2021年11月15日，拜登簽署了總額約1.2萬(wàn)億美元的《基礎(chǔ)設(shè)施投資和就業(yè)法案》，該法案旨在推動(dòng)到2030年為止在美國(guó)安裝500,000個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電站。這也將為國(guó)內(nèi)充電樁廠商帶來(lái)一波出口機(jī)會(huì)。
由于北美和國(guó)內(nèi)的電網(wǎng)系統(tǒng)存在非常大的差別，也使得充電模式二（ICCPD）和充電模式三（AC Charger /Wall-Box）的標(biāo)準(zhǔn)與歐標(biāo)（IEC61851、IEC62752和IEC62955）和中國(guó)國(guó)標(biāo)（GB/T 18487.1）完全不一樣。其中美標(biāo)（UL2231）對(duì)漏電流保護(hù)部分的要求與國(guó)標(biāo)（GB/T 18487.1）和歐標(biāo)（IEC61851、IEC62752和IEC62955）存在非常大的差異。這次，我們來(lái)一起簡(jiǎn)單梳理一下美標(biāo)（UL2231）對(duì)漏電流保護(hù)要求。
UL 2231-2 《Personnel Protection Systems for Electric Vehicle (EV) Supply Circuits: Particular Requirements for Protection Devices for Use in Charging Systems》 中描述了對(duì)漏電流的保護(hù)要求和測(cè)試方法。
而在確定漏電流保護(hù)要求之前，需先查看UL 2231-1 《Personnel Protection Systems for Electric Vehicle (EV) Supply Circuits: General Requirements》，其中中對(duì)接地系統(tǒng)的保護(hù)要求進(jìn)行了劃分，不同電壓等級(jí)有不同的要求，也帶來(lái)了不同的漏電流保護(hù)要求，如Table 2中的這個(gè)表格：
漏電保護(hù)類(lèi)型主要分為CCID5和CCID20，根據(jù)電壓等級(jí)，配合基本絕緣、雙重絕緣加強(qiáng)絕緣，以及是否具備接地監(jiān)測(cè)功能、是否中性線接地來(lái)進(jìn)行選擇漏電保護(hù)是CCID5 還是CCID20。CCID的跳脫閾值可參考UL2231-2中Table4~5兩個(gè)表格，如下圖：
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，CCID5對(duì)交流漏電的保護(hù)范圍是5±1mA，直流是30mA，同時(shí)對(duì)DC+AC混合漏電流以及高頻都有保護(hù)，而CCID20對(duì)交流漏電保護(hù)范圍是15~20mA，直流是40X1.414=56.56mA，同樣也對(duì)混合漏電流和高頻漏電都有保護(hù)。和歐標(biāo)中的B型漏電保護(hù)類(lèi)似，都需對(duì)各種復(fù)雜漏電進(jìn)行保護(hù)，也都考慮了直流漏電的危害，但是和歐標(biāo)又有很大區(qū)別，我們知道歐標(biāo)中有一個(gè)直流6mA的保護(hù)要求，是對(duì)于磁保護(hù)的要求，防止直流漏電對(duì)充電系統(tǒng)中其他根據(jù)互感原理進(jìn)行漏電保護(hù)的裝置造成直流偏磁效應(yīng)從而導(dǎo)致保護(hù)失效。UL2231中直流漏電的保護(hù)閾值都大于交流，顯然關(guān)注重點(diǎn)是直流直接對(duì)人體造成的傷害。
我們都知道漏電流的危害和電流能量大小相關(guān)，而能量由漏電流持續(xù)時(shí)間和大小決定，一般測(cè)試漏電功能是否可靠也是從脫扣電流大小和脫扣電流時(shí)間兩方面來(lái)確定的。
對(duì)于脫扣電流大小，純直流和純交流比較好理解，在Table 4~5中已經(jīng)給出了閾值。
而DC+AC的混合漏電流，UL2231在Figure 6中給出了不同DC含量下的脫扣閾值，如下圖：
橫坐標(biāo)是直流含量大小，縱坐標(biāo)是AC&DC混合漏電流大?。ǚ逯担?，并且也給出了起始點(diǎn)和終點(diǎn)的坐標(biāo)值，從而可以得知AC和DC的混合比例。
對(duì)于AC＞60Hz 的高頻漏電流閾值，如果是CCID5,根據(jù)Table 4是5XFF but not greater than 70，F(xiàn)F系數(shù)需查看Figure 7,如下圖所示，橫坐標(biāo)是頻率，縱坐標(biāo)是FF系數(shù)。
而如果是CCID20，閾值是20XRatio，Ratio系數(shù)由Figure 8確定，如下圖：
對(duì)于擬用于具有多個(gè)頻率的電源電路的CCID型設(shè)備的允許脫扣閾值應(yīng)通過(guò)將電源應(yīng)用于Figure 9所示的電路來(lái)確定。頻率因數(shù)是通過(guò)將V-in值除以測(cè)量的V-OUT值來(lái)確定，如果是CCID5，閾值就是5XFF，如果是CCID20，則閾值就是20XRatio。
對(duì)于脫扣時(shí)間的確定，UL2231在Table 6中給出了公式：
與歐標(biāo)給出了詳細(xì)的測(cè)試模型不同，UL2231也給出了測(cè)試模型，但并沒(méi)有包括所有要求的內(nèi)容。我們可以看到，在Figure 10中，給出了一個(gè)測(cè)試模型，如下圖所示：
該圖顯示，接地故障測(cè)試是通過(guò)在負(fù)載側(cè)引出一個(gè)電阻到接地端，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻大小來(lái)模擬不同大小的漏電流。這個(gè)測(cè)試模型似乎只能考察純交流漏電流的保護(hù)，因?yàn)榻涣鞒潆娫O(shè)備是交流輸出的。而理論上，如果要對(duì)直流和各種不同頻率進(jìn)行測(cè)試，需要設(shè)計(jì)不同的電路來(lái)進(jìn)行。
通過(guò)對(duì)美標(biāo)漏電標(biāo)準(zhǔn)的簡(jiǎn)單分析，可以看到美標(biāo)的漏電流要求相對(duì)歐標(biāo)來(lái)說(shuō)區(qū)別是非常大的。
作為全球領(lǐng)先的漏電流保護(hù)方案供應(yīng)商，MAGTRON在一些實(shí)際的應(yīng)用案例中發(fā)現(xiàn)，不同的認(rèn)證機(jī)構(gòu)對(duì)于美標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)解讀和測(cè)試方法也并不完全一樣，MAGTRON可提供傳感器級(jí)別的美標(biāo)漏電流保護(hù)解決方案，配合客戶完成美標(biāo)充電樁的認(rèn)證。
