隨著電動汽車行業(yè)的快速發(fā)展，供電設(shè)備的安全性成為了公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。

為了確保電動汽車供電設(shè)備的安全、可靠運(yùn)行，并保障使用人員和周圍環(huán)境的安全，中國電力企業(yè)聯(lián)合會和國網(wǎng)電力科學(xué)研究院有限公司等單位共同修訂起草了《電動汽車供電設(shè)備安全要求》這一強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)。

該標(biāo)準(zhǔn)的制定旨在統(tǒng)一電動汽車供電設(shè)備的安全規(guī)范，推動電動汽車及其配套設(shè)施健康、有序地發(fā)展。

電動汽車離不開充電樁，電動汽車行業(yè)的發(fā)展會推動充電樁行業(yè)的發(fā)展。充電樁作為新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施的核心部分，近年來在政策和市場的雙重推動下，市場規(guī)模實(shí)現(xiàn)快速增長。

市場規(guī)模

充電樁是新能源汽車基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，一個(gè)完整的充電樁主要包括充電系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、計(jì)量計(jì)費(fèi)系統(tǒng)等。在政策和市場雙重驅(qū)動下，充電樁產(chǎn)業(yè)迎來加速發(fā)展，市場規(guī)模實(shí)現(xiàn)快速增長。

中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2023-2028年中國充電樁專題研究及發(fā)展前景預(yù)測評估報(bào)告》顯示，按終端銷售口徑統(tǒng)計(jì)， 2023年中國充電樁市場規(guī)模為431億元。2024年市場規(guī)模將達(dá)517億元。

圖1.2019-2024年中國充電樁市場規(guī)模預(yù)測趨勢圖

車樁比

中國新能源汽車產(chǎn)銷已連續(xù)9年穩(wěn)居全球第一，2023年全年的產(chǎn)銷量均突破了900萬輛，新能源乘用車銷量占2023年乘用車總銷量的34.7%，可謂“每賣三輛車，就有一輛新能源”，出行市場對于充電服務(wù)的需求也隨之爆發(fā)。

充電樁是新能源汽車的關(guān)鍵性配套設(shè)備，行業(yè)發(fā)展速度遠(yuǎn)跟不上市場需求。根據(jù)充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)，國充電聯(lián)盟數(shù)據(jù)顯示，2023年我國充電基礎(chǔ)設(shè)施增量為338.6萬臺，同比上升30.6%，車樁增量比為2.8：1。這距離工信部提出的“2025年車樁比2：1，2030年車樁比1：1”目標(biāo)仍有較大差距。充電樁需求缺口大，未來我國充電樁建設(shè)仍有廣闊空間。

圖2.2018-2030年中國車樁比趨勢預(yù)測圖

標(biāo)準(zhǔn)解讀

1、標(biāo)準(zhǔn)介紹

GB/T 39752—2023《電動汽車供電設(shè)備安全要求》是一項(xiàng)強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)，主要針對電動汽車供電設(shè)備的安全性進(jìn)行規(guī)范。

該標(biāo)準(zhǔn)以GB/T 39752—2021《電動汽車供電設(shè)備安全要求及試驗(yàn)規(guī)范》為基礎(chǔ)進(jìn)行修訂，旨在確保供電設(shè)備在使用過程中的安全性和可靠性。它適用于各種類型的電動汽車供電設(shè)備，包括但不限于充電模式2、充電模式3和充電模式4的充電設(shè)備。

規(guī)定了符合性試驗(yàn)使用的儀器設(shè)備、試驗(yàn)條件、試驗(yàn)部位、試驗(yàn)方法和計(jì)算方法等，為設(shè)備的檢測和認(rèn)證提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍廣泛，包括額定輸出電壓為1000V AC或1500V DC及以下的各類型供電設(shè)備，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和指導(dǎo)性。

圖3.《電動汽車供電設(shè)備安全要求》強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)的征集意見

