泄放電阻接入輸出電壓中對(duì)直流電源模塊中殘余電壓進(jìn)行放電。這種方案的缺點(diǎn)是高壓直流繼電器成本一般比較高（大概是IGBT的20倍的成本），同時(shí)也不具備通斷狀態(tài)檢測(cè)信號(hào)。

以上兩類方式都因?yàn)椴痪邆湫狗呕芈吠〝酄顟B(tài)檢測(cè)功能，導(dǎo)致了泄放功率電阻在異常情況被燒毀的事故頻繁發(fā)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高直流充電樁在對(duì)輸出電壓泄放的可靠性，本實(shí)用新型提供了一個(gè)對(duì)傳統(tǒng)IGBT控制的泄放電路改進(jìn)的一種具有控制反饋的高壓直流能量泄放控制電路，增加反饋控制部分，實(shí)現(xiàn)既可以控制泄放電路，又可以檢測(cè)控制是否執(zhí)行的功能。

實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案是：一種具有控制反饋的高壓直流能量泄放控制電路，其特征在于：包括電阻R1、R2、R3、R4、泄放電阻R5、直流電源VDD、穩(wěn)壓二極管Q1、三極管V1、光電耦合器U1、電阻串X1以及IGBT模塊；

所述電阻R1的一端、電阻R2的一端與三極管V1的B極連接，電阻R2的另一端與三極管V1的E極連接并接地，三極管V1的C極與光電耦合器U1輸入端的1腳連接，光電耦合器U1輸入端的2腳通過(guò)電阻R3連接直流電源VDD；

所述光電耦合器U1輸出端的3腳與IGBT模塊的E極連接，所述光電耦合器U1輸出端的4腳與IGBT模塊的G極連接，IGBT模塊的C極連接泄放電阻R5的一端，泄放電阻R5的另一端連接電阻串X1的一端，電阻串X1的另一端連接IGBT模塊的G極；

所述穩(wěn)壓二極管Q1的負(fù)極、電阻R4的一端與IGBT模塊的G極連接，穩(wěn)壓二極管Q1的正極、電阻R4的另一端與IGBT模塊的E極連接。

進(jìn)一步地，所述電阻串X1由多個(gè)電阻串接而成。

進(jìn)一步地，該高壓直流能量泄放控制電路還包括由電阻R14、R15、光電耦合器U2組成的反饋控制電路，所述電阻R6的一端連接所述直流電源VDD、電阻R14的另一端、電阻R15的一端連接光電耦合器U2輸出端的4腳，光電耦合器U2輸出端的3腳接地，光電耦合器U2的輸入端串接在光電耦合器U1輸出端的3腳與IGBT模塊的G-E極之間，并且光電耦合器U2輸入端的2腳與光電耦合器U1輸出端的3腳連接，光電耦合器U2輸入端的1腳與IGBT模塊的E極連接。

本實(shí)用新型的工作原理將在具體實(shí)施方式部分詳細(xì)說(shuō)明。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型采用IGBT控制接入泄放電阻的方案，主要元件為IGBT、泄放電阻、光電耦合器和穩(wěn)壓二極管，與采用高壓繼電器的方案相比，減少了設(shè)計(jì)中元件成本，同時(shí)減小了元件所占的空間體積。

本實(shí)用新型能夠很好地實(shí)現(xiàn)安全標(biāo)準(zhǔn)中要求的“充電連接器斷開(kāi)后1S內(nèi)供電接口電壓降到60VDC以下”功能。

與采用一路隔離低壓直流電源驅(qū)動(dòng)高壓IGBT控制泄放電阻回路通斷方案相比，本實(shí)用新型采用了帶有控制反饋的線路，檢測(cè)系統(tǒng)是否在執(zhí)行CPU發(fā)送的充電和泄放電壓命令并將信號(hào)實(shí)時(shí)反饋給CPU，同時(shí)也實(shí)時(shí)檢測(cè)IGBT的工作狀態(tài)。

因?yàn)榧尤霗z測(cè)反饋的功能，本實(shí)用新型可以很好避免泄放電阻被錯(cuò)誤地接入輸出電壓中造成泄放電阻因?yàn)槌掷m(xù)大電流而發(fā)熱燒毀，杜絕充電樁設(shè)備著火等安全事故。

附圖說(shuō)明

圖1為第一實(shí)施例的電路圖；

圖2為第二實(shí)施例的電路圖；

圖3為現(xiàn)有充電樁的工作原理圖。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型公開(kāi)了一種應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)充電樁的高壓直流能量泄放控制電路。

現(xiàn)有電動(dòng)汽車(chē)充電樁如圖3所示，包括充電控制單元1、泄放電路2、直流電源模塊3、接觸器4，待充電的電動(dòng)汽車(chē)5連接在接觸器4的輸出端。

