【導讀】電氣故障保護是全球化的大趨勢，接地故障斷路器與剩余電流流檢測傳感器能有效避免電擊事件發(fā)生，專(zhuān)門(mén)設計的電流傳感器可以檢測毫安級別的交流與直流接地電流，從而用來(lái)判斷是否會(huì )對人體產(chǎn)生危害。如下示意圖簡(jiǎn)單描述了人體觸電時(shí)會(huì )有電流經(jīng)過(guò)大地，該不均衡電流即漏電流，通過(guò)檢測該漏電流可以判斷觸電或絕緣擊穿的事件。
本章通過(guò)簡(jiǎn)述漏電流的危害，四種不同的電動(dòng)汽車(chē)充電模式，從而引出適用于不同模式的剩余電流傳感器，以及分享了Western Automation的產(chǎn)品系列作為電流檢測方案參考。
電氣故障保護是全球化的大趨勢，接地故障斷路器與剩余電流流檢測傳感器能有效避免電擊事件發(fā)生，專(zhuān)門(mén)設計的電流傳感器可以檢測毫安級別的交流與直流接地電流，從而用來(lái)判斷是否會(huì )對人體產(chǎn)生危害。如下示意圖簡(jiǎn)單描述了人體觸電時(shí)會(huì )有電流經(jīng)過(guò)大地，該不均衡電流即漏電流，通過(guò)檢測該漏電流可以判斷觸電或絕緣擊穿的事件。
電工基礎知識里面有關(guān)于危害電流的介紹
我們人體內部是有生物電的，我們能動(dòng)，能思考，能呼吸，都是靠生物電的傳遞，若有外部大電流流經(jīng)人體，就會(huì )擾亂我們體內的神經(jīng)傳遞，大電流的發(fā)熱還會(huì )損壞人體組織等，造成生命危險。
電之所以能危害我們的人身安全，主要是在于電流，而不是電壓，若電壓非常高，但其能量很小，電流很小，對人來(lái)說(shuō)是不會(huì )有危險的，例如打火機的電子點(diǎn)火器、（小功率）特斯拉線(xiàn)圈的高壓電弧等。
人體是電的良導體，人體受到電擊后，就會(huì )有電流通過(guò)人體。觸電電流是造成人體傷害的主要原因。觸電電流的大小不同，觸電引起的傷害也會(huì )不同。一般認為，觸電電流從大到小，按照造成傷害大小可分為感覺(jué)電流、擺脫電流、傷害電流和致死電流。
感知電流：是指在一定概率下，電流通過(guò)人體時(shí)能引起任何感覺(jué)的最小電流。當電流達到交流1mA或者直流5mA的時(shí)候，人體就會(huì )有感覺(jué)，接觸部位會(huì )有輕微的麻痹、刺痛感，可能會(huì )引起高墜等二次傷害。概率為50%時(shí)平均感知電流約為11mA，最小為0.5mA，女子約為0.7mA；
擺脫電流：指手握帶電體的人能自行擺脫帶電體的最大電流。人體雖可擺脫帶電體但受接觸帶電體時(shí)間長(cháng)短、年齡體質(zhì)等原因也可昏迷、死亡。通常把擺脫電流視為危險臨界電流，成年男性的平均擺脫電流約為16mA，成年女性的平均擺脫電流約為10.5mA；擺脫概率為99.5%時(shí)，成年男性和成年女性的平均擺脫電流約為9A和6mA。
室顫電流：指在短時(shí)間內，能引起心室顫動(dòng)的最小電流。電流使心室肌各部分不協(xié)調的震動(dòng)，造成致命性心律失常引起心室顫動(dòng)造成血液循環(huán)停止致人死亡。通常把引起心室顫動(dòng)的最小電流作為致命電流界限，當電流持續時(shí)間超過(guò)心臟搏動(dòng)周期時(shí)，人的室顫電流約為50mA，當電流持續時(shí)間短于搏動(dòng)周期時(shí)，人的室顫電流約為數百毫安。通過(guò)人體電流的大小取決于外加電壓和人體電阻。
致死電流：當通過(guò)人體的交流電流達到100mA時(shí)，如果通過(guò)時(shí)間達到1s，就足以使人致命。
GB18478.1電動(dòng)汽車(chē)傳導充電系統第一部分通用要求里面有介紹電動(dòng)汽車(chē)的四種充電模式
模式1：
充電系統使用標準插頭與插座，能量傳輸過(guò)程中應采用單相交流供電，且不允許超過(guò)8A/250Vac，該模式只有線(xiàn)纜與接頭，中間沒(méi)有任何的保護與控制盒，該模式不應使用對電動(dòng)汽車(chē)充電。
