一种放电电路及放电控制方法与流程
本发明涉及直流充电领域，尤其涉及一种放电电路及放电控制方法。
背景技术：
在智能群充电系统中，配备了大量的直流充电模块，以实现交流输入向直流的转换，为电动汽车充电提供电能。按照国标要求，有些直流充电模块的输出电压上限比较高，通常可达750V。直流充电模块为减小输出纹波，一般会在其输出端口配置一定容量的滤波电容。但是，该滤波电容器在输出高压空载关机时使得端口电压的自放电速度非常慢，影响到直流充电模块在智能充电系统中的应用，需设计专门的放电电路来完成指定工况下输出端口电压的快速下降。
一般的直流充电模块的放电电路的主要功能有两点：
(1)直流充电模块从充电系统中脱离(被拔出)时，输出端口电压应迅速降低至设定电压以下；
(2)智能充电系统中的直流充电模块应根据所在系统状态，实现直流充电模块位于智能充电系统中时的主动放电，配合智能充电系统实现相关功能。
目前直流充电模块常用的放电电路如图1所示，利用放电使能信号控制放电电路是否动作。当直流充电模块处于系统中时，放电使能信号为低电平，开关管S断开，放电电路不动作；当直流充电模块从系统中脱离时，放电使能信号为高电平，开关管S导通，放电电路动作开始放电。
虽然该放电电路的控制简单，放电速度快。但是，由于输出电压较高，一般直流充电模块输出750V时，电容C1上存储的能量可达134焦尔，放电时放电电阻R1上将承受较大的电流，并在放电电阻R1上产生大量的热积累。这种放电控制方式有两个缺点：
(1)为使放电电阻R1能承受瞬间大电流所产生的热积累，需要选择大功率的电阻器件，这就意味着要选择高成本和大体积的功率电阻，甚至风道设计上也要将放电电阻考虑在内，间接增加了模块设计的复杂程度；
(2)输出放电由硬件放电使能信号控制，仅在模块从系统中脱离时执行放电动作，无法实现处于充电系统中输出端的主动放电，影响系统功能。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种放电电路及放电控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种放电控制方法，用于通过放电电阻和开关管对滤波电容上的电压进行放电控制，且所述放电电阻与所述开关管串联后再与所述滤波电容并联，其特征在于，包括：
步骤S10.判断是否满足放电条件，若是，则执行下一步骤；
步骤S20.在每个放电周期开始时，获取当前放电周期的放电起始电压，且判断当前放电周期的放电起始电压是否大于设定电压，若是，则执行下一步骤；
步骤S30.根据当前放电周期的放电起始电压产生当前放电周期的脉冲信号，其中，所产生的脉冲信号使得有效脉冲放电时间内所述放电电阻的泄放能量及放电周期内所述放电电阻的平均功率均满足所述放电电阻的降额要求；
步骤S40.向所述开关管输出所述脉冲信号，以控制所述开关管的通断，实现当前放电周期的放电功能。
优选地，所述步骤S30包括：
根据当前放电周期的放电起始电压获取当前有效脉冲放电时间，并根据预先设置的放电周期时间及所获取的当前有效脉冲放电时间产生当前放电周期的脉冲信号。
优选地，根据当前放电周期的放电起始电压获取当前有效脉冲放电时间，具体包括：
根据公式1计算当前有效脉冲放电时间：
其中，ton为当前有效脉冲放电时间，R为所述放电电阻的阻值，QRmax为所述放电电阻可承受的最大泄放能量，kc为降额系数，Vo为当前放电周期的放电起始电压。
优选地，根据当前放电周期的放电起始电压获取当前有效脉冲放电时间，具体包括：
步骤S301.预先存储放电起始电压数组及有效脉冲放电时间数组，而且，所述放电起始电压数组中的放电起始电压与所述有效脉冲放电时间数组中的有效脉冲放电时间满足以下关系：
其中，Voi为所述放电起始电压数组中的放电起始电压，且所述放电起始电压是从最小放电截止电压到所需放电的最高电压之间选取的，toni为所述有效脉冲放电时间数组中的有效脉冲放电时间，R为所述放电电阻的阻值，QRmax为所述放电电阻可承受的最大泄放能量，kc为降额系数；
步骤S302.根据当前放电周期的放电起始电压从所述放电起始电压数组中确定目标放电起始电压，再从所述有效脉冲放电时间数组中确定与所述目标放电起始电压所对应的目标有效脉冲放电时间，并将所述目标有效脉冲放电时间作为当前有效脉冲放电时间，其中，所确定的目标放电起始电压高于当前放电周期的放电起始电压，且差值最小。
优选地，所述步骤S30包括：
根据当前放电周期的放电起始电压获取当前放电周期时间，并根据预先设置的有效脉冲放电时间及所获取的当前放电周期时间产生当前放电周期的脉冲信号。
优选地，根据当前放电周期的放电起始电压获取当前放电周期时间，具体包括：
根据公式2计算当前放电周期时间：