直流電源模塊3、接觸器4和電動(dòng)汽車(chē)5依次串接形成充電線路，直流電源模塊3的輸入端連接電網(wǎng)。直流電源模塊3將電網(wǎng)來(lái)的三相電轉(zhuǎn)換為可以供電動(dòng)汽車(chē)5充電的直流電壓，接觸器4的作用是可以隨時(shí)斷開(kāi)直流電源模塊3與電動(dòng)汽車(chē)5的連接，異常充電時(shí)保護(hù)電動(dòng)汽車(chē)5免受充損壞。

充電控制單元1分別連接泄放電路2、直流電源模塊3以及接觸器4，通過(guò)充電控制單元1控制直流電源模塊3的開(kāi)啟和關(guān)閉、接觸器4的開(kāi)啟和關(guān)閉以及泄放電路2的工作。

泄放電路2同時(shí)還連接直流電源模塊3，通過(guò)充電控制單元1控制對(duì)直流電源模塊3的輸出殘余電壓進(jìn)行放電。

本實(shí)用新型主要是對(duì)現(xiàn)有泄放電路2進(jìn)行改進(jìn)，提供一種新型的高壓直流能量泄放控制電路，并且包括兩種不同的實(shí)施例。

第一實(shí)施例：

如圖1所示，本實(shí)用新型包括電阻R1、R2、R3、R4、泄放電阻R5、直流電源VDD、穩(wěn)壓二極管Q1、三極管V1、光電耦合器U1、電阻串X1以及IGBT模塊；

電阻R1的一端連接充電控制單元1，用于接收充電控制單元1的輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，電阻R1的另一端、電阻R2的一端與三極管V1的B極連接，電阻R2的另一端與三極管V1的E極連接并接地，三極管V1的C極與光電耦合器U1輸入端的1腳連接，光電耦合器U1輸入端的2腳通過(guò)電阻R3連接直流電源VDD；

所述光電耦合器U1輸出端的3腳與IGBT模塊的E極連接，所述光電耦合器U1輸出端的4腳與IGBT模塊的G極連接，IGBT模塊的C極連接泄放電阻R5的一端，泄放電阻R5的另一端連接電阻串X1的一端，電阻串X1的另一端連接IGBT模塊的G極，電阻串X1由電阻R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13串接而成。

所述穩(wěn)壓二極管Q1的負(fù)極、電阻R4的一端與IGBT模塊的G極連接，穩(wěn)壓二極管Q1的正極、電阻R4的另一端與IGBT模塊的E極連接。

作為本實(shí)施例的優(yōu)選：本實(shí)施中的直流電源VDD可以采用充電控制單元1的供電電源。

直流電源模塊3輸出端的正極連接在電阻串X1與泄放電阻R5之間，直流電源模塊3輸出端的負(fù)極連接IGBT模塊的E極。

本實(shí)施例的工作原理：

電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)：充電控制單元1輸出高電平信號(hào)（接近直流電源VDD）時(shí)，經(jīng)過(guò)電阻R1、R2分壓后可以驅(qū)動(dòng)三極管V1工作在飽和狀態(tài)，光電耦合器U1的1-2兩腳有電流通過(guò)，反應(yīng)到3-4兩腳飽和導(dǎo)通，使IGBT模塊的G-E兩端電壓被拉到低電壓（接近0V），所以IGBT模塊處于截止工作狀態(tài)。泄放電阻R5不能被接到直流電源模塊3的輸出電壓中，因此泄放電路被禁止，此時(shí)直流電壓模塊3可以正常輸出。

泄放電路放電時(shí)：充電控制單元1輸出低電平信號(hào)（接近0V）時(shí)，三極管V1將工作在截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器U1的1-2兩腳沒(méi)有電流通路，所以3-4兩腳截止斷開(kāi)。同時(shí)直流電源模塊3的輸出電壓經(jīng)過(guò)電阻串X1到IGBT模塊的G極，因?yàn)榉€(wěn)壓二極管Q1的限制，IGBT模塊的電壓被限制為穩(wěn)壓二極管Q1的穩(wěn)壓值，IGBT模塊工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，泄放電阻R5被接入輸出電壓中，對(duì)輸出電壓進(jìn)行放電。

本實(shí)施例相對(duì)于現(xiàn)有泄放電路的優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型的IGBT模塊的驅(qū)動(dòng)采用直流電源模塊3的輸出電壓驅(qū)動(dòng)，因此不需要額外提供一個(gè)與直流電源模塊3的輸出電壓共地的電壓來(lái)驅(qū)動(dòng)IGBT。同時(shí)結(jié)合一個(gè)穩(wěn)壓二極管和電阻可以實(shí)現(xiàn)較低的電壓就可以控制整個(gè)泄放電路。而現(xiàn)在技術(shù)的問(wèn)題在于低壓直流電源如果與直流電源模塊3的輸出電壓共地，則易受到高壓的入侵，增加不安全的風(fēng)險(xiǎn)。