2、新國標(biāo)充電樁漏保要求

自今年4月1日開始正式實(shí)施GB/T 18487.1-2023以來，國標(biāo)中對于漏電保護(hù)的要求和IEC歐標(biāo)趨于一致，在11.3.1中提出供電設(shè)備的剩余電流保護(hù)應(yīng)具備保護(hù)交流剩余電流，脈動直流剩余電流，和6mA及以上平滑直流剩余電流的功能。

3、強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)充電樁漏保要求

征集草案中對于剩余電流保護(hù)部分與GB/T 18487.1-2023中相同。

草案提議中對交流供電設(shè)備的剩余電流保護(hù)均依據(jù)GB/T 18487.1-2023的要求。

原理分析

1、漏電流的產(chǎn)生和分類

一般漏電流分為以下四種：半導(dǎo)體元件漏電流，電源漏電流，電容漏電流，濾波器漏電流。

（1）半導(dǎo)體元件漏電流

半導(dǎo)體元件（如PN結(jié)）在截止時(shí)，理論上不應(yīng)有電流流過。

但實(shí)際上，由于自由電子的存在，它們可能會附著在SIO2和N+等位置，導(dǎo)致D-S之間有微小的漏電流。

例如在反向偏置的二極管中，一些電流流過耗盡區(qū)，該電流稱為漏電流。

圖4.極管反向偏置時(shí)電流載體的反應(yīng)

（2）電源漏電流

在開關(guān)電源中，為了減少電磁干擾（EMI），通常會設(shè)置EMI濾波器電路。這個(gè)電路會導(dǎo)致電源在接上市電后對地有一個(gè)微小的電流，這就是電源漏電流。

如果不接地，設(shè)備的外殼可能會對地帶有電壓，不僅可能對人體造成不適，還可能影響設(shè)備的正常工作。

（3）電容漏電流

電容器的介質(zhì)并非完全不導(dǎo)電，當(dāng)電容加上直流電壓時(shí)，會有漏電流產(chǎn)生。這種漏電流的大小與電容器的絕緣性能有關(guān)。

除電解電容外，其他電容器的漏電流通常很小，用絕緣電阻參數(shù)表示其絕緣性能；而電解電容因漏電較大，直接用漏電流表示其絕緣性能。

圖5.漏電流對采樣精度的影響

（4）濾波器漏電流

在額定交流電壓下，濾波器外殼到交流進(jìn)線任意端的電流即為濾波器漏電如果濾波器的所有端口與外殼之間是完全絕緣的，那么漏電流的值主要取決于共模電容CY的漏電流，即CY的容量。

由于濾波器漏電流的大小涉及人身安全，國際上各國都有嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。例如，對于220V/50Hz交流電網(wǎng)供電的設(shè)備，一般要求噪聲濾波器的漏電流小于1mA。

圖6.電磁兼容濾波器中的漏電流

2、漏電流的危害

（1）漏電流對人體的危害

在有防止觸電保護(hù)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。電流在體內(nèi)的持續(xù)時(shí)間是電流強(qiáng)度的函數(shù)，在該圖表中，交流電流的影響分為四個(gè)區(qū)域。

? 感知閾：通過人體能夠引起任何接觸電流的最小值；

? 反應(yīng)閾：通過人體能夠引起肌肉不自覺收縮的接觸電流最小值；

? 擺脫閾：人可以主動擺脫電極的接觸電流最大值；

? 心室顫動閾：通過人體引起心室纖維性顫動的接觸電流最小值，注：曲線c1以上會發(fā)生燒傷/心博停止/呼吸停止。

圖7.交流電流對人體影響的四個(gè)區(qū)域

（2）漏電流對設(shè)備電網(wǎng)的損害

① 在帶隔離變壓器的系統(tǒng)中，如果直流分量超過一定值，就會造成隔離變壓器飽和，導(dǎo)致系統(tǒng)過流保護(hù)，甚至損壞功率器件。

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

③ 直流分量不僅給電源系統(tǒng)本身和用電設(shè)備帶來不良影響，還會對并網(wǎng)電流的諧波產(chǎn)生放大效應(yīng)，從而產(chǎn)生電能質(zhì)量問題。增加電網(wǎng)電纜的腐蝕;導(dǎo)致較高的瞬時(shí)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(guī)定基本一致，中國、美國、英國等的相關(guān)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直流分量不允許超過每相電流額定值的0.5%或5mA。

