本實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后1S內(nèi)供電接口電壓降到60VDC以下。

目前市場上因為泄放電路設(shè)計不合理導(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)動高壓IGBT控制泄放電阻回路通斷，需要額外提供一個直流電壓，其缺點是采用了開環(huán)控制（即只有控制，沒有狀態(tài)反饋檢測信號），因為輸出電壓一般比較高（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輸出電壓進(jìn)行放電，這樣就會因為回路中持續(xù)電流大（幾十安培）造成過熱燒毀。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，需要放電時控制繼電器觸點閉合，將泄放電阻接入輸出電壓中對直流電源模塊中殘余電壓進(jìn)行放電。這種方案的缺點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），同時也不具備通斷狀態(tài)檢測信號。

以上兩類方式都因為不具備泄放回路通斷狀態(tài)檢測功能，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)實現(xiàn)要素：

為了提高直流充電樁在對輸出電壓泄放的可靠性，本實用新型提供了一個對傳統(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，實現(xiàn)既可以控制泄放電路，又可以檢測控制是否執(zhí)行的功能。

實現(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。

本實用新型的工作原理將在具體實施方式部分詳細(xì)說明。

本實用新型的有益效果：

本實用新型采用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)計中元件成本，同時減小了元件所占的空間體積。

本實用新型能夠很好地實現(xiàn)安全標(biāo)準(zhǔn)中要求的“充電連接器斷開后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)動高壓IGBT控制泄放電阻回路通斷方案相比，本實用新型采用了帶有控制反饋的線路，檢測系統(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實時反饋給CPU，同時也實時檢測IGBT的工作狀態(tài)。

因為加入檢測反饋的功能，本實用新型可以很好避免泄放電阻被錯誤地接入輸出電壓中造成泄放電阻因為持續(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。

附圖說明

圖1為第一實施例的電路圖；

圖2為第二實施例的電路圖；

圖3為現(xiàn)有充電樁的工作原理圖。

具體實施方式

本實用新型公開了一種應(yīng)用于電動車充電樁的高壓直流能量泄放控制電路。

現(xiàn)有電動汽車充電樁如圖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，待充電的電動汽車5連接在接觸器4的輸出端。

直流電源模塊3、接觸器4和電動汽車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)來的三相電轉(zhuǎn)換為可以供電動汽車5充電的直流電壓，接觸器4的作用是可以隨時斷開直流電源模塊3與電動汽車5的連接，異常充電時保護(hù)電動汽車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，通過充電控制單元1控制直流電源模塊3的開啟和關(guān)閉、接觸器4的開啟和關(guān)閉以及泄放電路2的工作。

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

本實用新型主要是對現(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施例。

第一實施例：

如圖1所示，本實用新型包括電阻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)動信號，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。

作為本實施例的優(yōu)選：本實施中的直流電源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。

本實施例的工作原理：

電動汽車充電時：充電控制單元1輸出高電平信號（接近直流電源VDD）時，經(jīng)過電阻R1、R2分壓后可以驅(qū)動三極管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，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，此時直流電壓模塊3可以正常輸出。

泄放電路放電時：充電控制單元1輸出低電平信號（接近0V）時，三極管V1將工作在截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器U1的1-2兩腳沒有電流通路，所以3-4兩腳截止斷開。同時直流電源模塊3的輸出電壓經(jīng)過電阻串X1到IGBT模塊的G極，因為穩(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，對輸出電壓進(jìn)行放電。

本實施例相對于現(xiàn)有泄放電路的優(yōu)點：

本實用新型的IGBT模塊的驅(qū)動采用直流電源模塊3的輸出電壓驅(qū)動，因此不需要額外提供一個與直流電源模塊3的輸出電壓共地的電壓來驅(qū)動IGBT。同時結(jié)合一個穩(wěn)壓二極管和電阻可以實現(xiàn)較低的電壓就可以控制整個泄放電路。而現(xiàn)在技術(shù)的問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。

第二實施例：

如圖2所示，本實施例相對第一實施例的區(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。

第二實施例的工作原理：

電動汽車充電時：充電控制單元1輸出高電平信號（接近直流電源VDD）時，經(jīng)過電阻R1、R2分壓后可以驅(qū)動三極管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，反應(yīng)到3-4兩腳飽和導(dǎo)通，同時光電耦合器U2的1-2兩腳有電流通過，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。因為光電耦合器U1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，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，此時直流電壓模塊3可以正常輸出。

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

泄放電路放電時：充電控制單元1輸出信號為低電平（接近0V）時，三極管V1將工作在截止?fàn)顟B(tài)，光電耦合器U1的1-2兩腳沒有電流通路，3-4兩腳截止斷開，光電耦合器U2的1-2兩腳沒有電流通路，直流電源VDD經(jīng)過電阻R14、R15輸出高電平給充電控制單元1。同時直流電源模塊3的輸出電壓經(jīng)過電阻串X1到IGBT模塊的G極，因為穩(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，對輸出電壓進(jìn)行放電。

如果在泄放電阻R5放電過程中，充電控制單元1檢測到光電耦合器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)送報警信號，表明泄放電路工作異常。

第二實施例中加入了反饋控制電路，可以很好避免泄放電阻R5被錯誤地接入輸出電壓中造成泄放電阻因為持續(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。

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

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