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摘要：未来电动汽车充电系统将面临不同的用户和多样化的服务模式需求。本文介绍了电动汽车充电桩常见的保护类型，我们提出了交流充电桩与直流充电桩在电动汽车充电桩防触电保护措施。
关键词：电动汽车;充电桩;防触电保护措施
一、前言
随着中国电动汽车生产的快速增长，充电设施的布局计划越来越清晰，社会资本的投资也在增加。作为能源互联网的重要入口之一，互联网+充电设施市场迅速兴起，互联网对人们生活方式的影响日益加深。未来电动汽车充电系统将面临不同的用户和多样化的服务模式需求。电气控制部分是随着充电技术（如高频软交换技术、快速充电技术、无线充电技术）的发展而发展起来的。动力电池技术的发展与此密切相关。本文将研究电动汽车充电桩的防触电保护措施。
二、电动汽车充电桩常见的保护类型
电动汽车具有较强的环保性，以电池为驱动力，可有效缓解能源危机，弥补传统汽油车的缺陷与不足。但是，当电动汽车电能不足时需要通过装置进行充电，以实现汽车的循环使用。与家用电器相比，电动汽车的电流与功率相对较大，主要设置在公共场所，在充电桩的设置方面应与IEC标准与国家相关标准相符合，并进行多样化的保护。
（1）漏电保护。通常情况下，在操作时如若手法不当很容易产生漏电事故，较小的电流虽然短时间内不会产生明显反应，但若长此以往，势必会影响人体安全。漏电保护装置可对剩余电流进行回收，如若电流量较大无法回收，则会将电流切断，保障人体与设备安全;（2）过流保护。大部分电子设备均有额定电流，当电流大小超过额定数值时，设备很可能被烧坏，因此需要进行过流保护。当电流大小超过设定数值时，自动断电，使设备主板与芯片得到保护，避免出现设备故障;（3）过压保护。主要针对电动汽车的充电桩线路进行保护，当电压数值超过额定值时，应立即控制电压值或者直接切断电源，较为常见的过压器件为二极管、放电管、压敏电阻等，充电桩生产厂家可根据产品的防护等级进行选型;（4）防雷击保护。对于露天电动汽车来说，设置防雷击保护十分必要，当电力回路受到外界干扰后，很容易在较短时间内产生尖峰电流，此时保护器将瞬时导通分流，防止浪涌对回路内设备产生不良影响;对于户外充电桩来说，雷击浪涌防护主要采用陶瓷气体，并将TVS二极管接入其中，以此方式将残压释放出去。
三、电动汽车充电桩防触电保护措施
根据防触电保护要求，充电桩不可存在外露情况，以免带电体对人体安全构成威胁。当充电桩与电动汽车电源处于断开状态时，可接触的金属导体之间、导体与地之间的电压不超过30V，直流电不超过60V，储存能量不超过20J，如若超过以上数值，则需要在明显处予以警告。当电动汽车、充电桩、电源均处于断开状态时，可触及的金属部件内存储的能量为：2-6E=0.5CU·10式中，E代表的是能量，单位为J;C代表的是电容量，单位为mF;U代表的是电压，单位为V;充电桩的运行必须与电动汽车相连接，因此不但要确保桩体防触电措施良好，还要做好电动汽车安全检测工作，一旦汽车绝缘体受损，应立即将电源切断。因此，当充电电缆与汽车充电接口相连接后，应确定二者有效连接，并对车辆接地线是否与桩体接地保护相连进行检查。充电桩可分为直流和交流两种类型，本文分别对充电桩运行中的防触电保护进行分析和研究。
1.交流充电桩
当桩体与汽车连接后，由于桩体连接器中的电阻进入电路，使测试点1中的电压数值发生改变，根据电压变化情况可对桩体与汽车的连接情况进行判断，只有二者充分结合，才可使车辆成功充电。S3的主要作用在于避免车辆与桩体间的连接意外断开;S3属于常闭开关，当连接正常时，R7处于短路状态，当连接断开后，S3与连接器组合起来，需要将S3断开，此时R7便以并联的形式存在于电路中，当测点1中的电压数值发生改变后，可根据电路中电压情况对桩体与汽车间的连接状态进行检测，在插座脱离之前及时将电流切断，以免被带电体误伤。