第二實(shí)施例：

如圖2所示，本實(shí)施例相對(duì)第一實(shí)施例的區(qū)別在于:增加了由電阻R14、R15、光電耦合器U2組成的反饋控制電路，電阻R15的一端連接充電控制單元1，電阻R15的另一端連接光電耦合器U2輸出端的4腳、電阻R14的一端，電阻R14的另一端連接所述直流電源VDD，光電耦合器U2輸出端的3腳接地，光電耦合器U2的輸入端串接在光電耦合器U1輸出端的3腳與IGBT模塊的E極之間，并且光電耦合器U2輸入端的2腳與光電耦合器U1輸出端的3腳連接，光電耦合器U2輸入端的1腳與IGBT模塊的E極連接。

第二實(shí)施例的工作原理：

電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)：充電控制單元1輸出高電平信號(hào)（接近直流電源VDD）時(shí)，經(jīng)過(guò)電阻R1、R2分壓后可以驅(qū)動(dòng)三極管V1工作在飽和狀態(tài)，光電耦合器U1的1-2兩腳有電流通過(guò)，反應(yīng)到3-4兩腳飽和導(dǎo)通，同時(shí)光電耦合器U2的1-2兩腳有電流通過(guò)，反應(yīng)到3-4兩腳飽和導(dǎo)通，輸出低電平（接近0V）到充電控制單元1。因?yàn)楣怆婑詈掀鱑1的3-4兩腳飽和導(dǎo)通和光電耦合器U2的1-2兩腳有電流通過(guò)，所以IGBT模塊的G-E兩端電壓被拉到低電壓（接近0V），所以IGBT模塊處于截止工作狀態(tài)。泄放電阻R5不能被接到輸出電壓中，因此泄放電路被禁止，此時(shí)直流電壓模塊3可以正常輸出。

如果在電動(dòng)汽車(chē)充電過(guò)程中，充電控制單元1檢測(cè)到光電耦合器U1、光電耦合器U2所處的線路處于斷開(kāi)狀態(tài)，充電控制單元1將控制直流電源模塊3停止工作并斷開(kāi)接觸器4，發(fā)送報(bào)警信號(hào)，因此防止了IGBT模塊處于導(dǎo)通狀態(tài)而使泄放電阻R5長(zhǎng)期接入輸出電壓損壞。

泄放電路放電時(shí)：充電控制單元1輸出信號(hào)為低電平（接近0V）時(shí)，三極管V1將工作在截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器U1的1-2兩腳沒(méi)有電流通路，3-4兩腳截止斷開(kāi)，光電耦合器U2的1-2兩腳沒(méi)有電流通路，直流電源VDD經(jīng)過(guò)電阻R14、R15輸出高電平給充電控制單元1。同時(shí)直流電源模塊3的輸出電壓經(jīng)過(guò)電阻串X1到IGBT模塊的G極，因?yàn)榉€(wěn)壓二極管Q1的限制，IGBT模塊的電壓被限制為穩(wěn)壓二極管Q1的穩(wěn)壓值，IGBT模塊工作在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，泄放電阻R5被接入輸出電壓中，對(duì)輸出電壓進(jìn)行放電。

如果在泄放電阻R5放電過(guò)程中，充電控制單元1檢測(cè)到光電耦合器U1、光電耦合器U2所處的線路處于導(dǎo)通狀態(tài)，充電控制單元1將發(fā)送報(bào)警信號(hào)，表明泄放電路工作異常。

第二實(shí)施例中加入了反饋控制電路，可以很好避免泄放電阻R5被錯(cuò)誤地接入輸出電壓中造成泄放電阻因?yàn)槌掷m(xù)大電流而發(fā)熱燒毀，杜絕充電樁設(shè)備著火等安全事故。

第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中的電阻R4的作用：當(dāng)IGBT模塊的G-E電壓處于懸浮狀態(tài)時(shí)（如輸出電壓降到一定電壓時(shí)，在IGBT模塊的G極電壓低于穩(wěn)壓二極管Q1的穩(wěn)壓值時(shí)），將IGBT模塊的G-E電壓拉低，防止IGBT模塊因?yàn)橥饨绺蓴_高電壓注入G-E極而導(dǎo)致IGBT模塊處于飽和導(dǎo)致?tīng)顟B(tài)。

第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中的電阻R6-R13需要考慮到額定功率和額定電壓，本實(shí)施例中采用8個(gè)電阻串聯(lián)。