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1．摘要
歐洲地區(qū)對(duì)充電樁的標(biāo)準(zhǔn)與認(rèn)證執(zhí)行要求較高，本文從歐標(biāo)IEC不同的漏電流標(biāo)準(zhǔn)角度探討，如何滿足這些標(biāo)準(zhǔn)以降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度和成本。通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)中機(jī)械耦合、電子耦合、漏電流檢測(cè)及控制電路的詳細(xì)解讀，本文提出了一種符合標(biāo)準(zhǔn)的可行性方案，我們歡迎各位讀者參與探討并提出寶貴的意見和建議。
2．理論框架-充電樁標(biāo)準(zhǔn)
隨著電動(dòng)汽車的普及，充電樁的安全和兼容性問題日益受到關(guān)注。歐洲地區(qū)因其嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行而在全球范圍內(nèi)具有標(biāo)桿性參考價(jià)值，同時(shí)歐洲地區(qū)有大量聲名顯赫的汽車廠商及全球頂級(jí)汽車行業(yè)供應(yīng)商，展現(xiàn)了歐洲地區(qū)的汽車工業(yè)實(shí)力。當(dāng)前的新能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型期，歐洲的電動(dòng)汽車及其配套產(chǎn)業(yè)也進(jìn)入了快車道。而在標(biāo)準(zhǔn)閱讀、認(rèn)知、執(zhí)行上，歐標(biāo)以其高認(rèn)可度與信任度，在全球范圍內(nèi)被廣泛接受和采用，不僅國(guó)內(nèi)產(chǎn)品出海需要嚴(yán)格遵照歐標(biāo)執(zhí)行，國(guó)標(biāo)的部分標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)容上也會(huì)借鑒歐標(biāo)。在充電樁的漏電流檢測(cè)方面，歐洲區(qū)域通常采用IEC 62955標(biāo)準(zhǔn)作為電動(dòng)汽車模式3充電的剩余直流電流檢測(cè)裝置的技術(shù)要求和測(cè)試方法。
2.1 IEC 62955 Residual Direct Current Detecting Device （RDC-DD）
IEC 62955標(biāo)準(zhǔn)是針對(duì)電動(dòng)車輛傳導(dǎo)充電系統(tǒng)的電氣和控制要求。該標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)規(guī)定了充電樁直流漏電保護(hù)機(jī)構(gòu)的機(jī)械設(shè)計(jì)、保護(hù)措施、絕緣特性、溫升限制、操作特性等多個(gè)細(xì)節(jié)。其中在機(jī)械設(shè)計(jì)的層面，IEC 62955中規(guī)定RDC-DD模塊需具備機(jī)械耦合分?jǐn)喙δ埽鐖D1。
圖1：IEC 62955 8.1.2
? ? ? 這意味著RDC-DD模塊需要能夠機(jī)械地觸發(fā)與其配合使用的保護(hù)電器（如斷路器或RCD）以斷開電路，如圖2。這種機(jī)械耦合可以通過(guò)連桿、齒輪等機(jī)械耦合器件實(shí)現(xiàn)，確保在檢測(cè)到直流剩余電流超過(guò)設(shè)定值時(shí)，能夠迅速斷開電路，以保護(hù)電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)，但這種機(jī)械耦合分?jǐn)喙δ艿脑O(shè)計(jì)要求將大幅增加設(shè)計(jì)的復(fù)雜度與成本。
圖2：IEC 62955 ANNEX L L.2
? ? ? 而標(biāo)準(zhǔn)中還提出了一種電子耦合的形式，通過(guò)電氣信號(hào)控制斷路機(jī)構(gòu)。在這種情況下，產(chǎn)品需要具備TYPE A RCD模塊，以確保在直流剩余電流超過(guò)6mA時(shí)能夠迅速斷開電路，保護(hù)電動(dòng)汽車充電系統(tǒng)，然而A型漏保與斷路器、繼電器相比成本仍然較高。但標(biāo)準(zhǔn)描述中允許以CT+斷路器或繼電器的模式進(jìn)行A型的保護(hù)，這也可以是一種A型漏電流保護(hù)的解決方案，即RDC-M-module+斷路器、繼電器方案。
RDC-M-module+繼電器的方案可以作為一個(gè)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)與降低成本的選擇，也是理想的解決方案，這一設(shè)計(jì)仍然需要配備一個(gè)TYPE A RCD模塊，為降低成本，充電樁廠商會(huì)在規(guī)格書中提示：根據(jù)當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)要求，額外在配電側(cè)安裝Type A RCD，如圖3。
圖3：某歐洲本土充電樁廠商規(guī)格書
2.2 IEC 60957-2 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)
圖4：IEC 60947-2 ANNEX M 連接形式