其中，T为当前放电周期时间，Vo为当前放电周期的放电起始电压，R为所述放电电阻的阻值，Pe为所述放电电阻的额定功率，ton为有效脉冲放电时间，kc为降额系数，k为预先确定的放电周期内所述放电电阻可承受的最大脉冲功率倍数。
优选地，根据当前放电周期的放电起始电压获取当前放电周期时间，具体包括：
步骤S303.预先存储放电起始电压数组及放电周期时间数组，而且，所述放电起始电压数组中的放电起始电压与所述放电周期时间数组中的放电周期时间满足以下关系：
其中，Voi为所述放电起始电压数组中的放电起始电压，且所述放电起始电压是从最小放电截止电压到所需放电的最高电压之间选取的，Ti为所述放电周期时间数组中的放电周期时间，R为所述放电电阻的阻值，Pe为所述放电电阻的额定功率，ton为有效脉冲放电时间，kc为降额系数，k为预先确定的放电周期内所述放电电阻可承受的最大脉冲功率倍数；
步骤S304.根据当前放电周期的放电起始电压从所述放电起始电压数组中确定目标放电起始电压，再从所述放电周期时间数组中确定与所述目标放电起始电压所对应的目标放电周期时间，并将所述目标放电周期时间作为当前放电周期时间，其中，所确定的目标放电起始电压高于当前放电周期的放电起始电压，且差值最小。
优选地，所述步骤S40包括：
步骤S401.判断故障标志位是否置位，若是，则执行步骤S410；若否，则执行步骤S402；
步骤S402.计时器开始计时；
步骤S403.判断计时时间是否到达当前放电周期的有效脉冲放电时间，若否，则执行步骤S404；若是，则执行步骤S405；
步骤S404.输出高电平，以控制开关管导通，然后执行步骤S403；
步骤S405.输出低电平，以控制开关管关断；
步骤S406.判断计时时间是到达到当前放电周期时间，若否，则执行步骤S405；若是，则执行步骤S407；
步骤S407.计时器清零；
步骤S408.获取当前放电周期的放电起始电压和放电截止电压，并判断当前放电周期的放电截止电压与放电起始电压的比值是否大于预设值，若是，则发生外部高压持续施加在输出端口的单一故障，执行步骤S409；若否，则开始进行下一放电周期的步骤；
步骤S409.置位所述故障标志位；
步骤S410.停止放电。
优选地，在所述步骤S30中，所产生的脉冲信号使得有效脉冲放电时间内放电电阻的泄放能量及放电周期内所述放电电阻的平均功率均满足所述放电电阻的降额要求，具体为：
有效脉冲放电时间及放电周期时间满足以下条件：
其中，Q为当前有效脉冲放电时间内所述放电电阻的泄放能量，Vo为所述当前放电周期的放电起始电压，R为所述放电电阻的阻值，τ为充放电时间常数，且为所述放电电阻阻值与滤波电容容值的乘积，ton为当前有效脉冲放电时间，T为当前放电周期时间，P为当前放电周期内放电电阻的平均功率，k为预先确定的当前放电周期内所述放电电阻可承受的最大脉冲功率倍数，kc为降额系数，Pe为所述放电电阻的额定功率，QRmax为所述放电电阻可承受的最大泄放能量。
本发明还构造一种放电电路，与滤波电容相连，包括放电电阻、开关管和控制器，其中，所述放电电阻的第一端连接所述滤波电容的第一端，所述放电电阻的第二端连接所述开关管的第一端，所述开关管的第二端连接所述滤波电容的第二端；
所述控制器，用于在检测到满足放电条件时，在每个放电周期开始时，获取当前放电周期的放电起始电压，若所述放电起始电压大于设定电压，则根据所述放电起始电压产生当前放电周期的脉冲信号，且向所述开关管输出所述脉冲信号，以控制所述开关管的通断，实现当前放电周期的放电功能，其中，所产生的脉冲信号使得有效脉冲放电时间内所述放电电阻的泄放能量及放电周期内所述放电电阻的平均功率均满足所述放电电阻的降额要求。
优选地，所述控制器，还用于在每个放电周期结束时，获取当前放电周期的放电截止电压，若判断当前放电周期的放电截止电压与当前放电周期的放电起始电压的比值大于预设值，则发生外部高压持续施加在输出端口的单一故障，停止放电。
实施本发明的技术方案，控制器在判断满足放电条件时，根据当前放电周期的放电起始电压(如当前所检测的直流充电模块输出端口的电压)产生脉冲信号，且该脉冲信号使得有效脉冲放电时间内放电电阻的泄放能量及放电周期内放电电阻的平均功率均满足放电电阻的降额要求，然后，向开关管输出该脉冲信号，以控制开关管间断导通，避免放电电阻上因承受瞬间大电流而所产生的热积累，保证放电电路可靠放电的同时，可快速降低滤波电容上的电压，同时扩大了放电电阻选型范围，有利于降低器件成本。另外，这种放电电路除了应用在直流充电模块从充电系统中脱离(被拔出)时的情况外，还可根据所在系统需求实现直流充电模块处于系统中的主动放电，因此扩展了放电电路的应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：
