剩余電流是在指在低壓配電線路中各相（含中性線）電流矢量和不為零的電流。GBT 18487.1-2015 對剩余電流保護器做了如下術語定義，剩余電流保護器，英文為residual current device，縮寫為RCD，它是指在正常運行條件下能接通、承載和分斷電流，以及在規(guī)定條件下當剩余電流達到規(guī)定值時能使觸頭斷開的機械開關電器或組合電器。

GBT 18487.1-2015 主要針對電動汽車傳導充電系統(tǒng)的通用要求，其中對充電模式進行了定義，主要有四種，充電模式1~4，其中充電模式4在整車上主要表現(xiàn)為直流充電，不在這個定義范圍之內，而充電模式1~充電模式3為交流充電，對剩余電流保護作出如下的要求，可以看出，出于安全的考慮，交流充電模式對剩余電流均有要求。

另外，除了對要求配備剩余電流保護裝置外，在標準中還對剩余電流保護裝置的型式進行了規(guī)定，即宜采用A型或B型，或滿足符合A型剩余電流保護功能的相關裝置。

不同的剩余電流保護器的型式可以應對不同的保護場景，應該在需要保護的場景下選擇合適的剩余電流保護型式。

按照剩余電流含有直流分量的動作特征標準分類，剩余電流保護器主要分為AC型剩余電流保護器、A型剩余電流保護器、F型剩余電流保護器、B型剩余電流保護器。其各自的功能分別如下：

AC型剩余電流保護器：正弦交流剩余電流。

A型剩余電流保護器：AC型功能、脈動直流剩余電流、脈動直流剩余電流疊加6mA的平滑直流電流。

F型剩余電流保護器：A型、由相線和中性線或者相線和接地的中間導體供電的電路產生的復合剩余電流、脈動直流剩余電流疊加10mA的平滑直流電流。

B型剩余電流保護器：F型、1000Hz及以下的正弦交流剩余電流、交流剩余電流疊加0.4倍額定剩余動作電流或10mA的平滑直流電流（取較大值）、脈動直流剩余電流疊加0.4倍額定剩余動作電流或10mA平滑直流電流（取較大值）、整流線路產生的直流剩余電流、平滑直流剩余電流。

電動汽車車載充電機基本架構一般包括輸入部分的EMI濾波，整流和PFC，功率轉換電路，輸出部分的EMI濾波器等，如下圖紅框所示為一種帶有隔離變壓器的兩級功率因素校正電路，其中，Lg1，lg2及輔助電容組成輸入EMI濾波器，L1，C1，D1，C3，Q5構成升壓型前級PFC電路，Q1，Q2，Q3，Q4，T1，D2，D3，D4，D5組成后級的功率轉換電路，Lg3，lg4及輔助電容組成輸出EMI濾波器，以減小紋波數(shù)值。

車輛在使用的過程中，難免會有顛簸振動、器件老化等問題，可能會使得車載充電機內的絕緣出現(xiàn)問題，使對于車載充電機在交流充電過程中的不同位置的失效模式分析可得如下故障模式：

（1）市網(wǎng)輸入交流側接地故障，此時故障電流為工頻交流電流；

（2）整流部分出現(xiàn)接地故障，此時故障電流為脈動直流電流；

（3）DC/DC兩側接地故障，此時故障電流為平滑直流電流；

（4）隔離變壓器接地故障，此時故障電流為非工頻交流電流。

由A型剩余電流保護器保護的功能可知，其可保護AC型功能、脈動直流剩余電流、脈動直流剩余電流疊加小于6mA的平滑直流電流，而車載充電機發(fā)生DC故障電流≥6mA時，A型剩余電流保護器可能會出現(xiàn)遲滯或不會動作的現(xiàn)象，導致無法正常工作，此時剩余電流保護器將失去保護功能。

由于我國主要采用TN的供電系統(tǒng)，對于產生的直流漏電會通過車身或PE線反饋到交流側構成回路，這種意外的直流電對電網(wǎng)也會產生很不利的影響，所以必須斷開，另一方面，由于TN系統(tǒng)的存在，這種故障不會在車身形成較大電壓，對人體危害較小，然而如果連接系統(tǒng)地線缺失或者PE線斷開，那么這部分電壓就會傷害到人體，所以在充電控制系統(tǒng)必須配備對PE斷線的檢測，若PE故障，則不允許充電。

國內標準中，除了上述的GBT18487.1-2015中要求剩余電流保護器宜采用A型或B型外，對模式2的充電槍標準中，規(guī)定當采用模式2的充電槍進行充電時，標準對模式2纜上控制盒（IC-CPD）中對剩余電流的要求至少是A型。

我們再來看看歐洲的標準，IEC61851要求并未強制要求B型，但對于選用了A型剩余電流保護器的EVSE來說，另要附加能確保切斷直流含量超過6mA以上的故障電路，兩者必選其一。

結合對上面剩余電流保護器的選用分析可知，如果要滿足上述故障的保護，從安全角度來說，需選用B型的剩余電流保護器，而在國內的實際情況時，由于適用于模式2充電槍的B型剩余電流傳感器比較少，主要依賴于進口，這也會導致其成本大幅上升，考慮法規(guī)并非強制標準，只規(guī)定最基本的要求，而更安全更好的技術來區(qū)分領軍供應商與一般的供應商，從這一方面來說，標準這么定義也有一定的道理。

參考文獻：

1、正確選用剩余電流保護器(RCD) ——談直流分量對RCD的影響及對策

2、電動車用鋰電池車載充電機的研制

3、剩余電流保護器產品選用分析

4、電動汽車充電樁中剩余電流保護器的選用分析

返回第一電動網(wǎng)首頁 >