在弱电与强电线路中，要求线路必须为安全电压供电，从根本上降低绝缘失效、触电事故发生的可能。在充电过程中，不但要考虑到充电桩电击防护水平，还要有效预防车辆电击情况，做好电路的控制与指导工作显得十分必要。当接电线处于断开情况时，根据充电桩标准应在100ms内将电源断开，还应对接地连续性加以重视，如若失去连续性，车辆相当于失去等电位连接效果，当汽车内部电气绝缘失效后，故障电压便会全部体现到金属车架中，使电源回路被切断，使用者的生命安全将受到严重威胁。对于交流电桩来说，在标准中规定其在应用中必须配置漏电保护器，充电线路为供电装置—布线—充电桩—电缆—汽车，该电路营造出有利的漏电保护环境，当充电桩绝缘失效后，金属外壳上的电流将通过地线进入电源，此时漏电保护器将会对剩余电流量进行检测，如若电流量超过30mA，则自动切断电源，在未发生点击事件之前，提早将故障电流切断，以免发生大的故障与后果。
2.直流充电桩
此类充电桩又可分为隔离直流与非隔离直流两种，前者是指输出电路与电源交流侧基本绝缘，当前充电桩的安全标准主要针对此类桩体，在标准中提出必须采用自动切断电源的保护措施，并要求其与交
流电源中的A型保护器兼容。在防触电保护方面，除了要与相关检查标准相符合，还应在充电前对绝缘电阻进行检测，要求电阻R超过100Ω/V*U，式中U代表的是充电桩中的额定电压，直流充电桩如下图1所示。
在图1中，R1充电机控制器，S为开关，K0为接触器，T为隔离变压器;K1和K2均为直流供电接触器;当连接器与汽车插座相连接时，可开启位置检测功能，检测点2的电压从12V降低到6V，确定连接器已经成功插入。当工作人员对控制器设置完毕后，控制装置可通过检测点电压数值判断插座与连机器是否正确连接，例如，第一个监测点的电压数值为4V，说明接口已经成功连接。只有将电动汽车与充电桩有效连接后，控制器才可启动，进而进行充电，并在充电中有效预防电击情况发生。
在防电击保护方面，交流侧遵循充电桩的基本要求，将桩体金属外壳与大地相连，当出现故障时可以自动断电。从上图1可知，直流+、-与地面之间跨接，可准确检测直流端绝缘情况。当直流电经过隔离变压器输出后，电路与大地之间形成IT系统，当绝缘故障发生时，在隔离作用下直流段与地面间无法形成回路，使电流故障难以放大，无法开启漏电保护因此故障电流量较小，如若没有有效监测，这一故障便会始终存在于电路之中，成为潜在的安全风险。因此，在车辆充电之前，应对绝缘电阻进行监测，确保数值超过恒定值，否则禁止充电。当车辆充电时发生异常情况时，如过电流、接地泄漏等等，应立即采用紧急终止的方式保障安全。
四、结语
综上所述，在电动汽车应用中，应做好车辆与充电桩的双重防触电保护工作，严格按照充电装置安全标准中的内容进行防护，针对直流与交流两种类型的充电桩进行分析，在电气装置设计与安装方面下功夫，实现多一重的安全保障，有效以免漏电、绝缘失效等情況发生，使新能源技术在社会生产生活中得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1]世界第1座风力发电的电动汽车充电桩建成[J].电力系统自动化，2012，36（19）：121-121.
[2]汤佩文.基于V2G技术的电动汽车充电桩双向功率变换器控制策略的研究[D].南京师范大学，2018.
[3]段庆，孙云莲，张笑迪等.电动汽车充电桩选址定容方法[J].电力系统保护与控制，2017，45（12）：88-93.