3、漏電流的類型

圖8.漏電分類及保護(hù)等級

① TypeAC適用于電路中僅帶有正弦交流漏電成分的情況。

② TypeA除了對正弦漏電信號能提供可靠保護(hù)外，還能對含有脈動直流分量的漏電信號進(jìn)行可靠保護(hù)。它不僅能處理交流漏電，還能應(yīng)對包含脈動直流成分的復(fù)雜漏電情況。

③ TypeB在TypeA的基礎(chǔ)上，增加了對平滑直流信號的保護(hù)能力。它不僅能對正弦交流電流、脈動直流電流進(jìn)行保護(hù)，還能對平滑直流電流進(jìn)行保護(hù)。

4、磁通門

（1）磁通門電流測量

被測磁場中高導(dǎo)磁率磁芯在交變磁場的飽和激勵下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場強(qiáng)度的非線性關(guān)系來測量弱磁場的。這種物理現(xiàn)象對被測環(huán)境磁場來說好像是一道“門”，通過這道“門”，相應(yīng)的磁通量即被調(diào)制，并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。利用這種現(xiàn)象來測量電流所產(chǎn)生的磁場，從而間接的達(dá)到測量電流的目的。

（2）傳感器電流測量

整個(gè)過程可以概括為：磁通門電流傳感器通過測量在交變激勵磁場和直流被測磁場共同作用下磁芯磁化過程的不對稱性（即輸出電壓曲線中的振幅差），來間接檢測磁環(huán)中所通過的電流。

圖9.磁通門測量電流原理(2)

5、平滑直流檢測必要性

通過車載OBC充電時(shí)，會存在兩相/三相整流濾波等交直流變換環(huán)節(jié)，當(dāng)回路中有漏電情況時(shí)，會存在脈動直流電流、平滑直流電流或含有平滑直流成分的復(fù)雜交流電流。

圖10.車載OBC充電漏電流的產(chǎn)生

為了滿足包括GB/T 40820《電動汽車模式3充電用直流剩余電流檢測電器(RDC-DD)》和GB/T 41589《電動汽車模式2充電的纜上控制與保護(hù)裝置（IC-CPD）》在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，電動汽車的充電需要一個(gè)剩余電流傳感器，以避免車輛電池（DC）連接到家用電源（AC）的危險(xiǎn)情況。

傳感器僅滿足GB/T 40820和GB/T 41589標(biāo)準(zhǔn)的關(guān)斷特性（監(jiān)測剩余電流）。必須使用額外的驅(qū)動電路來驅(qū)動GB/T 40820和GB/T41589中定義的動作執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

圖11.電動汽車模式2/模式3漏電流檢測

6、RCD的致盲性

保護(hù)人身安全一直是電氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首要任務(wù)，當(dāng)保護(hù)回路含有直流剩余電流成份時(shí)，普通的AC型RCD（剩余電流保護(hù)裝置）可能存在“致盲性”。

直流分量將會降低AC型RCD內(nèi)互感器的磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)電勢（磁芯將被該直流電流預(yù)磁化）并且可能導(dǎo)致對剩余電流不敏感，使RCD拒動作。為此，在給電動汽車充電時(shí)，需采用A型（防脈動直流）或B型（防平滑直流）RCD來進(jìn)行保護(hù)。

注：國外要求A型RCD基礎(chǔ)上還需單獨(dú)增加一個(gè)RDC-DD(6mA平滑直流檢測裝置，目前新國標(biāo)和強(qiáng)制性國家標(biāo)準(zhǔn)也更新了此要求！

圖12.RCD的致盲性

綜上所述，《電動汽車供電設(shè)備安全要求》這一標(biāo)準(zhǔn)的制定和實(shí)施，對于提升電動汽車供電設(shè)備的安全性、推動電動汽車行業(yè)的健康發(fā)展、加強(qiáng)行業(yè)監(jiān)管和管理以及保障公眾利益等方面都具有重要的影響和意義。