隨著傳統(tǒng)能源的枯竭與環(huán)境污染問(wèn)題的加劇，電動(dòng)汽車(chē)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車(chē)充電站的發(fā)展迅速，2021年，中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議對(duì)推動(dòng)碳達(dá)峰、碳中和作出了系統(tǒng)部署，為電動(dòng)汽車(chē)充電樁的發(fā)展帶來(lái)了新的機(jī)遇。截止2022年3月，充電樁量達(dá)123.2萬(wàn)輛，新能源汽車(chē)保有量達(dá)891.5萬(wàn)輛，其中純電動(dòng)汽車(chē)保有量達(dá)724.5萬(wàn)輛。由此計(jì)算，我國(guó)車(chē)樁比例近乎6:1,遠(yuǎn)低于規(guī)劃中的1:1。據(jù)有關(guān)專家評(píng)估，充電樁的數(shù)量最好應(yīng)是電動(dòng)汽車(chē)數(shù)量的4倍以上，這樣才能稍微緩解目前電動(dòng)汽車(chē)充電困難的情況。如何保障充電樁充電安全，提高漏電保護(hù)性能，成為當(dāng)下新能源車(chē)主以及潛在用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。

一、充電樁充電類(lèi)型

電動(dòng)汽車(chē)的充電樁應(yīng)提供不同的充電方式和充電接口，以滿足不同類(lèi)型的電動(dòng)汽車(chē)的充電需求。按照充電方式的不同，可以將電動(dòng)汽車(chē)分為交流充電樁、直流充電樁。交流充電樁充電的速度較慢，但占地面積小，布點(diǎn)靈活等，能夠應(yīng)用在企事業(yè)單位、居民小區(qū)等場(chǎng)所。直流充電樁充電速度較快，輸出的功率較大，可以建設(shè)在購(gòu)物中心、游覽區(qū)等區(qū)域。

中國(guó)充電聯(lián)盟公布2022年3月全國(guó)電動(dòng)汽車(chē)充換電基礎(chǔ)設(shè)施運(yùn)行情況。2022年3月比2022年2月公共充電樁增加1.9萬(wàn)臺(tái)，3月同比增長(zhǎng)44.8%。截至2022年3月，聯(lián)盟內(nèi)成員單位總計(jì)上報(bào)公共類(lèi)充電樁123.2萬(wàn)臺(tái)，其中直流充電樁50.2萬(wàn)臺(tái)、交流充電樁72.9萬(wàn)臺(tái)、交直流一體充電樁485臺(tái)。從2021年4月到2022年3月，月均新增公共類(lèi)充電樁約3.2萬(wàn)臺(tái)。

圖1：公共類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)充電樁交直流占比

由圖1可以看出，交流充電樁占據(jù)著較大的市場(chǎng)份額，因此交流充電樁仍然是目前市場(chǎng)上主流的充電方式。其中交流充電，功率較小，所需的充電時(shí)間較長(zhǎng)，但對(duì)電池的損耗較小，與之相反的則是直流充電樁，其充電功率大，充電快，但是對(duì)電池的損耗也較大。

交流充電樁

交流充電樁是通過(guò)傳導(dǎo)方式，按照一定的充電模式，將交流電源調(diào)整為校準(zhǔn)的電壓或電流，為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池等儲(chǔ)能裝置提供電能。充電流程如圖2所示，其中車(chē)載充電機(jī)能夠根據(jù)電池管理系統(tǒng)提供的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)輸出電壓和電流，確保充電過(guò)程安全的進(jìn)行。車(chē)載充電機(jī)在交流充電樁和蓄電池之間起著連接紐帶的作用，將交流充電樁提供的低壓交流整流為高壓直流后輸出至蓄電池的正負(fù)極，最終轉(zhuǎn)換成電動(dòng)汽車(chē)所需的直流動(dòng)能。其中漏電流保護(hù)器可以保證車(chē)樁之間的電氣安全（圖3），能夠通過(guò)車(chē)輛接口和電纜插口與新能源汽車(chē)內(nèi)車(chē)載充電機(jī)進(jìn)行連接，提供了車(chē)載充電機(jī)所需的穩(wěn)定交流電源。

圖2：充電流程

圖3：交流充電樁電氣安全

二、交流充電樁漏電保護(hù)原理及其必要性

在電動(dòng)汽車(chē)充電時(shí)，會(huì)存在大量交直流變換（整流/逆變）電路，這些AC-DC轉(zhuǎn)換電路中不僅有工頻的AC正弦波剩余電流，電路中還存在兩相/三相整流濾波產(chǎn)生的直流剩余電流、平滑直流剩余電流等，以及一些電容對(duì)地產(chǎn)生的剩余電流等，這就要求必須采用B型漏電保護(hù)器，因?yàn)锽型漏電保護(hù)不僅能夠檢測(cè)交流成分交流電，還能檢測(cè)直流成分。常見(jiàn)的漏電保護(hù)器類(lèi)型有A型、B型、AC型，分類(lèi)的依據(jù)是檢測(cè)故障電流的特性不同。A型的漏電保護(hù)器可檢測(cè)剩余正弦交流電流及脈動(dòng)直流電流，B型漏電保護(hù)器可檢測(cè)剩余正弦交流電流和直流，AC型漏電保護(hù)器可檢測(cè)正弦交流電流。

圖4：常見(jiàn)的漏電保護(hù)器類(lèi)型

部分B型漏電流波形圖如下：

對(duì)于交流充電樁內(nèi)漏電流保護(hù)器，國(guó)外IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),必須采用B型漏電流保護(hù)裝置對(duì)充電樁進(jìn)行可靠保護(hù)。

