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電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的剩余電流傳感器

發(fā)布時(shí)間:2024-08-20 責(zé)任編輯:lina

【導(dǎo)讀】電氣故障保護(hù)是全球化的大趨勢(shì),接地故障斷路器與剩余電流流檢測(cè)傳感器能有效避免電擊事件發(fā)生,專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電流傳感器可以檢測(cè)毫安級(jí)別的交流與直流接地電流,從而用來(lái)判斷是否會(huì)對(duì)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(cè)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(cè)方案參考。

電氣故障保護(hù)是全球化的大趨勢(shì),接地故障斷路器與剩余電流流檢測(cè)傳感器能有效避免電擊事件發(fā)生,專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的電流傳感器可以檢測(cè)毫安級(jí)別的交流與直流接地電流,從而用來(lái)判斷是否會(huì)對(duì)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(cè)該漏電流可以判斷觸電或絕緣擊穿的事件。


電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的剩余電流傳感器


電工基礎(chǔ)知識(shí)里面有關(guān)于危害電流的介紹

我們?nèi)梭w內(nèi)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(nèi)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(xiǎn)。

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(duì)人來(lái)說(shuō)是不會(huì)有危險(xiǎn)的,例如打火機(jī)的電子點(diǎn)火器、(小功率)特斯拉線圈的高壓電弧等。

人體是電的良導(dǎo)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(rèn)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(dāng)電流達(dá)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(zhǎng)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(xiǎn)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(nèi),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(diào)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(dāng)電流持續(xù)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(dāng)電流持續(xù)時(shí)間短于搏動(dòng)周期時(shí),人的室顫電流約為數(shù)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(dāng)通過(guò)人體的交流電流達(dá)到100mA時(shí),如果通過(guò)時(shí)間達(dá)到1s,就足以使人致命。


電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的剩余電流傳感器


GB18478.1電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電系統(tǒng)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(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)插頭與插座,能量傳輸過(guò)程中應(yīng)采用單相交流供電,且不允許超過(guò)8A/250Vac,該模式只有線纜與接頭,中間沒(méi)有任何的保護(hù)與控制盒,該模式不應(yīng)使用對(duì)電動(dòng)汽車(chē)充電。

模式2:

充電系統(tǒng)使用標(biāo)準(zhǔn)插頭與插座,能量傳輸過(guò)程中應(yīng)采用單相交流供電,從標(biāo)準(zhǔn)插座到電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)提供保護(hù)接地導(dǎo)體,且應(yīng)具備剩余電流保護(hù)與過(guò)流保護(hù)功能,即常見(jiàn)的便攜式充電盒,國(guó)內(nèi)一般220Vac,10/16A。

模式3:

應(yīng)用于連接到交流電網(wǎng)的供電設(shè)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(shè)備上安裝專(zhuān)用保護(hù)裝置,應(yīng)具備剩余電流保護(hù)功能,該模式與模式2的區(qū)別在于充電設(shè)備連接的是專(zhuān)用交流供電設(shè)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(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)連接到直流供電設(shè)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(dá)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(dāng)前市場(chǎng)量產(chǎn)的電動(dòng)汽車(chē)大多數(shù)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(nèi)。

IEC61851-1電動(dòng)汽車(chē)傳導(dǎo)充電系統(tǒng)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(fù),其中的區(qū)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。


電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的剩余電流傳感器


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;相線與中性線或相線與地線中點(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(xiàn)型,另觸發(fā)條件為正弦剩余電流達(dá)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(duì)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(cè),通過(guò)采集微小的交直流分量產(chǎn)生的磁場(chǎng)信號(hào),轉(zhuǎn)換為可以讀取的電壓或電流信號(hào),從而提供給主芯片來(lái)作為一個(gè)絕緣擊穿與觸電保護(hù)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(cè)絕緣與漏電情況,當(dāng)然也有使用剩余電流檢測(cè)裝置的,取決于研發(fā)設(shè)計(jì)。

剩余電流傳感器產(chǎn)品系列

Littelfuse收購(gòu)了Western Automation,從而擴(kuò)充了漏電檢測(cè)產(chǎn)品線,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(hù),充電槍上需要微動(dòng)開(kāi)關(guān)作為插拔槍位置檢測(cè),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(dāng)?shù)丶夹g(shù)支持。


電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的剩余電流傳感器




電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的剩余電流傳感器




電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的剩余電流傳感器




電動(dòng)汽車(chē)應(yīng)用的剩余電流傳感器

 

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