1.背景
隨著新能源的政策推廣及環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，全球汽車(chē)市場(chǎng)都在慢慢的由燃油車(chē)轉(zhuǎn)換至混動(dòng)車(chē)及電動(dòng)車(chē)。2016年我國(guó)新能源汽車(chē)銷(xiāo)量在50.7萬(wàn)輛左右，月均超過(guò)4萬(wàn)輛，有專(zhuān)業(yè)人士預(yù)測(cè)，2017年我國(guó)新能源汽車(chē)保底銷(xiāo)售70萬(wàn)輛，可以沖擊80萬(wàn)輛。其中純電動(dòng)車(chē)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(hù)電器。在電動(dòng)車(chē)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(shí)間上會(huì)比其他模式稍長(zhǎng)。基于它的便攜性，每輛電動(dòng)車(chē)都會(huì)選擇至少配備一臺(tái)。IC-CPD本身對(duì)電流不進(jìn)行處理，充電交給汽車(chē)上的OBC完成。它的意義在于對(duì)電流進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控以及異常報(bào)警動(dòng)作。
在充電或啟動(dòng)過(guò)程中要求IC-CPD完成自檢查功能，自動(dòng)初始化自測(cè)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(yīng)不能啟動(dòng)充電。漏電流檢測(cè)是作為IC-CPD的一項(xiàng)重點(diǎn)檢測(cè)內(nèi)容。
3.漏電流檢測(cè)在IC-CPD上的需求
�。�1）漏電流的危害性及類(lèi)型
【1】漏電的危害和時(shí)間息息相關(guān)，在有防止觸電保護(hù)裝置的情況下，人體允許通過(guò)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(duì)設(shè)備電網(wǎng)的損害
�、僭趲Ц綦x變壓器的系統(tǒng)中，如果直流分量超過(guò)一定值，就會(huì)造成隔離變壓器飽和，導(dǎo)致系統(tǒng)過(guò)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(duì)負(fù)載供電。對(duì)于非線性負(fù)載，直流分量會(huì)造成電流的嚴(yán)重不對(duì)稱(chēng)，損壞負(fù)載。
�、壑绷鞣至坎粌H給電源系統(tǒng)本身和用電設(shè)備帶來(lái)不良影響，還會(huì)對(duì)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(wèn)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(guó)際上目前對(duì)直流分量上限規(guī)定基本一致，中國(guó)、美國(guó)、英國(guó)等的相關(guān)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定直流分量不允許超過(guò)每相電流額定值的0.5%或5mA。
�。�2）漏電類(lèi)型TypeAC&TypeA&TypeB的區(qū)別（IEC,UL,GB）
【1】TypeAC指普通的正弦交流電，用普通互感器檢測(cè)不適用于EV charging及絕大多數(shù)漏電檢測(cè)要求
【2】TypeA指在A型的基礎(chǔ)上還有躍動(dòng)直流，一般用零序互感器檢測(cè)。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)EV charging正在使用，檢測(cè)的保護(hù)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(qū)別在于對(duì)磁材進(jìn)行了改動(dòng)。提高了對(duì)脈動(dòng)直流的靈敏度。AC型互感器檢測(cè)的是一個(gè)完整的正玄波，該正弦波所產(chǎn)生磁滯是一個(gè)完整的環(huán)，磁通量Δ較大。而躍動(dòng)的直流電相較于前者只有半個(gè)周期，其對(duì)應(yīng)的磁滯環(huán)甚至不到一半，產(chǎn)生的磁通量遠(yuǎn)小于Δ。A型和AC型都是基于磁通量的變化來(lái)檢測(cè)電流，所以如果電流是平滑的，互感器將無(wú)法檢測(cè)。
【3】TypeB指的是在A型漏電的基礎(chǔ)上還有平滑直流和斷續(xù)直流，用磁通門(mén)傳感器檢測(cè)。
它是利用被測(cè)磁場(chǎng)中高導(dǎo)磁率磁芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性關(guān)系來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)。
國(guó)際電工委員會(huì)IEC62752中明確指出需要用TypeB型作為檢測(cè)漏電流的標(biāo)準(zhǔn)，并且強(qiáng)制執(zhí)行到每個(gè)IC-CPD。UL2231中也有提到相關(guān)內(nèi)容。
