电动汽车在充电的时候,

触电风险有以下几种可能:

(1)保护地线不连续而产生危险

(2)电缆绝缘层损坏

(3)电动汽车由于事故、维修等,人可能接触到汽车充电器的有源部件

(4)潮湿和腐蚀的环境导致漏电

(5)元器件损坏导致漏电

 

故电动小汽车充电桩配电回路,

需要配置RCD,以保护人身安全,

这类RCD的选择有特殊要求。

 

以下,

先说开关电源的特点,

以及充电桩回路漏电流的来源,

然后重点讨论RCD灵敏度的分类及选用。

 

 

一、开关电源的特点

 

电动小汽车的充电器,

都是开关电源,

典型电路框图如下:

 

 

开关电源有一大特点:脉动直流。

不管是采用可控硅整流还是PWM脉宽调制技术,

其电流转换过程中均避免不了存在脉动直流。

 

 

 

二、漏电流的来源

 

作为开关电源,存在天生的漏电流,

其漏电流的产生,一般分为三种:

1、半导体元件漏电流

2、电容漏电流

3、电源EMC电路引起的漏电流

 

大体分析如下:

1、半导体元件漏电流

半导体元器件由PN结构成,

众所周知,半导体靠“自由电子-空穴”形成电流,

只要温度高于绝对0K,就会有电子漂移,

从而产生漏电流,无法避免。

 

2、电容漏电流
电路中的电容器会有漏电流产生,尤其是电解电容。

 

3、电源EMC电路引起的漏电流
开关电源中为了减少电磁干扰,

必须设置EMC滤波电路,典型如下图。

EMC电路使得开关电源在接上市电后对地有一个微小的电流,形成漏电流。

个人认为,

滤波电路漏电流本质上仍然属于电容漏电流,

因为漏电流仍然是由于电容器或共模电容所产生。

 

以上是漏电流形成的原理。

在充电桩系统中漏电流的存在形式一般有以下几种:

(1)交流

(2)脉动直流

(3)纯直流

(4)高频电流

 

 

 

三、RCD的灵敏度分类及选用

 

RCD(Residual Current operated protective Device  或  Residual Current Device),

直译:剩余电流动作保护装置

俗称:漏电保护器或漏保。

RCD的参数及分类十分复杂,

本文仅讨论RCD对剩余电流的灵敏度分类及选用。

 

按照灵敏度分类如下:

1)AC 型
针对工频正弦波漏电电流,

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
除对正弦波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,

脉动直流保护上限为6mA。

A型有个不常见的加强版,

称为F型(早期有厂家标为U型),

与A型唯一的不同是:其脉动直流保护上限为10mA。

3)B 型
正弦交流信号、脉动直流信号和平滑直流信号都能可靠保护,

频率上限1000Hz。

B型也有个加强版,称为B+型

与B型唯一的不同是:频率上限去到20000Hz。

 

表格总结如下:

以上几种灵敏度型号,

后者对前者是兼容的,

如果用包含关系来总结,

则如下图:

 不同类型RCD典型负载如上图。

综上,

针对充电桩设备回路,

应采用B型RCD

 

《电动汽车传导充电系统—第1部分:通用要求》(GB/T 18487.1-2015)

 

 

 

 

机电杂谈(3)充电桩用RCD

机电杂谈(2)隔离变压器

机电杂谈(1)SPD及其后备保护器SCB