[4]张娟，杜欣慧.电动汽车充电桩设施网合理规划研究[J].计算机仿真，2017，34（10）：136-139，423.
关键词：电动汽车;充电桩;防触电保护措施
一、前言
随着中国电动汽车生产的快速增长，充电设施的布局计划越来越清晰，社会资本的投资也在增加。作为能源互联网的重要入口之一，互联网+充电设施市场迅速兴起，互联网对人们生活方式的影响日益加深。未来电动汽车充电系统将面临不同的用户和多样化的服务模式需求。电气控制部分是随着充电技术（如高频软交换技术、快速充电技术、无线充电技术）的发展而发展起来的。动力电池技术的发展与此密切相关。本文将研究电动汽车充电桩的防触电保护措施。
二、电动汽车充电桩常见的保护类型
电动汽车具有较强的环保性，以电池为驱动力，可有效缓解能源危机，弥补传统汽油车的缺陷与不足。但是，当电动汽车电能不足时需要通过装置进行充电，以实现汽车的循环使用。与家用电器相比，电动汽车的电流与功率相对较大，主要设置在公共场所，在充电桩的设置方面应与IEC标准与国家相关标准相符合，并进行多样化的保护。
（1）漏电保护。通常情况下，在操作时如若手法不当很容易产生漏电事故，较小的电流虽然短时间内不会产生明显反应，但若长此以往，势必会影响人体安全。漏电保护装置可对剩余电流进行回收，如若电流量较大无法回收，则会将电流切断，保障人体与设备安全;（2）过流保护。大部分电子设备均有额定电流，当电流大小超过额定数值时，设备很可能被烧坏，因此需要进行过流保护。当电流大小超过设定数值时，自动断电，使设备主板与芯片得到保护，避免出现设备故障;（3）过压保护。主要针对电动汽车的充电桩线路进行保护，当电压数值超过额定值时，应立即控制电压值或者直接切断电源，较为常见的过压器件为二极管、放电管、压敏电阻等，充电桩生产厂家可根据产品的防护等级进行选型;（4）防雷击保护。对于露天电动汽车来说，设置防雷击保护十分必要，当电力回路受到外界干扰后，很容易在较短时间内产生尖峰电流，此时保护器将瞬时导通分流，防止浪涌对回路内设备产生不良影响;对于户外充电桩来说，雷击浪涌防护主要采用陶瓷气体，并将TVS二极管接入其中，以此方式将残压释放出去。
三、电动汽车充电桩防触电保护措施
根据防触电保护要求，充电桩不可存在外露情况，以免带电体对人体安全构成威胁。当充电桩与电动汽车电源处于断开状态时，可接触的金属导体之间、导体与地之间的电压不超过30V，直流电不超过60V，储存能量不超过20J，如若超过以上数值，则需要在明显处予以警告。当电动汽车、充电桩、电源均处于断开状态时，可触及的金属部件内存储的能量为：2-6E=0.5CU·10式中，E代表的是能量，单位为J;C代表的是电容量，单位为mF;U代表的是电压，单位为V;充电桩的运行必须与电动汽车相连接，因此不但要确保桩体防触电措施良好，还要做好电动汽车安全检测工作，一旦汽车绝缘体受损，应立即将电源切断。因此，当充电电缆与汽车充电接口相连接后，应确定二者有效连接，并对车辆接地线是否与桩体接地保护相连进行检查。充电桩可分为直流和交流两种类型，本文分别对充电桩运行中的防触电保护进行分析和研究。
1.交流充电桩
当桩体与汽车连接后，由于桩体连接器中的电阻进入电路，使测试点1中的电压数值发生改变，根据电压变化情况可对桩体与汽车的连接情况进行判断，只有二者充分结合，才可使车辆成功充电。S3的主要作用在于避免车辆与桩体间的连接意外断开;S3属于常闭开关，当连接正常时，R7处于短路状态，当连接断开后，S3与连接器组合起来，需要将S3断开，此时R7便以并联的形式存在于电路中，当测点1中的电压数值发生改变后，可根据电路中电压情况对桩体与汽车间的连接状态进行检测，在插座脱离之前及时将电流切断，以免被带电体误伤。