國(guó)標(biāo)GB18487中則要求檢測(cè)漏電流為T(mén)ypeA或TypeB，但標(biāo)準(zhǔn)也在不斷的上升，我國(guó) 起草的CQC認(rèn)證中已將檢測(cè)6mA平滑直流電的要求寫(xiě)進(jìn)章程。
（3）直流平滑6mA的出處及必要性
檢測(cè)直流漏電的原因：電動(dòng)汽車(chē)的充電需要剩余電流電流傳感器檢測(cè)漏電,從而避免汽車(chē)電池(DC)連接到主電源(AC)可能帶來(lái)的危險(xiǎn)。充電樁或控制盒等在充電的過(guò)程中產(chǎn)生的直流分量會(huì)對(duì)影響電網(wǎng)質(zhì)量，并且直流漏電對(duì)電器本身也會(huì)有拉弧風(fēng)險(xiǎn)。
舉例，愛(ài)爾蘭電子技術(shù)委員會(huì)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(zhǎng)時(shí)間的充電過(guò)程中，TypeA的響應(yīng)時(shí)間和及靈敏度都將受到干擾（高導(dǎo)磁環(huán)在直流電的影響下會(huì)產(chǎn)生磁偏移）。 由于檢測(cè)不到該種漏電，TypeA型漏電流傳感器的保護(hù)閾值將不再可靠。為了防止出現(xiàn)誤檢測(cè)的情況，可以選擇在IC-CPD內(nèi)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(yōu)勢(shì)。熟悉光伏逆變器朋友們會(huì)發(fā)現(xiàn)，這和當(dāng)初在逆變器外部加昂貴的TypeB型RCD，逐步改為內(nèi)置RCMU是同樣一個(gè)道理。
4.如何檢測(cè)平滑的直流漏電及Magtron漏電流傳感器特性原理
Magtron檢測(cè)TypeB型漏電流利用的是環(huán)形磁通門(mén)原理：
被測(cè)磁場(chǎng)中高導(dǎo)磁率磁芯在交變磁場(chǎng)的飽和激勵(lì)下，其磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁場(chǎng)強(qiáng)度的非線性關(guān)系來(lái)測(cè)量弱磁場(chǎng)的。這種物理現(xiàn)象對(duì)被測(cè)環(huán)境磁場(chǎng)來(lái)說(shuō)好像是一道“門(mén)”，通過(guò)這道“門(mén)”，相應(yīng)的磁通量即被調(diào)制，并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。利用這種現(xiàn)象來(lái)測(cè)量電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)，從而間接的達(dá)到測(cè)量電流的目的。
整個(gè)過(guò)程可以概括為：當(dāng)磁通門(mén)式電流傳感器工作時(shí)，激勵(lì)線圈中加載一固定頻率、固定波形的交變電流進(jìn)行激勵(lì)，使磁芯往復(fù)磁化達(dá)到飽和。在不存在外在電流所產(chǎn)生的被測(cè)磁場(chǎng)時(shí)，則檢測(cè)線圈輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)只含有激勵(lì)波形的奇次諧波，波形正負(fù)上下對(duì)稱(chēng)。當(dāng)存在直流外在和激勵(lì)交變磁場(chǎng)，直流被測(cè)磁場(chǎng)在前半周期內(nèi)促使激勵(lì)場(chǎng)使磁芯提前達(dá)到飽和，而在另外半個(gè)周期內(nèi)使磁芯延遲飽和。因此，造成激勵(lì)周期內(nèi)正負(fù)半周不對(duì)稱(chēng)，從而使輸出電壓曲線中出現(xiàn)振幅差。該振幅差與被測(cè)電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)成正比，因此可以利用振幅差來(lái)檢測(cè)磁環(huán)中所通過(guò)的電流。
結(jié)語(yǔ)：如同TypeAC型逐漸被TypeA型所替代，人們對(duì)安全漏電流檢測(cè)要求規(guī)范日益提高，同時(shí)隨著儲(chǔ)能等一系列直流系統(tǒng)的增加，TypeB型漏電檢測(cè)已經(jīng)是大勢(shì)所趨。
Magtron是All Programamble PGA Sensor、磁電傳感SoC的全球領(lǐng)先企業(yè)，致力于實(shí)現(xiàn)新一代更智能的、高功率密度和定制化的磁電傳感系統(tǒng)方案。在整個(gè)行業(yè)向工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)和傳感智能化的大趨勢(shì)推動(dòng)下，Magtron的創(chuàng)新技術(shù)Quadcore，RCMU，iShunt等創(chuàng)新技術(shù)使得磁電傳感，特別是電流傳感器應(yīng)用既高度集成易用，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率密度化，也首次實(shí)現(xiàn)傳感器高速軟件化。
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