图1是现有技术中的一种直流充电模块输出端口滤波电容及放电电路的电路图；
图2是本发明直流充电模块输出端口滤波电容及放电电路实施例一的电路图；
图3是本发明中脉冲信号与直流充电模块输出端口电压的示意图；
图4是本发明放电控制方法实施例一的流程图；
图5是放电电阻的脉冲功率特性曲线图；
图6是有效脉冲放电时间与放电起始电压关系曲线实施例一的示意图；
图7是有效脉冲放电时间与放电起始电压关系曲线实施例二的示意图；
图8是不同电压等级下放电过程中直流充电模块输出端口实施例一的电压波形图；
图9是放电周期时间与放电起始电压关系曲线实施例一的示意图；
图10是不同电压等级下放电过程中直流充电模块输出端口实施例二的电压波形图；
图11是图4中步骤S40实施例一的流程图。
具体实施方式
图2是本发明输出端口滤波电容及放电电路实施例一的电路图，该实施例的直流充电模块包括电压转换电路(未示出)、滤波电容C1及放电电路，其中，电压转换电路用于将交流市电转换成直流电，并为电动汽车提供电能。滤波电容C1设定在直流充电模块的输出端口处，且用于减小输出电压的纹波。放电电路包括放电电阻R1、开关管S和控制器U1。其中，放电电阻R1优选有一定具有一定抗冲击能力的功率电阻，且该放电电阻R1的第一端连接滤波电容C1的第一端，放电电阻R1的第二端连接开关管S的第一端，开关管S的第二端连接滤波电容C1的第二端，控制器U1连接开关管S的控制端，而且，控制器U1用于在检测到满足放电条件时，在每个放电周期开始时，获取直流充电模块输出端口的电压，并将其作为当前放电周期的放电起始电压Vo，若该放电起始电压大于设定电压，则根据该放电起始电压产生当前放电周期的脉冲信号，且向开关管S输出该脉冲信号，以控制开关管S的通断，实现当前放电周期的放电功能，具体地：当该脉冲信号为高电平时，开关管S导通，放电电路开始放电；当该脉冲信号为低电平时，开关管S关断，放电电路停止放电。而且，所产生的脉冲信号使得有效脉冲放电时间内放电电阻R1的泄放能量及放电周期内放电电阻R1的平均功率均满足放电电阻R1的降额要求。
结合图3，所产生的脉冲信号的放电周期时间为T，有效脉冲放电时间为ton，放电脉冲间隔时间为toff，且T＝ton+toff。控制器U1在向开光管S输出脉冲信号时，t1时刻发出高电平信号，在有效脉冲放电时间ton内开关管S持续导通，直到t2时刻直流充电模块输出端口的电压由V0下降到V1，此时脉冲信号由高电平变为低电平，开关管S关断，直流充电模块输出端口的电压在放电脉冲间隔时间toff内保持V1不变，直到下一个放电脉冲到来。
在该实施例中，所产生的脉冲信号使得有效脉冲放电时间内放电电阻R1的泄放能量及放电周期内放电电阻R1的平均功率均满足放电电阻的降额要求，即，满足以下两个条件：有效脉冲放电时间内放电电阻R1的泄放能量不超过放电电阻R1的最大承受能力；放电周期内放电电阻R1的平均功率不超过放电电阻R1的脉冲功率降额。
另外，该实施例的放电条件例如包括：直流充电模块从充电系统中脱离(被拔出)且其输出端口的电压大于设定电压；或者，直流充电模块根据充电系统需求进行主动放电，例如，该直流充电模块所在系统要求模块电压迅速降低以完成某种特定功能。
通过实施该实施例的技术方案，控制器在判断满足放电条件时，根据当前所检测的直流充电模块输出端口的电压产生脉冲信号，且该脉冲信号使得有效脉冲放电时间内放电电阻R1的泄放能量及放电周期内放电电阻R1的平均功率均满足放电电阻R1的降额要求，然后，向开关管S输出该脉冲信号，以控制开关管S间断导通，可避免放电电阻R1上因承受瞬间大电流而所产生的热积累，进而可快速降低直流充电模块输出端口的电压，因此，在保证直流充电模块的放电电路可靠放电的同时，可有效缩短放电时间，同时扩大了放电电阻选型范围，有利于降低器件成本。另外，这种放电电路除了应用在直流充电模块从充电系统中脱离(被拔出)时的情况外，还可根据所在充电系统需求实现直流充电模块在位时的主动放电，因此扩展了放电电路的应用范围。
在一个优选实施例中，控制器U1还用于在每个放电周期结束时，获取直流充电模块输出端口的电压，并将其作为当前放电周期的放电截止电压，若判断当前放电周期的放电截止电压与当前放电周期的放电起始电压的比值大于预设值，则发生外部高压持续施加在输出端口的单一故障，停止放电。
通过实施该实施例的技术方案，由于控制器还能在放电周期结束时进行故障诊断，可有效提高脉冲放电电路的可靠性，避免放电电阻R1的过热损坏。
在此需说明的是，上述实施例均是以放电电路应用在直流充电模块为例进行说明的，应理解，本发明的放电电路还可应用在其它带滤波电容的装置中，当需要使滤波电容的电压快速下降时，可使用该放电电路对滤波电容进行放电。
