電動汽車充電樁中的漏電保護應(yīng)用分析

1、電動汽車充電樁中的漏電保護應(yīng)用分析摘要：我國作為新能源電動汽車全球第一大消費國，新能源電動汽車快速發(fā)展， 作為重中之重的電動汽車充電樁安全問題：即電動汽車充電樁能否在充電過程中， 能否避免隨意插拔充電槍導(dǎo)致的事故，在充電結(jié)束后能否自動斷電，在雨天能否 絕緣、避免觸電，這是當(dāng)前很多電動汽車使用者的疑問，什么樣的電動汽車充電 樁能保障新能源汽車車主在充電過程中安全。本文對電動汽車充電樁中的漏電保 護應(yīng)用分析進行了探討分析。關(guān)鍵詞：電動汽車；充電樁；漏電保護引言：根據(jù)國內(nèi)外數(shù)據(jù)統(tǒng)計，凡是滿足國家要求的電動汽車充電樁安全系數(shù) 是高于家電產(chǎn)品的，不僅人手觸及充電樁不會發(fā)生事故，而且即便是在風(fēng)雨雷擊 等極

2、端情況下，充電樁依然可以保證安全。如何分析電動汽車充電樁中的漏電保 護本文進行了探討分析。一、電動汽車充電樁應(yīng)具備的保護功能在國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定下，電動汽車充電樁應(yīng)具備的保護功能。電動汽車充電樁應(yīng) 具備過欠壓保護、防雷保護、輸出短路保護、漏電保護及過流保護等保護裝置， 電動汽車充電樁內(nèi)有漏電保護器，當(dāng)電動汽車充電樁在待機或充電過程中如出現(xiàn) 漏電情況會及時跳閘，保護客戶人身安全。電動汽車充電樁具備應(yīng)急紅色緊急按 鈕，在緊急情況下，按下緊急按鈕，樁體瞬間斷電，保護人身財產(chǎn)安全。二、漏電流的產(chǎn)生分類一般漏電流分為四種，分別為：半導(dǎo)體元件漏電流、電源漏電流、電容漏電 流和濾波器漏電流1、半導(dǎo)體原件漏電流PN

3、結(jié)在截止時流過的很微小的電流。D-S正向偏置，G-S反向偏置，導(dǎo)電溝 道打開后，D到S才會有電流流過。但實際上由于自由電子的存在，自由電子的 附著在SIO2和N+、導(dǎo)致D-S有漏電流。圖1.1.1帶IGBT開關(guān)逆變中的漏電流2、電源漏電流開關(guān)電源中為了減少干擾，按照國標(biāo)，必須設(shè)有EMI濾波器電路。由于EMI 電路的關(guān)系，使得在開關(guān)電源在接上市電后對地有一個微小的電流，這就是漏電 流。如果不接地，計算機的外殼會對地帶有110伏電壓，用手摸會有麻的感覺， 同時對計算機工作也會造成影響。3、電容漏電流電容介質(zhì)不可能絕對不導(dǎo)電，當(dāng)電容加上直流電壓時，電容器會有漏電流產(chǎn) 生。若漏電流太大，電容器就會發(fā)熱

4、損壞。除電解電容外，其他電容器的漏電流 是極小的，故用絕緣電阻參數(shù)來表示其絕緣性能；而電解電容因漏電較大，故用 漏電流表示其絕緣性能（與容量成正比）。對電容器施加額定直流工作電壓將觀察到充電電流的變化開始很大，隨著時 間而下降，到某一終值時達到較穩(wěn)定狀態(tài)這一終值電流稱為漏電流。i=kcu（四）； 其中k值為漏電流常數(shù)，單位為四（v*f）4、濾波器漏電流電源濾波器漏電流定義為：在額定交流電壓下濾波器外殼到交流進線任意端 的電流。如果濾波器的所有端口與外殼之間是完全絕緣的，則漏電流的值主要取決于共模電容CY的漏電流，即主要取決于CY的容量。由于濾波器漏電流的大小，涉及到人身安全，國際上各國對它都有