模式2：
充電系統使用標準插頭與插座，能量傳輸過(guò)程中應采用單相交流供電，從標準插座到電動(dòng)汽車(chē)應提供保護接地導體，且應具備剩余電流保護與過(guò)流保護功能，即常見(jiàn)的便攜式充電盒，國內一般220Vac,10/16A。
模式3：
應用于連接到交流電網(wǎng)的供電設備將電動(dòng)汽車(chē)與交流電網(wǎng)連接起來(lái)的情況，并且在電動(dòng)汽車(chē)供電設備上安裝專(zhuān)用保護裝置，應具備剩余電流保護功能，該模式與模式2的區別在于充電設備連接的是專(zhuān)用交流供電設備，而非家用交流電網(wǎng)。單相供電一般不大于32A，三相供電不大于63A。
模式4：
應用于電動(dòng)汽車(chē)連接到直流供電設備的情況，該模式即專(zhuān)用的直流快充樁，充電電流大的有達到350A甚至更高，直流電壓也從200V到800V，甚至往1000V方向前進(jìn)，當前市場(chǎng)量產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)大多數還是500V以下，電流250A以下充電為主，模式4已經(jīng)把充電時(shí)間縮短到小時(shí)內。
IEC61851-1電動(dòng)汽車(chē)傳導充電系統第一部分通用要求里面也有介紹電動(dòng)汽車(chē)的四種充電模式
模式的介紹都是一樣的，這里就不多重復，其中的區別主要在于模式1與模式2允許最大電流要更大一些，其中模式1單相電壓250Vac/電流16A最大，三相電480Vac/電流16A最大，模式2單相電壓250Vac/電流32A最大，三相電480Vac/電流32A最大。
剩余電流傳感器類(lèi)型
AC型剩余電流傳感器：觸發(fā)條件為正弦剩余電流下，頻率通常為50/60Hz。
A型剩余電流傳感器：同AC型，另脈動(dòng)直流電流疊加6mA的平滑直流電流。
F型剩余電流傳感器：同A型，另脈動(dòng)直流電流疊加10mA的平滑直流電流；相線(xiàn)與中性線(xiàn)或相線(xiàn)與地線(xiàn)中點(diǎn)產(chǎn)生是正弦剩余電流，50Hz<頻率<1000Hz。
B型剩余電流傳感器：同F型，另觸發(fā)條件為正弦剩余電流達到1000Hz、交流剩余電流疊加平滑直流電流，0.4倍額定剩余電流或10mA，兩者取大值；脈動(dòng)剩余電流疊加平滑直流電流，0.4倍額定剩余電流或10mA，兩者取大值；剩余直流電流來(lái)自于整流電路，例如雙極、三極、四極裝置的相與相雙脈沖橋式連接電路，三極、四極裝置的三脈沖星或六脈沖橋式連接電路；平滑直流電流。
對于模式2與模式3都會(huì )涉及到正弦交流、脈動(dòng)直流以及平滑直流剩余電流，也即常提及的漏電流，由于該分量很小，需要專(zhuān)用的傳感器來(lái)作為檢測，通過(guò)采集微小的交直流分量產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號，轉換為可以讀取的電壓或電流信號，從而提供給主芯片來(lái)作為一個(gè)絕緣擊穿與觸電保護功能。而模式4的直流樁，通常橋式電阻法或諧波注入法來(lái)檢測絕緣與漏電情況，當然也有使用剩余電流檢測裝置的，取決于研發(fā)設計。
剩余電流傳感器產(chǎn)品系列
Littelfuse收購了Western Automation，從而擴充了漏電檢測產(chǎn)品線(xiàn)，具體信息如下，另外交流充電盒里面通常還需要添加壓敏作為雷擊浪涌保護，充電槍上需要微動(dòng)開(kāi)關(guān)作為插拔槍位置檢測，以及固態(tài)繼電器作為握手協(xié)議的開(kāi)關(guān)，Littelfuse有完整的解決方案，感興趣、想更深入了解的可以尋求當地技術(shù)支持。
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