在弱电与强电线路中，要求线路必须为安全电压供电，从根本上降低绝缘失效、触电事故发生的可能。在充电过程中，不但要考虑到充电桩电击防护水平，还要有效预防车辆电击情况，做好电路的控制与指导工作显得十分必要。当接电线处于断开情况时，根据充电桩标准应在100ms内将电源断开，还应对接地连续性加以重视，如若失去连续性，车辆相当于失去等电位连接效果，当汽车内部电气绝缘失效后，故障电压便会全部体现到金属车架中，使电源回路被切断，使用者的生命安全将受到严重威胁。对于交流电桩来说，在标准中规定其在应用中必须配置漏电保护器，充电线路为供电装置—布线—充电桩—电缆—汽车，该电路营造出有利的漏电保护环境，当充电桩绝缘失效后，金属外壳上的电流将通过地线进入电源，此时漏电保护器将会对剩余电流量进行检测，如若电流量超过30mA，则自动切断电源，在未发生点击事件之前，提早将故障电流切断，以免发生大的故障与后果。
2.直流充电桩
此类充电桩又可分为隔离直流与非隔离直流两种，前者是指输出电路与电源交流侧基本绝缘，当前充电桩的安全标准主要针对此类桩体，在标准中提出必须采用自动切断电源的保护措施，并要求其与交
流电源中的A型保护器兼容。在防触电保护方面，除了要与相关检查标准相符合，还应在充电前对绝缘电阻进行检测，要求电阻R超过100Ω/V*U，式中U代表的是充电桩中的额定电压，直流充电桩如下图1所示。
在图1中，R1充电机控制器，S为开关，K0为接触器，T为隔离变压器;K1和K2均为直流供电接触器;当连接器与汽车插座相连接时，可开启位置检测功能，检测点2的电压从12V降低到6V，确定连接器已经成功插入。当工作人员对控制器设置完毕后，控制装置可通过检测点电压数值判断插座与连机器是否正确连接，例如，第一个监测点的电压数值为4V，说明接口已经成功连接。只有将电动汽车与充电桩有效连接后，控制器才可启动，进而进行充电，并在充电中有效预防电击情况发生。
在防电击保护方面，交流侧遵循充电桩的基本要求，将桩体金属外壳与大地相连，当出现故障时可以自动断电。从上图1可知，直流+、-与地面之间跨接，可准确检测直流端绝缘情况。当直流电经过隔离变压器输出后，电路与大地之间形成IT系统，当绝缘故障发生时，在隔离作用下直流段与地面间无法形成回路，使电流故障难以放大，无法开启漏电保护因此故障电流量较小，如若没有有效监测，这一故障便会始终存在于电路之中，成为潜在的安全风险。因此，在车辆充电之前，应对绝缘电阻进行监测，确保数值超过恒定值，否则禁止充电。当车辆充电时发生异常情况时，如过电流、接地泄漏等等，应立即采用紧急终止的方式保障安全。
四、结语
综上所述，在电动汽车应用中，应做好车辆与充电桩的双重防触电保护工作，严格按照充电装置安全标准中的内容进行防护，针对直流与交流两种类型的充电桩进行分析，在电气装置设计与安装方面下功夫，实现多一重的安全保障，有效以免漏电、绝缘失效等情況发生，使新能源技术在社会生产生活中得到更加广泛的应用。
参考文献：
[1]世界第1座风力发电的电动汽车充电桩建成[J].电力系统自动化，2012，36（19）：121-121.
[2]汤佩文.基于V2G技术的电动汽车充电桩双向功率变换器控制策略的研究[D].南京师范大学，2018.
[3]段庆，孙云莲，张笑迪等.电动汽车充电桩选址定容方法[J].电力系统保护与控制，2017，45（12）：88-93.
[4]张娟，杜欣慧.电动汽车充电桩设施网合理规划研究[J].计算机仿真，2017，34（10）：136-139，423.