图4是本发明放电控制方法实施例一的流程示意图，该控制方法用于通过放电电阻和开关管对滤波电容上的电压进行放电控制，且放电电阻与开关管串联后再与滤波电容并联，该实施例的放电控制方法包括以下步骤：
步骤S10.判断是否满足放电条件，若是，则执行下一步骤；
步骤S20.在每个放电周期开始时，获取当前放电周期的放电起始电压，且判断当前放电周期的放电起始电压是否大于设定电压，若是，则执行下一步骤；若否，则停止放电；
步骤S30.根据当前放电周期的放电起始电压产生当前放电周期的脉冲信号，其中，所产生的脉冲信号使得有效脉冲放电时间内放电电阻的泄放能量及放电周期内放电电阻的平均功率均满足放电电阻的降额要求；
步骤S40.向开关管输出脉冲信号，以控制开关管的通断，实现当前放电周期的放电功能。
在一种可选的实施例中，结合图2，获取当前放电周期的放电起始电压，可以为获取直流充电模块输出端口的电压，并将其作为当前放电周期的放电起始电压。
在步骤S30中，所产生的脉冲信号使得有效脉冲放电时间内放电电阻的泄放能量及放电周期内放电电阻的平均功率均满足放电电阻的降额要求，具体为：
有效脉冲放电时间及放电周期时间满足以下条件：
其中，Q为当前有效脉冲放电时间内放电电阻的泄放能量，Vo为当前放电周期的放电起始电压，R为放电电阻的阻值，τ为充放电时间常数，且为放电电阻阻值与滤波电容容值的乘积，ton为当前有效脉冲放电时间，T为当前放电周期时间，P为当前放电周期内放电电阻的平均功率，k为预先确定的当前放电周期内放电电阻可承受的最大脉冲功率倍数，kc为降额系数，Pe为放电电阻的额定功率，QRmax为放电电阻可承受的最大泄放能量。
关于步骤S30，在一个可选实施例中，步骤S30具体为：根据放电起始电压获取当前有效脉冲放电时间，并根据预先设置的放电周期时间及所获取的当前有效脉冲放电时间产生当前放电周期的脉冲信号。在该实施例中，放电周期时间T可根据直流充电模块的硬件参数(例如，滤波电容C1的电容值C，放电电阻R1的阻值R等)来设置，即，放电周期时间T固定不变。而每个放电周期内的有效脉冲放电时间ton是根据直流充电模块输出端口的电压而设置的，即，该实施例的放电控制方法为定频自适应脉宽的脉冲放电控制方法。具体地，通过ton＝F(Vo)获取有本放电周期内与放电起始电压Vo对应的有效脉冲放电时间ton，以达到对不同等级端口电压进行快速放电的目的。
实施该实施例的技术方案，在保证放电电路可靠性的同时，可在最短的时间内将输出端口电压释放到设定电压以下。同时，由于每个放电周期内的放电起始电压是实时检测的，放电周期内有效脉冲放电时间也是实时更新的，具有较好的适应性。
结合图2，若滤波电容C1的容量为C，该直流充电模块输出端口的最高电压为Vmax，则该滤波电容C1所存储的能量最高可达：
在放电时，该能量只能通过放电电阻R1以热能的形式泄放掉，因此放电电阻R1一般采用具有一定抗冲击能力的功率电阻。
假定放电电阻R1的额定功率为Pe，则可根据图5所示的放电电阻的脉冲功率特性曲线，设计满足放电电阻R1降额的脉冲放电策略。图5中，横轴t为放电脉冲时间，即放电周期时间，纵轴k为放电脉冲t时间内放电电阻可承受的最大脉冲功率倍数。由图可见，放电脉冲时间越短，放电电阻可承受的脉冲功率越大，但放电脉冲时间内放电电阻上泄放的能量不变(即k*Pe*t为常数)，为放电电阻可承受的最大泄放能量。
根据放电电阻的脉冲功率特性曲线，可计算出放电过程中放电电阻可承受的最大泄放能量QRmax：
QRmax＝k·Pe·t
对于已选定型号的放电电阻R1而言，其可承受的最大泄放能量是固定的，即QRmax是常数。考虑到直流充电模块可能出现外部电压Vo持续施加在输出端口的故障工况，在该定频自适应脉宽脉冲放电控制方法中，需保证出现该故障时在有效脉冲放电时间ton内放电电阻R1不损坏。若出现外部电压持续施加在直流充电模块输出端口的故障工况，此时放电电路以定频自适应脉宽方式放电，则单个放电周期内在放电电阻R1上消耗的能量为：
取放电电阻R1以kc系数降额，则在该定频自适应脉宽脉冲放电控制方法中，可计算出每个放电周期内的有效脉冲放电时间ton：
即直流充电模块出现外部电压持续施加在输出端口的故障工况时，在短时间内即使以有效脉冲放电时间ton进行脉冲放电，放电电阻仍满足能量和功率降额，不会导致放电电阻R1损坏。
当放电电阻R1的型号选定后，放电电阻R1的阻值R、放电电阻R1可承受的最大泄放能量QRmax、以及放电电阻R1的降额系数kc均为常数，则有效脉冲放电时间ton与放电起始电压Vo之间是幂函数关系，如图6所示，放电起始电压越高，允许的有效脉冲放电时间就越短。同时也可以看出，即使放电电路持续导通，直流充电模块输出端口的电压仍不能很快降到0V，因此，该放电控制方法中需要设定一个电压，当放电起始电压不大于设定电压时，则停止放电，以避免脉冲放电无限循环下去。
