电动汽车充电桩中的漏电保护应用分析

1、电动汽车充电桩中的漏电保护应用分析摘要：我国作为新能源电动汽车全球第一大消费国，新能源电动汽车快速发展， 作为重中之重的电动汽车充电桩安全问题：即电动汽车充电桩能否在充电过程中， 能否避免随意插拔充电枪导致的事故，在充电结束后能否自动断电，在雨天能否 绝缘、避免触电，这是当前很多电动汽车使用者的疑问，什么样的电动汽车充电 桩能保障新能源汽车车主在充电过程中安全。本文对电动汽车充电桩中的漏电保 护应用分析进行了探讨分析。关键词：电动汽车；充电桩；漏电保护引言：根据国内外数据统计，凡是满足国家要求的电动汽车充电桩安全系数 是高于家电产品的，不仅人手触及充电桩不会发生事故，而且即便是在风雨雷击 等极

2、端情况下，充电桩依然可以保证安全。如何分析电动汽车充电桩中的漏电保 护本文进行了探讨分析。一、电动汽车充电桩应具备的保护功能在国家标准规定下，电动汽车充电桩应具备的保护功能。电动汽车充电桩应 具备过欠压保护、防雷保护、输出短路保护、漏电保护及过流保护等保护装置， 电动汽车充电桩内有漏电保护器，当电动汽车充电桩在待机或充电过程中如出现 漏电情况会及时跳闸，保护客户人身安全。电动汽车充电桩具备应急红色紧急按 钮，在紧急情况下，按下紧急按钮，桩体瞬间断电，保护人身财产安全。二、漏电流的产生分类一般漏电流分为四种，分别为：半导体元件漏电流、电源漏电流、电容漏电 流和滤波器漏电流1、半导体原件漏电流PN

3、结在截止时流过的很微小的电流。D-S正向偏置，G-S反向偏置，导电沟 道打开后，D到S才会有电流流过。但实际上由于自由电子的存在，自由电子的 附着在SIO2和N+、导致D-S有漏电流。图1.1.1带IGBT开关逆变中的漏电流2、电源漏电流开关电源中为了减少干扰，按照国标，必须设有EMI滤波器电路。由于EMI 电路的关系，使得在开关电源在接上市电后对地有一个微小的电流，这就是漏电 流。如果不接地，计算机的外壳会对地带有110伏电压，用手摸会有麻的感觉， 同时对计算机工作也会造成影响。3、电容漏电流电容介质不可能绝对不导电，当电容加上直流电压时，电容器会有漏电流产 生。若漏电流太大，电容器就会发热

4、损坏。除电解电容外，其他电容器的漏电流 是极小的，故用绝缘电阻参数来表示其绝缘性能；而电解电容因漏电较大，故用 漏电流表示其绝缘性能（与容量成正比）。对电容器施加额定直流工作电压将观察到充电电流的变化开始很大，随着时 间而下降，到某一终值时达到较稳定状态这一终值电流称为漏电流。i=kcu（四）； 其中k值为漏电流常数，单位为四（v*f）4、滤波器漏电流电源滤波器漏电流定义为：在额定交流电压下滤波器外壳到交流进线任意端 的电流。如果滤波器的所有端口与外壳之间是完全绝缘的，则漏电流的值主要取决于共模电容CY的漏电流，即主要取决于CY的容量。由于滤波器漏电流的大小，涉及到人身安全，国际上各国对它都有

5、严格的标 准规定，对于是220V/50HZ交流电网供电，一般要求噪声滤波器的漏电流小于 1mA。三、系统漏电检测原理大多数技术人员对接地故障电流检测的GFCI传感器非常熟悉，一个三相系统，芯片式RCMU （漏电流监控单元）被放置在母线上，最重要 的是三根母线都随机穿过RCMU的中间线孔。图示系统没有中线，是三相三线交 流系统。如果是三相四线的系统，若中线上不走电流，中线也可不必穿过RCMU。 假设一个连接到一个480 / 277vac系统10A负载，RCMU将同时测量它。根据基 尔霍夫定律，传入和传出的电流会互相抵消。三根母线的电流矢量和应该为零。 从图中可知，不考虑方向的情况下：10A -

6、5A - 4A = 1A，也就是此事该系统线路上 的漏电流值为1A。RCMU基于芯片式的设计原理，与无源的互感器区别是：对于 不同的漏电成分都能够检测，属于Type-B RCMU。说到这里，简单的回顾下漏电 流类型。1）AC型漏电保护器：AC型漏电保护器是针对工频正弦漏电电流研发设计的，对突然施加及缓慢上 升的正弦漏电电流都能可靠保护。2）A型漏电保护器：A型漏电保护器除对正弦漏电信号能够可靠保护外，还能对含有脉动直流分 量的漏电信号进行可靠保护。3）B型漏电保护器：B型漏电保护器对正弦交流信号、脉动直流信号和平滑信号都能可靠保护四、电动汽车充电桩中的漏电流保护应用1、电动汽车充电桩一共有4种

7、模式：1）模式一：充电不受控制电源接口：普通电源插座充电接口：专用充电接口In8A； Un： AC 230，400V电源侧提供相线、中性线和接地保护的导体电气安全依赖供电电网的安全保护，安全性差，GB/T 18487.1-2标准中予以 淘汰2）模式二：充电不受控制电源接口：普通电源插座充电接口：专用充电接口In功率与电流：2Kw（1.8Kw）8A 1Ph； 3.3Kw（2.8Kw）13A 1Ph接地保护，过流（超温）电源侧提供相线、中性线和接地保护的导体带保护装置/控制的功能电气安全依靠供电电网的安全基本保护和IC-CPD的保护3）模式三:输入电源：低压交流电充电接口：专用充电接口 In功率与

8、电流 3.3Kw 16A 1Ph； 7Kw 32A 1Ph； 40Kw 63A 3Ph接地保护过流电源侧提供相线、中性线和接地保护的导体带保护装置/控制的功能，插头集成在充电桩上电气安全基于专用充电桩及桩-车之间的引导检测4）模式四：控制充电站桩式充电机功率 15KW，30KW，45KW，180KW，240KW，360KW （充电电压和电流依 赖于模块大小）带监测保护装置/控制的功能集成到桩上内置的充电站充电电缆2、针对充电桩中的结构区分为：1）模块式的漏电保护设计方法举例讨论模式二的充电桩，也称之为IC-CPD （线上充电引导盒）和模式三的 漏电保护应用，实物如图3.2.1根据目前IEC62

9、752的漏电保护要求，其可设采用Type A模块+直流6mA的模 块来或者直接Type B漏电流传感器进行保护。对于模式二IC-CPD的设计体积要 求，目前基本上都采用Type B的RCMU进行设计。如图3.2.2 MAGTRON Type B 的RCMU设计应用方案对于模式三交流桩，针对功率小的单相桩，同样可以采用模块式Type B型的 漏电流传感器进行保护，其效果等同于B型RCCB。2）RCD断路器保护设计方法对于功率较大的充电桩，模块式的漏电流传感器满足不了原边母线上的大电 流电通过，由于大功率桩内体积相比要求不高，可以直接选用B型的RCCB进行 保护如图3.2.4。但是，目前普遍的B型RCCB成本相对较高，也可以暂时选用 Type A/Type F+DC 6mA 的模式总而言之，电动汽车充电桩中最