电动汽车充电的“电流+漏电流”双重智能电量检测方案

2024-05-31 17:22:03 浙江巨磁智能技术有限公司 浏览次数 81


一、 当前电动汽车交流桩和随车充市场规模






据中国充电联盟最新发布的数据,截至2024年4月,全国充电基础设施总量已累计达到961.3万台,相比去年同期增长了57.8%。其中,随车充电设施占据显著位置,数量达到663.7万台,同比增长63.2%;而公共充电桩则共计297.7万台,同比增长47.0%,包括直流充电桩131.5万台和交流充电桩166.1万台。目前,桩车增量比维持在1:2.5,表明,充电基础设施建设能够基本满足新能源汽车的快速发展。

交流桩由于其成本较低的特点,适用于家庭、小区等场所,市场规模有望进一步扩大。随车充作为新能源汽车的重要配套设施,具有便携、灵活等特点,可以满足用户在多种场景下的充电需求,随着新能源汽车的普及,其市场规模也在快速增长。未来,随着新能源汽车市场的不断发展,电动汽车交流桩和随车充市场规模将持续扩大。

图1  国内近12月公共桩和随车桩保有量

二、电动汽车欧标与新国标充电桩市场需求分析



1、欧标充电桩的市场需求  



2023年,欧洲电动车销量占新车总销量的16%;欧盟委员会的目标是到2035年达到95%以上。据欧盟委员会估计,到2030年,欧盟的纯电动汽车保有量将达到3000万辆,并建成350万个充电站以支持汽车产业电气化的需求,以实现乘用车55%的二氧化碳减排目标。

为实现上述减排目标,欧洲在未来七年内需要安装近290万个公共充电桩,这相当于每年需要安装41万个,每周安装7900个充电桩。然而,从ACEA的报告来看,尽管从2017年至2023年,欧洲电动汽车的销量增加了18倍以上,但公共充电桩的数量仅增长至2017年的6倍,这表明在充电桩建设方面还需加大投入和加快进度。

截至2023年底,欧盟的充电桩与电动汽车的比例严重失衡,一个快速充电桩需要供应29辆纯电动车,或53辆混动和电车使用。这种车桩比的严重不足,推动了对充电基础设施的需求。

欧洲充电桩中直流和交流比例约为1:7,主要是快充建设成本高;二是欧洲消费者偏好采用私人或工作场所提供的慢充充电桩。根据欧洲公共充电桩的高速增长趋势、交流桩的主导地位以及全球充电桩市场的整体情况,可以推断欧洲电动汽车交流桩在全球公共充电桩市场中占有相当大的一部分比例。该比例将随着欧洲新能源汽车保有量的持续增长和充电基础设施的持续建设而进一步提高。

图2  2023年欧洲电动汽车和充电桩数量



2、新国标充电桩市场需求的市场需求    



电动汽车充电桩国家标准GB/T 18487.1-2023于2024年4月1日正式实施,其中针对于充电设施剩余电流保护器要求如图3所示。新标准充分借鉴了国际先进经验和技术标准,与国际标准保持了高度的一致性。同时,新标准也结合了我国电动汽车充电桩技术的实际情况和发展需求,提出了具有中国特色的技术要求。这种国际标准和国内标准的协同推进,有助于提升我国电动汽车充电桩技术的国际竞争力,推动全球电动汽车充电桩技术的发展。

图3  GB/T 18487.1-2023充电设施剩余电流保护器要求


新国标GB/T 18487.1-2023中

针对剩余电流保护要求主要有以下几点:


(1)剩余电流保护器的升级


i.新标准将剩余的电流保护要求从2015版标准的A型剩余电流保护升级到了至少为A型且直流6mA及以上的平滑直流剩余电流保护,即所谓的“A+6”方案。各类型剩余电流波形如图4所示。

ii.新标准中对剩余电流保护的要求对标了IEC国际标准,使得国标漏电与欧标的漏电要求保持了一致。

图4  各类型剩余电流波形


(2)直流充电桩的额外要求


i. 新标准对于直流充电桩在交流侧主回路和控制电流交流回路的剩余电流保护进行了具体要求,与交流设备的漏电保护要求一致。

ii. 但此项并非直流桩的强制要求,在直流桩有足够的加强电气防护措施的前提下,可不配备特定的剩余电流保护模块。


(3)对小于20KW直流桩的特殊考虑


考虑到小直流桩的体积限制,对于小于20KW的直流桩,在外部供电输入侧安装符合要求的剩余电流保护器(RCD)。


(4)其他方面的优化


i.提高了充电桩的兼容性和可扩展性,支持更多的充电接口和充电协议。

ii.加强了对充电桩的安全性能要求,提出了更加严格的安全防护措施。

iii.增加了对充电桩的能效要求,鼓励采用更加高效、节能的充电技术。


通过上述要求,GB/T 18487.1-2023新标准在电动汽车充电桩的剩余电流保护方面进行了全面升级和优化,旨在提高充电设施的安全性和可靠性,为电动汽车的普及和应用提供有力支持。