在根据当前放电周期的放电起始电压获取当前有效脉冲放电时间时，可有两种实现方式，下面具体说明：
实现方式一：直接根据公式计算当前有效脉冲放电时间。
在该实现方式中，根据公式1计算当前有效脉冲放电时间：
其中，ton为当前有效脉冲放电时间，R为放电电阻R1的阻值，QRmax为放电电阻R1可承受的最大泄放能量，kc为降额系数，Vo为当前放电周期的放电起始电压。
而且，在实现方式一中，控制器U1采用具有很强计算能力的微控制器，软件设计出拟合曲线，即ton＝F(Vo)，变量Vo是所检测的当前放电周期的放电起始电压，F为上述公式1所示的幂函数，通过检测放电起始电压，逐周期计算当前放电周期内的有效脉冲放电时间ton。
实现方式二：根据当前放电周期的放电起始电压获取当前有效脉冲放电时间，具体包括以下步骤：
步骤S301.预先存储放电起始电压数组及有效脉冲放电时间数组，而且，放电起始电压数组中的放电起始电压与有效脉冲放电时间数组中的有效脉冲放电时间满足以下关系：
其中，Voi为放电起始电压数组中的放电起始电压，且放电起始电压是从最小放电截止电压到所需放电的最高电压之间选取的，在图2所示的实施例中，所需放电的最高电压可以为直流充电模块输出端口的最高电压，toni为有效脉冲放电时间数组中的有效脉冲放电时间；
步骤S302.根据当前放电周期的放电起始电压从放电起始电压数组中确定目标放电起始电压，再从有效脉冲放电时间数组中确定与目标放电起始电压所对应的目标有效脉冲放电时间，并将目标有效脉冲放电时间作为当前有效脉冲放电时间，其中，所确定的目标放电起始电压高于当前放电周期的放电起始电压，且差值最小。
在实现方式二中，首先对公式1所示的幂函数离散化成数组序列，toni＝Fn(Voi)，i＝1、2、3、…，Fn为离散化数组表达式，软件先获取所检测的放电起始电压，逐周期查询当前放电周期内的有效脉冲放电时间，既能满足根据当前输出的放电起始电压得到最大有效脉冲放电时间，缩短输出放电时间，又能避免公式1的运算，节省了控制器的计算开销。
在根据当前放电周期的放电起始电压获取当前有效脉冲放电时间时，上述两种实现方式的差异只体现在：前者采用软件实时计算得到ton，后者采用软件查表法得到ton。下文仅以实现方式二为例进行说明：
直流充电模块可输出的最高电压为Vmax，最小放电截止电压为Vend，可在Vmax和Vend之间选取x个点，构成一个放电起始电压数组{Vmax，V1，V2，...，Vx}，对应的有效脉冲放电时间数组为{ton0，ton1，ton2，...，tonx}。其中，ton0是以Vmax为放电起始电压的有效脉冲放电时间，tonx是以Vx为放电起始电压的有效脉冲放电时间，且有：
Vmax＞V1＞V2＞…＞Vx＞Vend
ton0＜ton1＜ton2＜…＜tonx
得到有效脉冲放电时间数组{ton0，ton1，ton2，...，tonx}后，需要对应放电起始电压数组核算每个放电周期内放电电阻上泄放的能量和平均功率。
例如，以直流充电模块输出端口的电压为Vx为例，放电周期内放电电阻R1上泄放的能量Q为：
放电周期内放电电阻的平均功率P为：
在整个放电过程中，每个放电周期内放电电阻R1上泄放的能量Q小于QRmax*kc，每个放电周期内放电电阻R1上的平均功率P小于k*Pe*kc。
当直流充电模块满足放电条件时，控制器获取直流充电模块输出端口的放电起始电压等级，并选择大于或等于当前放电起始电压所对应的有效放电脉冲时间，作为当前放电周期中的有效放电脉冲时间，以保证放电电阻不会过功率损坏。
在一个具体实施例中，假定滤波电容C1的电容值C为475uF，放电周期T＝0.2s，放电电阻R1的阻值R为440ohm，放电电阻R1的额定功率Pe为12W，200ms内放电电阻R1可承受的最大脉冲功率倍数k为20，放电电阻R1的降额系数kc＝0.8，则放电电阻R1可承受的最大泄放能量QRmax为：
QRmax＝k·Pe·t＝20*12W*200ms＝48J
另外，设定直流充电模块可输出的最高电压Vmax为750V，最小放电截止电压取Vend为50V，在Vmax和Vend之间取14个点(即间隔50V)得到放电起始电压数组{750V，700V，650V，...，100V}，根据放电电阻R1可承受的最大泄放能量计算得到对应的有效脉冲放电时间数组{30ms，34ms，40ms，...，200ms}。而且，在该实施例中，放电起始电压与有效脉冲放电时间的关系曲线如图7所示。
