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單位：浙江巨磁智能技術(shù)有限公司 作者：洪行凱 目前，全球電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)正處在快速增長(cháng)中。EV Sales公布的數據顯示，得益于美國、歐洲、尤其是中國市場(chǎng)的優(yōu)異表現，全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量快速增長(cháng)。2020年，全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量創(chuàng )下歷史新高，交付量超過(guò)324萬(wàn)輛，同比漲幅達到43%，延續2019年同比高速增長(cháng)，進(jìn)而全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量在全球汽車(chē)銷(xiāo)量當中的占比達到4.2%。 據IEA報告顯示2021年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量達到660萬(wàn)輛。根據IEA 的一份新報告，今年第一季度，全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量環(huán)比增長(cháng)了75%，達到200萬(wàn)輛。歸功于電動(dòng)汽車(chē)和清潔能源，2022年二氧化碳排放量將大幅減少，在 2021 年翻一番之后，2022年電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量有望占到全球輕型汽車(chē)總銷(xiāo)量的13%。 
資料來(lái)源：EVSales IEA前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 圖 1 2012-2021年全球電動(dòng)汽車(chē)銷(xiāo)量走勢圖 電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)的快速增長(cháng)也帶動(dòng)了公共充電樁市場(chǎng)規模的擴張。從美國市場(chǎng)來(lái)看，盡管公共充電設施隨著(zhù)電動(dòng)汽車(chē)的銷(xiāo)量和保有量的快速提升而快速增長(cháng)，但公共充電樁的增長(cháng)速度遠不及電動(dòng)汽車(chē)規模的提升。IEA數據顯示，美國電動(dòng)汽車(chē)與公共充電樁數量的比例由2015年的12.9：1左右增長(cháng)至2021年的18.2：1。
數據來(lái)源：IEA 前瞻產(chǎn)業(yè)研究院 圖 2 2015-2021年美國電動(dòng)汽車(chē)與公共充電樁比例變化情況 針對充電樁的建設需求，美國政府也出臺了各項政策進(jìn)行支持。2022年2月，拜登政府公布了一項計劃將在五年內撥款近50億美元建造數千座電動(dòng)汽車(chē)充電站，在政府部門(mén)的文件中還指出，美國各州應該優(yōu)先在洲際公路投資，洲際公路每間隔50英里就應該設有充電設施，同時(shí)充電樁離公路距離不應超過(guò)1英里，各州應該努力建設直流充電樁，而且每個(gè)充電站至少要布置4個(gè)充電樁，可以同時(shí)滿(mǎn)足四輛電動(dòng)汽車(chē)的充電需求，充電基礎設施成本的80%由聯(lián)邦政府承擔。 美國在電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施建設方面通常采用財政支持政策以及相關(guān)輔助監管措施。財政支持政策方面，美國計劃在2017至2027年間用于充電設施的建設總投入約為20億美元。在監管政策方面，美國政府強制規定，凡是擁有超過(guò)10個(gè)停車(chē)位的新建或改建的建筑，如果是非住宅建筑則必須至少建有一個(gè)充電樁，且每5個(gè)停車(chē)位必須有一個(gè)停車(chē)位預留電線(xiàn)管道，而如果是住宅建筑則每個(gè)停車(chē)位都必須預留電線(xiàn)管道。此外，為落實(shí)充電基礎設施建設，美國各州積極出臺相關(guān)政策來(lái)支持電動(dòng)汽車(chē)充電基礎設施的建設，如康涅狄格州出臺的HB5510法案以及馬薩諸塞州聯(lián)合交通委員會(huì )通過(guò)的法案等。 相關(guān)企業(yè)也對充電基礎設施建設進(jìn)行了投入。全球租車(chē)巨頭赫茲于2022年9月27日宣布與英國石油公司電動(dòng)汽車(chē)充電業(yè)務(wù)BPPuls簽署諒解備忘錄，將在美國建立一個(gè)充電樁網(wǎng)絡(luò )，在全美各地的赫茲站點(diǎn)安裝數千個(gè)充電樁。兩家公司預計，到今年年底將有大約3000個(gè)充電樁在美國各地的赫茲站點(diǎn)運行。