隨著新能源的政策推廣及環保意識的增強，全球汽車市場都在慢慢的由燃油車轉換至混動車及電動車。2016年我國新能源汽車銷量在50.7萬輛左右，月均超過4萬輛，有專業人士預測，2017年我國新能源汽車保底銷售70萬輛，可以沖擊80萬輛。其中純電動車將是主力。
 

2.什么是IC-CPD(Mode2)
 

IC-CPD(In-Cable Control and Protection Device)即線上控制和保護電器。在電動車充電模式中，一般分為四種。其中的Mode2為最方便的充電方式，即直接從家里的插座上取電，充電時間上會比其他模式稍長。基于它的便攜性，每輛電動車都會選擇至少配備一臺。IC-CPD本身對電流不進行處理，充電交給汽車上的OBC完成。它的意義在于對電流進行實時監控以及異常報警動作。
 

在充電或啟動過程中要求IC-CPD完成自檢查功能，自動初始化自測試，檢查自身的所有功能包括剩余電流是否正常，若有異常(如短路或觸頭粘連)應不能啟動充電。漏電流檢測是作為IC-CPD的一項重點檢測內容。
 

3.漏電流檢測在IC-CPD上的需求
 

(1)漏電流的危害性及類型
 

【1】漏電的危害和時間息息相關，在有防止觸電保護裝置的情況下，人體允許通過的電流一般可按30mA考慮，10mA則是作為人體的安全電流。
 

 

【2】漏電對設備電網的損害
 

①在帶隔離變壓器的系統中，如果直流分量超過一定值，就會造成隔離變壓器飽和，導致系統過流保護，甚至損壞功率器件。
 

②在不帶隔離變壓器的系統中直流分量將直接對負載供電。對于非線性負載，直流分量會造成電流的嚴重不對稱，損壞負載。
 

③直流分量不僅給電源系統本身和用電設備帶來不良影響，還會對并網電流的諧波產生放大效應，從而產生電能質量問題。增加電網電纜的腐蝕;導致較高的瞬時電流峰值，可能燒毀熔斷器，引起斷電。國際上目前對直流分量上限規定基本一致，中國、美國、英國等的相關并網標準規定直流分量不允許超過每相電流額定值的0.5%或5mA。
 

(2)漏電類型TypeAC&TypeA&TypeB的區別(IEC,UL,GB)
 

【1】TypeAC指普通的正弦交流電，用普通互感器檢測不適用于EV charging及絕大多數漏電檢測要求
 

【2】TypeA指在A型的基礎上還有躍動直流，一般用零序互感器檢測。現在國內EV charging正在使用，檢測的保護閾值在10mA~30mA不等(IC-CPD中的互感器磁芯一般選擇坡莫合金)

原理與AC型一樣，與AC型的區別在于對磁材進行了改動。提高了對脈動直流的靈敏度。AC型互感器檢測的是一個完整的正玄波，該正弦波所產生磁滯是一個完整的環，磁通量Δ較大。而躍動的直流電相較于前者只有半個周期，其對應的磁滯環甚至不到一半，產生的磁通量遠小于Δ。A型和AC型都是基于磁通量的變化來檢測電流，所以如果電流是平滑的，互感器將無法檢測。
 

【3】TypeB指的是在A型漏電的基礎上還有平滑直流和斷續直流，用磁通門傳感器檢測。

它是利用被測磁場中高導磁率磁芯在交變磁場的飽和激勵下，其磁感應強度與磁場強度的非線性關系來測量弱磁場。
 

國際電工委員會IEC62752中明確指出需要用TypeB型作為檢測漏電流的標準，并且強制執行到每個IC-CPD。UL2231中也有提到相關內容。
 

國標GB18487中則要求檢測漏電流為TypeA或TypeB，但標準也在不斷的上升，我國最新起草的CQC認證中已將檢測6mA平滑直流電的要求寫進章程。
 

(3)直流平滑6mA的出處及必要性
 

檢測直流漏電的原因：電動汽車的充電需要剩余電流電流傳感器檢測漏電,從而避免汽車電池(DC)連接到主電源(AC)可能帶來的危險。充電樁或控制盒等在充電的過程中產生的直流分量會對影響電網質量，并且直流漏電對電器本身也會有拉弧風險。
 

舉例，愛爾蘭電子技術委員會的要求
 

Electro-Technical Council of Ireland Limited：

 

如果IC-CPD中存在IΔn DC ≥ 6 mA的平滑直流漏電流，長時間的充電過程中，TypeA的響應時間和及靈敏度都將受到干擾(高導磁環在直流電的影響下會產生磁偏移)。 由于檢測不到該種漏電，TypeA型漏電流傳感器的保護閾值將不再可靠。為了防止出現誤檢測的情況，可以選擇在IC-CPD內部集成TypeB型的RCMU(Residual Current Monitoring Unit)或者在外部加上TypeB型的RCD(Residual Current Device)，前者在集成性和成本上都有優勢。熟悉光伏逆變器朋友們會發現，這和當初在逆變器外部加昂貴的TypeB型RCD，逐步改為內置RCMU是同樣一個道理。

 

4.如何檢測平滑的直流漏電及Magtron漏電流傳感器特性原理

 

 

 

Magtron檢測TypeB型漏電流利用的是環形磁通門原理：

被測磁場中高導磁率磁芯在交變磁場的飽和激勵下，其磁感應強度與磁場強度的非線性關系來測量弱磁場的。這種物理現象對被測環境磁場來說好像是一道“門”，通過這道“門”，相應的磁通量即被調制，并產生感應電動勢。利用這種現象來測量電流所產生的磁場，從而間接的達到測量電流的目的。

 

 

 

整個過程可以概括為：當磁通門式電流傳感器工作時，激勵線圈中加載一固定頻率、固定波形的交變電流進行激勵，使磁芯往復磁化達到飽和。在不存在外在電流所產生的被測磁場時，則檢測線圈輸出的感應電動勢只含有激勵波形的奇次諧波，波形正負上下對稱。當存在直流外在和激勵交變磁場，直流被測磁場在前半周期內促使激勵場使磁芯提前達到飽和，而在另外半個周期內使磁芯延遲飽和。因此，造成激勵周期內正負半周不對稱，從而使輸出電壓曲線中出現振幅差。該振幅差與被測電流所產生的磁場成正比，因此可以利用振幅差來檢測磁環中所通過的電流。

結語：如同TypeAC型逐漸被TypeA型所替代，人們對安全漏電流檢測要求規范日益提高，同時隨著儲能等一系列直流系統的增加，TypeB型漏電檢測已經是大勢所趨。