另外，当放电起始电压低于291V时，通过公式1计算可得此时所对应的有效脉冲放电时间ton已大于放电周期时间T，即放电起始电压低于291V时，即使以100％占空比进行脉冲放电，也不会导致放电电阻R1过功率损坏。
另外，还需对计算得到的有效脉冲放电时间数组中的有效脉冲放电时间和放电起始电压进行泄放能量和平均功率核算。
首个放电周期内放电电阻R1上泄放的能量为：
首个放电周期内放电电阻的平均功率为：
同理，可以核算出该实例中所有放电周期的有效脉冲放电时间均满足放电电阻R1的降额要求。
若直流充电模块满足放电条件时的端口电压为750V时，通过检索放电起始电压数组，可得到首个放电周期内的有效脉冲放电时间为ton0为30ms，并以该时间作为首个放电周期的有效脉冲放电时间。第二个放电周期到来时的放电起始电压为649.598V(即首个放电周期结束时的放电截止电压)，通过检索放电起始电压数组可知，V3(600V)<649.598V<V2(650V)，按照电压取大的原则，可得第二个放电周期内的有效脉冲放电时间为40ms，并以该时间作为第二个放电周期的有效脉冲放电时间。同理可得到每个放电周期内放电起始电压对应的有效脉冲放电时间。
对直流充电模块满足放电条件时的端口电压为620V的脉冲放电过程与上面类似，这里不再赘述。
采用该实施例所述的定频自适应脉宽脉冲放电控制方法，分别对输出端口电压为750V和620V进行放电控制，直流充电模块输出端口的电压波形如图8所示。
采用定频自适应脉宽的脉冲放电控制方法，可在每个放电周期内根据直流充电模块输出端口的放电起始电压，通过检索放电起始电压数组和有效脉冲放电时间数组(或实时计算)，即可得到当前放电周期内的有效脉冲放电时间。
关于步骤S30，在一个可选实施例中，步骤S30具体为：根据当前放电周期的放电起始电压获取当前放电周期时间，并根据预先设置的有效脉冲放电时间及所获取的当前放电周期时间产生当前放电周期的脉冲信号。在该实施例中，有效脉冲放电时间ton可根据直流充电模块输出最大电压的最恶劣工况来设计，即，有效脉冲放电时间ton固定不变。而放电周期时间T根据直流充电模块输出端口的电压而设置，即，该实施例的放电控制方法为定脉宽自适应周期的脉冲放电控制方法。具体地，通过T＝f(Vo)，获取与放电起始电压Vo对应的放电周期时间，以达到对不同等级端口电压进行快速放电的目的。
实施该实施例的技术方案，在保证放电电路可靠性的同时，可在最短的时间内将输出端口电压释放到设定电压以下。同时，由于每个放电周期内的放电起始电压实时检测，放电周期时间也实时更新，具有较好的适应性。
结合图2，若滤波电容C1的容量为C，该直流充电模块输出端口的最高电压为Vmax，放电电阻R1的阻值为R，放电电阻R1的额定功率为Pe，根据图5得到放电电阻R1可承受的最大泄放能量为QRmax，放电电阻的降额系数为kc。考虑到直流充电模块可能出现外部最高电压Vmax持续施加在输出端口的故障工况，在定脉宽自适应周期的脉冲放电控制方法中，需保证出现该故障时在每个放电周期内放电电阻R1均不损坏。若出现外部高压持续施加在直流充电模块输出端口的故障工况，此时放电电路以定脉宽方式放电，则单个放电周期内在放电电阻R1上消耗的能量为常数：
此时的放电周期时间T需保证电阻上的平均功率满足降额要求。取放电周期内放电电阻可承受的最大脉冲功率倍数为k，则有：
即，
在根据当前放电周期的放电起始电压获取当前放电周期时间时，可有两种实现方式，下面具体说明：
实现方式一：直接根据公式计算当前放电周期时间。
在该实现方式中，根据公式2计算当前放电周期时间：
其中，T为当前放电周期时间，Vo为当前放电周期的放电起始电压，R为放电电阻R1的阻值，Pe为放电电阻R1的额定功率，ton为有效脉冲放电时间，kc为降额系数，k为预先确定的放电周期内放电电阻可承受的最大脉冲功率倍数，在此需说明的是，在确定k时，先预估一放电周期时间，并根据该预估的放电周期时间确定对应的k值，然后通过放电周期内放电电阻上泄放的能量和平均功率的核算不断修正预估的放电周期时间及其所对应的k值，使预估的放电周期时间最接近公式2所计算的放电周期时间。
而且，在实现方式一中，控制器U1采用具有较强计算能力的微控制器，软件设计出拟合曲线，即T＝F(Vo)，变量Vo是所检测的当前放电周期的放电起始电压，F为上述公式2所示幂函数，通过检测放电起始电压，逐周期计算当前放电周期时间；
实现方式二：根据当前放电周期的放电起始电压获取当前放电周期时间，具体包括以下步骤：
步骤S303.预先存储放电起始电压数组及放电周期时间数组，而且，放电起始电压数组中的放电起始电压与放电周期时间数组中的放电周期时间满足以下关系：