近年来,中国充电桩市场增长迅速,2022年市场规模达372亿元,同比增长69.1%;2023年市场规模达431亿元。据中商产业研究院预测,2024年市场规模将达517亿元,预计至2026年将接近800亿元,如图5所示。新国标推动的超级快充技术将升级充电桩,满足快速充电需求,刺激市场增长。新国标同时纳入现存直流快充接口与超级快充接口,市场将决定未来充电标准,促进市场多样化和创新。

图5  近5年国内充电桩市场规模及预测


三、现有Type A+6mA DC充电桩漏电检测方案的多种模式解析



国际电工委员会在《IEC 61851-1 -2017》电动汽车传导充电系统 第1部分通用要求中,定义了四种充电模式如下:

1) 模式一:普通插头(已禁用)

2) 模式二:便携式充电盒( IC-CPD )

3) 模式三:交流充电桩/wall box(墙盒)

4) 模式四:直流充电桩

图6  电动汽车充电模式


众所周知,漏电流传感器在充电桩中起到了至关重要的作用,它不仅能够实时监测漏电流情况,预防电击事故的发生,还能提高设备的可靠性和使用寿命,确保充电桩系统的安全运行。目前我们巨磁智能电流及漏电流传感器可提供多种形式的安装方案,如板载式、穿线式、客户定制等形式,方便客户安装配置。以下便是巨磁智能在电动汽车充电桩领域剩余电流检测的相关产品及安装方案:


(1)RCMU101SM1系列剩余电流传感器:


具有全球首家独创Self-Check自检功能,其23mm的高度可以使功率密度大幅提升,模块化设计,PCB插件安装方式,使用便捷。目前已广泛应用于欧标、美标和新国标的电动汽车充电设施模式二随车充IC-CPD)、模式三交流充电桩剩余电流保护。


(2)RCMU101SM3系列剩余电流传感器:


 基于Magtron iFluxgate@技术,核心处理芯片采用自主研发的SoC,产品开关量输出、全功率段覆盖、欧美标全系认证齐全,具有可靠的固定引脚,采用PCB板载形式方便客户安装。


(3)RCMU101SN-E-D1系列剩余电流传感器:


产品采用磁通门技术,集成自检功能、高低电平信号输出,符合 Type A+6 DC 或 Type B 剩余电流保护要求

IEC61851/IEC62752/IEC62955/UL2231全系认证齐全。我们磁通门系列产品,不但能在性能上完美满足要求,同时创新式的开发了行业内第一款RCMU101SN-E-D1系列,卧式穿孔漏电流传感器系列,极大程度方便了客户安装使用和空间利用。

图7  MAGTRON 剩余电流检测传感器系列


巨磁智能产品涵盖从毫安级漏电流到安培级电流检测,全系列产品可满足客户多样化的需求巨磁智能提供的电流及漏电流检测解决方案,适用于光伏、储能、充电桩等多种场景,包括直流侧(DC侧)、MPPT侧、逆变侧、光伏漏电流、电池充放电和充电桩漏电保护等系统,且产品在客户端已实现大批量生产及应用。以下则是我们巨磁智能在充电桩领域的应用案例,如图8所示。

图8  MAGTRON产品在充电桩领域的应用案例


四、MAGTRON“电流+漏电流”一体式电量检测方案



浙江巨磁智能技术有限公司专注于新能源电车充电相关漏电保护及研究多年,深耕海内外充电桩漏电流传感器领域。针对充电桩新国标GB/T 18487.1-2023推出了最新一代“电流+漏电流”一体式RUMU101SM8系列传感器,模块适配漏电保护包含欧标/新国标Type A+6mA DC,适配美标CCID-20/CCID-5,满足额定40A原边电流,完美符合各国保护标准。

MAGTRON RUMU101SM8系列产品适用于高压、大电流等环境,可靠性高,由于其坚固和耐用的设计,传感器可以在各种环境条件下稳定运行,无论是高温还是低温,干燥还是潮湿。此外,由于其较长的使用寿命和较低的故障率,使得RCMU101SM8系列电流+漏电流”一体式传感器成为需要长时间运行和高度可靠的理想选择。

图9  MAGTRON RUMU101SM8系列“电流+漏电流”传感器


巨磁智能是一家充满活力和创新精神的企业,拥有一支高素质的研发团队和管理团队,秉承“创新、品质、服务”的经营理念,不断推陈出新,产品和技术服务得到了广泛的应用和认可,同时产品通过了莱茵、南德、德凯、SGS 、UL 等权威机构的认证。公司通过不断的技术创新和市场拓展,赢得了客户的信任和好评,建立了良好的品牌形象和市场口碑。

(著作权归巨磁智能公司所有,如需转载请注明出处)



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