淺聊用于充電樁的B型剩余電流保護器的設計

張繼冬

安科瑞電氣股份有限公司上海嘉定201801

摘要： 隨著電動汽車的快速發展，充電樁的需求日益增長。為了確保充電樁的安全運行，B 型剩余電流保護器的設計至關重要。本文詳細探討了用于充電樁的 B 型剩余電流保護器的設計，包括其工作原理、關鍵技術、性能要求以及未來發展趨勢，旨在為提高充電樁的安全性和可靠性提供參考。

四、解決方案

圖1平臺結構圖

充電運營管理平臺是基于物聯網和大數據技術的充電設施管理系統，可以實現對充電樁的監控、調度和管理，提高充電樁的利用率和充電效率，提升用戶的充電體驗和服務質量。用戶可以通過APP或小程序提前預約充電，避免在充電站排隊等待的情況，同時也能為充電站提供更準確的充電需求數據，方便后續的調度和管理。通過平臺可對充電樁的功率、電壓、電流等參數進行實時監控，及時發現和處理充電樁故障和異常情況對充電樁的功率進行控制和管理，確保充電樁在合理的功率范圍內充電，避免對電網造成過大的負荷。

五、安科瑞充電樁云平臺具體的功能

平臺除了對充電樁的監控外，還對充電站的光伏發電系統、儲能系統以及供電系統進行集中監控和統一協調管理，提高充電站的運行可靠性，降低運營成本，平臺系統架構如圖3所示。

圖2充電樁運營管理平臺系統架構

大屏顯示：展示充電站設備統計、使用率排行、運營統計圖表、節碳量統計等數據。

圖3大屏展示界面

站點監控：顯示設備實時狀態、設備列表、設備日志、設備狀態統計等功能。

圖4站點監控界面

設備監控：顯示設備實時信息、配套設備狀態、設備實時曲線、關聯訂單信息、充電功率曲線等。

圖5設備監控界面

運營趨勢統計：顯示運營信息查詢、站點對比曲線、日月年報表、站點對比列表等功能。

圖6運營趨勢界面

收益查詢：提供收益匯總、實際收益報表、收益變化曲線、支付方式占比等功能。

圖7收益查詢界面

故障分析：提供故障匯總、故障狀態餅圖、故障趨勢分析、故障類型餅圖等功能。

圖8故障分析界面

訂單記錄：提供實時/歷史訂單查詢、訂單終止、訂單詳情、訂單導出、運營商應收信息、充電明細、交易流水查詢、充值余額明細等功能。

圖9訂單查詢界面

六、產品選型

安科瑞為廣大用戶提供慢充和快充兩種充電方式，便攜式、壁掛式、落地式等多種類型的充電樁，包含智能7kw/21kw交流充電樁，30kw直流充電樁，60kw/80kw/120kw/180kw直流一體式充電樁來滿足新能源汽車行業快速、經濟、智能運營管理的市場需求。實現對動力電池快速、高效、安全、合理的電量補給，同時為提高公共充電樁的效率和實用性，具有有智能監測：充電樁智能控制器對充電樁具備測量、控制與保護的功能；智能計量：輸出配置智能電能表，進行充電計量，具備完善的通信功能；云平臺：具備連接云平臺的功能，可以實現實時監控，財務報表分析等等；遠程升級：具備完善的通訊功能，可遠程對設備軟件進行升級；保護功能：具備防雷保護、過載保護、短路保護，漏電保護和接地保護等功能；適配車型：滿足國標充電接口，適配所有符合國標的電動汽車，適應不同車型的不同功率。下面是具體產品的型號和技術參數。

七、現場圖片

八、結論

本文給出了用于汽車充電樁的B型剩余電流保護器的一種設計方案，對其原理與磁芯材料進行了分析，結合仿真結果，得到了以下結論：

（1）B型剩余電流保護器是雙磁芯結構，上磁芯及其拓撲結構僅對1000Hz以下正弦交流剩余電流、脈動直流剩余電流的脈動部分以及它們的復合電流作出反應，磁芯在原邊剩余電流有直流成分時不能飽和，宜選擇磁滯回線扁平、高磁導率的材料；下磁芯及其拓撲結構僅對直流剩余電流作出反應，磁芯宜選擇具有高剩磁的非晶或納米晶材料，它們發出的脫扣命令之間是“或”的邏輯關系。

（2）對于反映具有復雜波形的剩余電流，采用整流的方法，避免了對波形的實時識別，通過判斷整流后的電流是否在重疊區內，確定是否發出脫扣信號。

（3）直流剩余電流的檢測采用磁調制技術，將原邊的直流以直流分量的形式反映到副邊激磁電流當中。仿真結果表明，采用高剩磁的非晶磁芯材料，能正確檢測原邊直流剩余電流，提取激磁電流的直流分量與原邊電流換算到副邊的相反數數值相近。

綜上所述，用于汽車充電樁的B型剩余電流保護器的設計就現有技術手段可以實現，但是由于我國在材料研究上稍落后于國際水平，加之部分材料限制對我國的出口，相應的磁芯材料的獲取成為B型剩余電流保護器國產自主化的瓶頸；其次，對磁芯的布線與磁屏蔽方案對B型剩余電流保護器性能的影響也待進一步探究。

參考文獻

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[5]樂零陵，沈瑞昕，葉磊,用于充電樁的B型剩余電流保護器的設計

作者介紹：

張繼冬，男，現任職于安科瑞電氣股份有限公司。