其中，Voi为放电起始电压数组中的放电起始电压，且放电起始电压是从最小放电截止电压到所需放电的最高电压之间选取的，在图2所示的实施例中，所需放电的最高电压可以为直流充电模块输出端口的最高电压，Ti为放电周期时间数组中的放电周期时间；
步骤S304.根据当前放电周期的放电起始电压从放电起始电压数组中确定目标放电起始电压，再从放电周期时间数组中确定与目标放电起始电压所对应的目标放电周期时间，并将目标放电周期时间作为当前放电周期时间，其中，所确定的目标放电起始电压高于当前放电周期的放电起始电压，且差值最小。
在实现方式二种，首先对公式2所示幂函数曲线离散化成数组序列，Ti＝Fn(Voi)，i＝1、2、3、…，Fn为离散化数组表达式，软件先获取所检测的放电起始电压，逐周期查询当前放电周期所对应的放电周期时间，既能满足根据当前输出的放电起始电压得到最大有效脉冲放电时间，缩短输出放电时间；又能避免公式2的运算，节省了控制器的计算开销。
在根据当前放电周期的放电起始电压获取当前放电周期时间时，上述两种实现方式的差异只体现在：前者采用软件实时计算得到T，后者采用软件查表法得到T，后文不再同时赘述，下文仅以实现方式二为例进行说明：
直流充电模块可输出的最高电压为Vmax，最小放电截止电压为Vend，可在Vmax和Vend之间选取x个点，构成一个与放电起始电压数组{Vmax，V1，V2，...，Vx}，对应的放电周期时间数组为{T0，T1，T2，...，Tx}。其中，T0是以Vmax为放电起始电压的放电周期时间，Tx是以Vx为放电起始电压的放电周期时间，且有：
Vmax＞V1＞V2＞…＞Vx＞Vend
T0＞T1＞T2＞…＞Tx
至此，便可得到与放电起始电压数组对应的脉冲放电周期时间数组{T0，T1，T2，...，Tx}。然后，还需要对应放电起始电压数组核算每个放电周期内放电电阻上泄放的能量和平均功率。
例如，以直流充电模块输出端口的电压为Vx为例，放电周期内放电电阻R1上泄放的能量Q为：
放电周期内放电电阻的平均功率P为：
在整个放电过程中，每个放电周期内放电电阻R1上泄放的能量和平均功率均要满足降额要求。
当直流充电模块满足放电条件时，控制器获取直流充电模块输出端口的放电起始电压等级，并选择大于或等于当前放电起始电压所对应的放电周期时间，作为本次脉冲放电的放电周期时间，以保证放电电阻不会过功率损坏。
在一个具体实施例中，假定直流充电模块输出侧滤波电容C1的电容值C为475uF，放电电阻R1的阻值R为440ohm，放电电阻R1的额定功率Pe为12W，放电电阻R1的降额系数kc为0.8，初步取放电电阻R在200ms内可承受的最大脉冲功率倍数k＝20，则放电过程中电阻可承受的最大泄放能量QRmax为：
QRmax＝k·Pe·t＝20*12W*200ms＝48J
以直流充电模块输出最大电压的最恶劣工况设计脉冲放电周期内的有效脉冲放电时间ton，则有：
则在该实施例的定脉宽自适应周期脉冲放电控制方法中，将有效脉冲放电时间设计为30ms，并在此基础上设计与放电起始电压数组一一对应的放电周期时间数组。
另外，设定直流充电模块可输出的最高电压Vmax为750V，最小脉冲放电截止电压取Vend为50V，在Vmax和Vend之间取14个点(即间隔50V)得到放电起始电压数组{750V，700V，650V，...，100V}，根据放电电阻R1可承受的最大泄放能量计算得到对应的放电周期时间数组为{200ms，174ms，150ms，...，30ms}。而且，在该实施例中，放电起始电压与放电周期时间的关系曲线如图9所示。
另外，当放电起始电压低于291V时，计算得到的放电周期时间已小于有效脉冲放电时间，即放电起始电压低于291V时，即使以100％占空比进行脉冲放电，也不会导致放电电阻过功率损坏。
此时，还需对计算得到的放电周期时间数组中的放电周期时间和放电起始电压进平均功率核算。放电周期内放电电阻R1上的平均功率P0为：
同理，可以核算出当放电起始电压高于291V时，计算得到的放电周期时间内放电电阻上的平均功率均为166.691W，均满足放电电阻R1的功率降额要求。
若模块满足放电条件时的端口电压为750V时，通过检索放电起始电压数组，可得到首个放电周期时间T0为200ms，并以该时间作为首个放电周期时间。第二个放电周期到来时的放电起始电压为649.598V(即首个放电周期结束时的放电截止电压)，通过检索放电起始电压数组可知，V3(600V)<649.598V<V2(650V)，按照电压取大的原则，可得第二个脉冲放电周期时间为150ms，并以该时间作为第二个放电周期时间。同理可得到与放电起始电压对应的放电周期时间。
对直流充电模块满足放电条件时的端口电压为620V的脉冲放电过程与上面类似，这里不再赘述。