國(guó)內(nèi)GB/T18487.1中明確要求：交流供電設(shè)備的漏電流保護(hù)器宜采用B型，來(lái)保證專用充電樁及車(chē)輛之間的電氣安全和導(dǎo)引檢測(cè)。

上海地標(biāo)DB31/T 1296，針對(duì)充電樁的適用場(chǎng)景、安全要求和智能化要求制定的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，要求交流供電設(shè)備的漏電流保護(hù)器宜采用B型。

根據(jù)電動(dòng)汽車(chē)充電樁GB51348相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：交流充電樁的保護(hù)應(yīng)符合下列規(guī)定：

多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定交流充電樁內(nèi)需設(shè)置漏電流保護(hù)器，可見(jiàn)漏電保護(hù)的重要性。人體是可以承受輕微電流流過(guò)的，比如我們?cè)谧鲠t(yī)療護(hù)理中，人體可以承受1mA的弱電流流過(guò)，但是人體不能承受較大的電流流過(guò)。試驗(yàn)證明，超過(guò)5mA的電流流過(guò)我們的身體，就會(huì)對(duì)我們的健康造成損害。

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 13870.1—2008《電流對(duì)人和家畜的效應(yīng)》規(guī)定了15～100Hz正弦交流電流通過(guò)人體時(shí)，有以下幾個(gè)主要的效應(yīng)閾值：（1）感知閾——通過(guò)人體能引起任何感覺(jué)的最小電流值；（2）反應(yīng)閾——通過(guò)人體能引起肌肉不自覺(jué)收縮的最小電流值，反應(yīng)閾的通用值為0.5 mA；（3）擺脫閾——手握電極的人能自行擺脫電極的最大電流值，擺脫閾的平均值為10 mA；（4）心室纖維性顫動(dòng)閾值——通過(guò)人體能引起心室纖維性顫動(dòng)的最小電流，是電擊致死的主要原因，此閾值隨通電時(shí)間的增大而減小。15～100Hz正弦交流電流過(guò)人體時(shí)的電流/時(shí)間效應(yīng)分區(qū)見(jiàn)圖5和表1。

圖5： 15Hz～100Hz交流電流過(guò)人體時(shí)的電流-時(shí)間效應(yīng)分區(qū)

表1 15～100Hz正弦交流電的時(shí)間/電流區(qū)域

人體漏電分析

漏電保護(hù)器是除地線之外的供電線的電流矢量和。正常工作且不漏電時(shí)， 進(jìn)入漏電保護(hù)器的電流矢量和為0。發(fā)生漏電時(shí)，漏電流從漏電支路流走（可以是產(chǎn)品接地線，也可以是經(jīng)人體流入大地），導(dǎo)致流入和流出漏電保護(hù)器的電流矢量和不為0。當(dāng)漏電流超過(guò)設(shè)定的閾值時(shí)，漏電保護(hù)器動(dòng)作切斷供電電源，保證安全。

例如：（1）在地線正常連接的情況下，若相線絕緣損和車(chē)身鈑金接觸，因?yàn)榇嬖谶B接車(chē)身的地線，有較大電流經(jīng)過(guò)與車(chē)身連接的地線流入大地，這時(shí)流入和流出漏電傳感器的電流矢量和遠(yuǎn)大于其額定漏電流動(dòng)作值IΔN，漏電保護(hù)器在很短的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作（一般≤40 ms）， 切斷給車(chē)輛充電的供電電源，車(chē)身不再帶電，人員接觸車(chē)身就沒(méi)有觸電危險(xiǎn)了，如圖6所示；（2）在地線故障情況下，車(chē)身沒(méi)有接地，若發(fā)生相線絕緣損傷接觸車(chē)身鈑金，因?yàn)檐?chē)身與大地之間有較大的絕緣電阻，所以車(chē)身與大地之間會(huì)有AC 220V的壓差，此時(shí)漏電傳感器的漏電流小，不會(huì)保護(hù)。人員接觸車(chē)輛時(shí)形成觸電回路，在安裝了漏電保護(hù)器的情況下，在流過(guò)人體的觸電電流達(dá)到漏電保護(hù)器的動(dòng)作值時(shí)，漏電保護(hù)器在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)動(dòng)作，切斷危險(xiǎn)的故障電源，人員脫離觸電危險(xiǎn)。

圖6：接地線正常下觸電示意圖

三、巨磁Magtron漏電保護(hù)器

巨磁主導(dǎo)的高精度B型漏電流傳感器，通過(guò)加載退磁激勵(lì)、零磁場(chǎng)矯正補(bǔ)償以及全溫區(qū)線性補(bǔ)償?shù)榷喾N技術(shù)大幅度降低對(duì)材料的要求，達(dá)到大批量生產(chǎn)的低成本適應(yīng)性，相比于傳統(tǒng)器件，成功將尺寸、重量及體積縮小到傳統(tǒng)解決方案的1/4，具有全球首家獨(dú)創(chuàng)Self-Check自檢功能。作為全球最小電動(dòng)汽車(chē)充電專用漏電流傳感器，其23mm的高度可以使功率密度大幅提升，模塊化設(shè)計(jì)，PCB插件安裝，使用便捷。公司自主研發(fā)的SoC芯片技術(shù)可以為客戶提供專有的高性價(jià)比技術(shù)解決方案。公司經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，技術(shù)層面均已迭代升級(jí)，研制出的漏電流傳感器廣泛應(yīng)用于工業(yè)、汽車(chē)、電網(wǎng)、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。

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