5、嚴(yán)格的標(biāo) 準(zhǔn)規(guī)定，對于是220V/50HZ交流電網(wǎng)供電，一般要求噪聲濾波器的漏電流小于 1mA。三、系統(tǒng)漏電檢測原理大多數(shù)技術(shù)人員對接地故障電流檢測的GFCI傳感器非常熟悉，一個三相系統(tǒng)，芯片式RCMU （漏電流監(jiān)控單元）被放置在母線上，最重要 的是三根母線都隨機穿過RCMU的中間線孔。圖示系統(tǒng)沒有中線，是三相三線交 流系統(tǒng)。如果是三相四線的系統(tǒng)，若中線上不走電流，中線也可不必穿過RCMU。 假設(shè)一個連接到一個480 / 277vac系統(tǒng)10A負載，RCMU將同時測量它。根據(jù)基 爾霍夫定律，傳入和傳出的電流會互相抵消。三根母線的電流矢量和應(yīng)該為零。 從圖中可知，不考慮方向的情況下：10A -

6、5A - 4A = 1A，也就是此事該系統(tǒng)線路上 的漏電流值為1A。RCMU基于芯片式的設(shè)計原理，與無源的互感器區(qū)別是：對于 不同的漏電成分都能夠檢測，屬于Type-B RCMU。說到這里，簡單的回顧下漏電 流類型。1）AC型漏電保護器：AC型漏電保護器是針對工頻正弦漏電電流研發(fā)設(shè)計的，對突然施加及緩慢上 升的正弦漏電電流都能可靠保護。2）A型漏電保護器：A型漏電保護器除對正弦漏電信號能夠可靠保護外，還能對含有脈動直流分 量的漏電信號進行可靠保護。3）B型漏電保護器：B型漏電保護器對正弦交流信號、脈動直流信號和平滑信號都能可靠保護四、電動汽車充電樁中的漏電流保護應(yīng)用1、電動汽車充電樁一共有4種

7、模式：1）模式一：充電不受控制電源接口：普通電源插座充電接口：專用充電接口In8A； Un： AC 230，400V電源側(cè)提供相線、中性線和接地保護的導(dǎo)體電氣安全依賴供電電網(wǎng)的安全保護，安全性差，GB/T 18487.1-2標(biāo)準(zhǔn)中予以 淘汰2）模式二：充電不受控制電源接口：普通電源插座充電接口：專用充電接口In功率與電流：2Kw（1.8Kw）8A 1Ph； 3.3Kw（2.8Kw）13A 1Ph接地保護，過流（超溫）電源側(cè)提供相線、中性線和接地保護的導(dǎo)體帶保護裝置/控制的功能電氣安全依靠供電電網(wǎng)的安全基本保護和IC-CPD的保護3）模式三:輸入電源：低壓交流電充電接口：專用充電接口 In功率與

8、電流 3.3Kw 16A 1Ph； 7Kw 32A 1Ph； 40Kw 63A 3Ph接地保護過流電源側(cè)提供相線、中性線和接地保護的導(dǎo)體帶保護裝置/控制的功能，插頭集成在充電樁上電氣安全基于專用充電樁及樁-車之間的引導(dǎo)檢測4）模式四：控制充電站樁式充電機功率 15KW，30KW，45KW，180KW，240KW，360KW （充電電壓和電流依 賴于模塊大?。ПO(jiān)測保護裝置/控制的功能集成到樁上內(nèi)置的充電站充電電纜2、針對充電樁中的結(jié)構(gòu)區(qū)分為：1）模塊式的漏電保護設(shè)計方法舉例討論模式二的充電樁，也稱之為IC-CPD （線上充電引導(dǎo)盒）和模式三的 漏電保護應(yīng)用，實物如圖3.2.1根據(jù)目前IEC62

9、752的漏電保護要求，其可設(shè)采用Type A模塊+直流6mA的模 塊來或者直接Type B漏電流傳感器進行保護。對于模式二IC-CPD的設(shè)計體積要 求，目前基本上都采用Type B的RCMU進行設(shè)計。如圖3.2.2 MAGTRON Type B 的RCMU設(shè)計應(yīng)用方案對于模式三交流樁，針對功率小的單相樁，同樣可以采用模塊式Type B型的 漏電流傳感器進行保護，其效果等同于B型RCCB。2）RCD斷路器保護設(shè)計方法對于功率較大的充電樁，模塊式的漏電流傳感器滿足不了原邊母線上的大電 流電通過，由于大功率樁內(nèi)體積相比要求不高，可以直接選用B型的RCCB進行 保護如圖3.2.4。但是，目前普遍的B型RCCB成本相對較高，也可以暫時選用 Type A/Type F+DC 6mA 的模式總而言之，電動汽車充電樁中最