采用该实施例的定脉宽自适应周期脉冲放电控制方法，对输出端口的电压分别为750V和620V时进行放电控制时输出端口的电压波形如图10所示。
采用定脉宽自适应周期的脉冲放电控制方法，在有效脉冲放电时间固定的前提下，可在每个放电周期开始时，根据放电起始电压，通过检索放电起始电压数组和放电周期时间数组(或实时计算)，即可得到当前放电周期的放电周期时间，使放电电阻在放电周期内平均功率相等，在保证可靠性的同时，提高放电电阻利用率，在最短时间内将输出端口电压下降到安全电压以下。
关于步骤S40，在一个可选实施例中，结合图11，步骤S40具体包括以下步骤：
步骤S401.判断故障标志位是否置位，若是，则执行步骤S410；若否，则执行步骤S402；
步骤S402.计时器开始计时；
步骤S403.判断计时时间是否到达当前放电周期的有效脉冲放电时间，若否，则执行步骤S404；若是，则执行步骤S405；
步骤S404.输出高电平，以控制开关管导通，然后执行步骤S403；
步骤S405.输出低电平，以控制开关管关断；
步骤S406.判断计时时间是到达到当前放电周期时间，若否，则执行步骤S405；若是，则执行步骤S407；
步骤S407.计时器清零；
步骤S408.获取当前放电周期的放电起始电压和放电截止电压，并判断当前放电周期的放电截止电压与放电起始电压的比值是否大于预设值，若是，则发生外部高压持续施加在输出端口的单一故障，执行步骤S409；若否，则开始进行下一放电周期的步骤；
步骤S409.置位故障标志位；
步骤S410.停止放电。
关于步骤S408中的预设值，在此需说明的是：
当直流充电模块出现外部高压持续施加在其输出端口的单一故障时，即使输出端口的放电电路经过一个放电周期，其输出端口的电压仍然保持不变，未出现预期的输出端口电压下降的情况，则可判断此时直流充电模块发生了外部高压持续施加在输出端口的单一故障，此时应禁止放电电路动作。
当直流充电模块的输出端口在正常放电时，在有效脉冲放电时间ton内，直流充电模块的输出端口的电压由V0(放电起始电压)逐渐减小到V1(放电截止电压)，且两者满足下式关系：
由上式可知，在放电周期内，放电截止电压与放电起始电压的比值与有效脉冲放电时间ton有关，ton时间越长，则放电截止电压与放电起始电压的比值越小。
对于定频自适应脉宽的脉冲信号，首个放电周期内的有效脉冲放电时间ton最短，放电脉冲截止电压与放电脉冲起始电压的比值也最大，例如上述实施例中首个放电周期内的放电截止电压与放电起始电压的比值为0.866，随着放电周期个数的增加，该比值逐渐减小。因此，这种情况下，可根据放电过程中放电截止电压与放电起始电压比值的最大值来设置放电故障检测的预设值，例如可设置成0.9。
对于定脉宽自适应周期的脉冲信号，由于有效脉冲放电时间ton固定不变，例如上述实施例中有效脉冲放电时间ton固定为30ms，因此整个放电过程中，每个放电周期内放电截止电压与放电起始电压的比值也固定不变，均为0.866，因此，这种情况下，可直接参照放电截止电压与放电起始电压的比值来设置放电故障检测的预设值，例如可设置成0.866。
若kf为所设置的放电故障检测的预设值。每个放电周期结束时，将该放电周期内的放电截止电压和放电起始电压进行比较，若放电截止电压大于放电起始电压的kf倍时，则可判断此时直流充电模块发生了外部高压持续施加在输出端口的单一故障，即可认为直流充电模块发生了放电失效故障，相关标志置位，禁止下一放电周期的脉冲放电。另外，还需说明的是，该故障检测逻辑嵌套在放电控制中执行。
在一个具体实施例中，若采用上述实施例所示的电路参数，直流充电模块发生外部高压持续施加在输出端口的故障时，经过首个有效脉冲放电时间ton后，直流充电模块输出端口的电压仍保持750V不变，在首个有效脉冲放电时间内，放电电阻R1上泄放的能量为：
取放电电阻R1的降额系数kc＝0.8，放电电阻R1上的平均功率P1为：
即使直流充电模块发生外部高压持续施加的单一故障，直流充电模块采用上述实施例的放电控制方法对直流充电模块输出端口的电压进行放电控制时，首个放电周期内仍满足放电电阻R1的降额要求，因此只要能及时判断故障的发生，放电电阻就没有风险。
上述实施例的故障检测方法适用于所有采用脉冲放电控制的场合，可有效提高脉冲放电电路的可靠性，避免放电电阻过热损坏。
另外，上述放电控制方法的应用场合并不仅局限于直流充电模块，本领域涉及到滤波电容放电的应用场合，本发明所述放电控制方法都适应。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
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