? ? ? 在IEC 60947-2 2024 ANNEX-M中，M3章節(jié)對(duì)連接形式進(jìn)行了描述但未具體說(shuō)明耦合方式，這代表電子與機(jī)械耦合形式，都是可以接受的，這就代表在設(shè)計(jì)過(guò)程中可以選用設(shè)計(jì)復(fù)雜度較低的電子耦合形式。為保障耦合的安全性，M.8.9章節(jié)中對(duì)連接模式的失效性驗(yàn)證有了具體要求如圖5、6，觀察RCD是否能檢測(cè)到電路的連接異常，這項(xiàng)類似自檢功能的驗(yàn)證能夠評(píng)估耦合的功能確保在電動(dòng)汽車充電過(guò)程中，一旦檢測(cè)到異常直流剩余電流，能夠迅速且可靠地切斷電源。
圖5：IEC 60947-2 ANNEX M M.18 失效性測(cè)試電路
圖6：IEC 60947-2 ANNEX M.8.9 失效性測(cè)試
? ? ? 從耦合方式的角度上，設(shè)計(jì)復(fù)雜度的問題已經(jīng)解決，接下來(lái)考慮的將是漏電流的技術(shù)要求和測(cè)試方法，通常在充電樁的漏電流檢測(cè)領(lǐng)域，采取的是IEC 61008+IEC 62955的形式，即所謂A+6的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，而這一需求在IEC 60947-2 2024中并未有明確表述，在描述MRCD模塊的ANNEX-M中對(duì)漏電流功能上的要求涵蓋了TYPE A/AC/B三類標(biāo)準(zhǔn)，如圖7。對(duì)應(yīng)充電樁的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)采用TYPE B型。
圖7：IEC 60947-2 ANNEX M M.3.5 功能分類
? ? ? 對(duì)于TYPE B型的測(cè)試，ANNEX-M中并未引用別的標(biāo)準(zhǔn)，但在ANNEX-B.4.4.3中對(duì)TYPE B的測(cè)試有獨(dú)立描述，雖未引用，但可以通過(guò)比對(duì)測(cè)試條例，觀察到測(cè)試項(xiàng)與IEC 62423:2009中的描述相同，如圖8、9。
圖8：IEC 62423 3.2 Type B測(cè)試描述
圖9：IEC 60947-2 ANNEX B B.4.4.3 Type B測(cè)試描述
3.概念模型
歐洲地區(qū)對(duì)充電樁的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行嚴(yán)格，但通過(guò)深入理解IEC 62955和IEC 60947-2標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)需要兼顧標(biāo)準(zhǔn)匹配，設(shè)計(jì)復(fù)雜度，成本控制三個(gè)關(guān)注點(diǎn)的方案，如果選用IEC 60947-2的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)進(jìn)行Type B型漏電流檢測(cè)將規(guī)避認(rèn)證機(jī)構(gòu)的嚴(yán)苛要求，并降低設(shè)計(jì)成本這種方案的可行性，靜候各位讀者討論。
當(dāng)然選擇IEC 60947-2標(biāo)準(zhǔn)并不意味著犧牲安全性，而是在確保安全的前提下，提供了更多的設(shè)計(jì)靈活性，這種靈活性可以幫助客戶更快地適應(yīng)市場(chǎng)變化，同時(shí)滿足不同地區(qū)和應(yīng)用場(chǎng)景的需求。Magtron采用自主研發(fā)的專利iFluxgate技術(shù)打造的高性價(jià)比、低零飄、高帶寬漏電流傳感器，可滿足準(zhǔn)確的漏電流檢測(cè)并植入TYPE B型的功能。由公司自主研發(fā)的SoC芯片也可以為客戶提供專有的技術(shù)解決方案，基于市場(chǎng)實(shí)時(shí)的最新需求，不斷升級(jí)完善，致力于解決工業(yè)、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能行業(yè)等各項(xiàng)電流、漏電流采集問題，為各行業(yè)電力設(shè)備保駕護(hù)航。
4.參考文獻(xiàn)
[1]?IEC 62955. Residual direct current detecting device (RDC-DD) to be used for mode 3 charging of electric vehicles International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland.
[2]?IEC 60947-2. Low-voltage switchgear and controlgear –Part 2: Circuit-breakers International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland.IEC 62423.Type F and type B residual current operated circuit-breakers with and without integral overcurrent protection for household and similar uses. International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland.
作者：郭靜溪
企業(yè)：浙江巨磁智能技術(shù)有限公司