赫茲在美國38個(gè)州的約500個(gè)站點(diǎn)有數千輛電動(dòng)汽車(chē)可供出租。在市場(chǎng)需求和政策支持的雙重刺激下，可以預見(jiàn)美國的電動(dòng)汽車(chē)充電樁市場(chǎng)將出現巨大的增長(cháng)空間。這對國內的相關(guān)廠(chǎng)商而言無(wú)疑是巨大的機會(huì )。但美標的相關(guān)要求則成為了各廠(chǎng)商必須面對的壁壘。尤其是其中作為充電設備安全保障的漏電流保護裝置，必須符合《UL2231 Personnel Protection Systems for Electric Vehicle (EV) Supply Circuits: General Requirement、Particular Requirements for Protection Devices for Use in Charging Systems》、《UL2594 Electric Vehicle Supply Equipment》等要求。 在之前文章中介紹過(guò)《UL2231》標準將漏電流保護類(lèi)型分為CCID5以及CCID20。今天我們就簡(jiǎn)單分析一下《UL2231-2》中對于CCID20漏電流測試的各項要求。 一、CCID20生產(chǎn)線(xiàn)測試 《UL2231-2》 C4中提出在生產(chǎn)管理過(guò)程中，如下圖所示漏電流測試要求漏電流值為15~20mA，動(dòng)作觸發(fā)時(shí)間要求為1s。
圖 3 《UL2231-2》C4、Table C1 而在C4.2.1中分別要求了CCID20不同的額定電壓下，需要測試的漏電流值及所對應的動(dòng)作觸發(fā)時(shí)間限值。
圖 4 《UL2231-2》C4.2.1 如下圖所示在《UL2231-2》原文中的Table C3 中列出了在各個(gè)額定電壓的情況下，需要將測試電壓分別調到額定電壓的85%、100%和110%，再對應模擬204mA、240mA和264mA，之后分別測試動(dòng)作觸發(fā)時(shí)間是否符合Table C3中的要求。
圖 5 《UL2231-2》 Table C3 二、系統測試運行要求 1. 高電阻接地故障測試 《UL2231-2》23.4 Figure 10和Table 7列出了在測試漏電流時(shí)需要滿(mǎn)足的四種測試條件： （1）S1、S2、S3閉合，只斷開(kāi)S4，充電樁上電瞬間施加漏電的情況測試； （2）S2、S3、S4閉合，只斷開(kāi)S1，輸入端上電瞬間施加漏電的情況測試； （3）S1、S3、S4閉合，只斷開(kāi)S2，輸出端上電瞬間施加漏電的情況測試； （4）S1、S2、S4閉合，只斷開(kāi)S3，正常工作狀態(tài)下突然施加漏電的情況測試；
圖 6 《UL2231-2》23.4 Figure 10、Table 7 2.環(huán)境試驗順序 而在這四種模擬電路測試情況下，如下表所示都需要分別在列出的測試情況下進(jìn)行測試。 表1 環(huán)境試驗順序
注意事項： 1）如果整機設備不打算在40℃的溫度下運行，則只需要測試圖7中步驟5和6，不需要測試步驟3和4； 2）如果整機設備打算在大于66℃的溫度下運行，那在做圖7中步驟3和4時(shí)需要調整溫度到預期的運行溫度。而不是66℃； 3）如果整機設備不打算在-5℃的溫度下運行，則只需要測試圖7中步驟10和11，不需要測試步驟8和9； 4）如果整機設備打算在低于-35℃的溫度下運行，那在做圖7中步驟8和9時(shí)需要調整溫度到預期的運行溫度。而不是-35℃； 3. 接地故障跳閘閾值 根據《UL2231-2》 23.2.3，當CCID20型充電設備的泄露電流達到如下圖所示的閾值時(shí)，充電電路中斷裝置應起到中斷電路的作用。
圖 7 《UL2231-2》 23.2.3、Table 5 在《UL2231-2》 Table 5中將泄露電流分為五類(lèi)： （a）60Hz AC：閾值為15-20mA （b）DC：閾值為56.56mA （c）DC+AC:不同的DC/AC混合電流，閾值也不一致，具體要求可參考下圖（《UL2231-2》 Figure 6）。
（d）AC>60Hz：若AC頻率大于60Hz，可參考下圖（《UL2231-2》 Figure 8），閾值為找到圖中相對應的值并乘以20，但最大不能超過(guò)70mA。
（e）多個(gè)頻率復合的泄露電流：閾值為20乘以頻率因數（頻率因數=Vin/Vout），并最大不能超過(guò)70mA。測試電路可參考下圖（《UL2231-2》 Figure 9）。
這是上述美標中對于充電設備CCID20的漏電測試的內容，可以看到，對于工頻交流漏電，UL2231給出了完整的測試要求和測試方法，但是對于其他不同漏電成分，如純直流、復合波、高頻漏電等，雖然美標有要求，但是沒(méi)有給出完整的測試方法和條件，所以對于這些部分的測試大家還有些爭議，各個(gè)認證機構也有不同的解讀，MAGTRON作為全球領(lǐng)先的漏電流保護方案供應商，可根據實(shí)際需求協(xié)助客戶(hù)完成美標漏電的認證。
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