一、集成电路产品国家标准制定启动会召开
2020年12月18日，《电动汽车模式2充电的缆上控制与保护装置（IC-CPD）》国家标准动员会在上海成功召开，来自国内电动车厂商和IC-CPD厂商的20多位技术专家出席会议。这次会议主要讨论了标准制定的原则和框架，对国家标准的制定起到了积极的推动作用。这次会议的召开，再次引起了人们对一个非常热门的话题的关注：电动汽车。
二、电动汽车的市场前景和IC-CPD的市场应用
2015年至今，中国新能源汽车的生产、销售和拥有量连续五年位居世界第一，新能源汽车正经历着快速发展。根据中国汽车工业协会发布的最新数据，2020年中国新能源汽车销量已达110万辆，占全年国内汽车销量的4.94%。第一季度由于疫情，销量下降严重，且与国内疫情一致。控，销量逐渐回升；11月，国内新能源汽车销量达到20万辆，同比增长104.9%。
图1:2020年中国新能源汽车销量(万辆)——来源：中国汽车协会
同时，今年11月，国务院办公厅下发了《新能源汽车产业发展规划（20212035年）》(以下简称《规划》)。《规划》提出2025年新能源汽车销量将达到新车总销量的20%左右；2035年，纯电动汽车将成为新销售车辆的主流。[1]市场研究机构IDC(国际数据公司)最近发布的一份报告显示，由于政策等因素的影响，中国新能源汽车市场将在未来五年迎来强劲增长，2020年至2025年年均复合增长率(CAGR)为36.1%。到2025年，新能源汽车销量将达到542万辆左右。
图2:中国新能源汽车历年销量及预测(万辆)——来源：国际数据中心
纵观欧洲市场，随着欧洲对全球变暖的担忧，欧洲各国政府纷纷出台并增加了对新能源汽车购买和使用的补贴，以促进欧洲新能源汽车的快速发展。尽管受到今年疫情的影响，欧洲新能源汽车销量似乎同比增长了52%，40.33万辆直接超过中国，位居世界第一。欧洲在新能源汽车领域有一个雄心勃勃的目标。预计到2030年，新能源汽车的销售比例将大幅提高至20%。
看看欧洲国家禁止销售燃油车的计划，可以发现欧洲正在加速新能源汽车的替代。2020年，英国首相戴维鲍里斯约翰逊(David Boris Johnson)宣布，2030年，英国全境将禁止销售新汽柴油汽车，期限再次提前五年；德国联邦政府于2016年通过法案，2030年禁止销售燃油机车，并计划到2030年在德国道路上行驶1000万辆电动车；2016年，荷兰通过法案，2030年禁止销售汽油/柴油乘用车；挪威在2016年国家计划中明确表示，2025年将全面禁止汽油车/柴油车；法国、以色列、西班牙和其他国家宣布了在2030年至2040年间逐步淘汰燃油汽车的计划。
为了与各国的相关计划保持一致，各汽车公司也宣布了停止销售传统燃油汽车的时间：
表1:主要汽车企业燃油车停售时间表
可见，新能源汽车，尤其是纯电动汽车，将是未来汽车发展的主要趋势。
随着新能源汽车的快速发展，对电动汽车充电设备的需求也在快速增加。作为一种搭载在电动汽车上的缆内控制保护装置(IC-CPD)，其需求也在迅速上升。随着电动汽车行业的蓬勃发展，属于电动汽车配电附件的IC-CPD的性能在保护车辆和人身安全方面发挥着重要作用。
三、泄漏保护的解释
回到开头提到的IC-CPD国家标准研讨会，本次会议的召开，积极反映了国内相关部门和相关行业企业对IC-CPD产品保护性能要求的提高。仔细对比国内外IC-CPD的标准，可以明显发现目前国内标准对于漏电保护的相关要求相对落后。欧洲实施的IEC62752标准和美国实施的UL2231标准都可以作为国内标准修订的参考。
(1)漏电保护要求的国内标准
GB/T 18487.1[3]规定，在交流充电模式下，应具备B型或a型的剩余保护功能。
置，但是由于并未强制规定要求使用B型剩余电流保护装置，同时在IC-CPD的行业标准NBT 42077-2017[4]中也只是规定了A型剩余电流保护装置的相关测试要求，且NBT 42077-2017作为国家的非强制标准，并不受到国内厂家的重视和认可。因此，目前国内的IC-CPD中对漏电保护的要求仅仅是A型剩余电流标准。
图3：GB/T 18487.1-2015 10.3中对剩余电流保护的要求
（2）欧洲标准对于漏电保护要求
对于欧洲正在执行的标准IEC 61851.1-2010[5]，有明确规定要求交流充电设备中的剩余电流保护采用B型或者A型+6mA平滑直流的RCD。同时在IC-CPD相关标准IEC62752-2018[6]中也有明确说明，要求剩余电流保护装置应检测到平滑直流6mA。这是对国内传统A型保护装置的一个更高的要求。
图4：IEC 61851.1-2010 6.5中对剩余电流保护的要求
图5：IEC 62752-2018 5.2.8中对剩余电流保护的要求
（2）美国标准对于漏电保护要求
对于美国市场，虽然美国政府未强制规定厂家需要按照标准UL2231-1-2011[7]执行，但是在该标准中同样提到了对直流剩余电流的保护要求。可以发现在UL2231中，有这样的描述： CCID 分为 CCID5 以及 CCID20 两种保护类型，根据实际需求进行挑选。而CCID5 接近于一般使用的IC-CPD，其保护阈值为 5±1mA AC/30mA DC。
图6：UL 2231-2-2011 21.2中对剩余电流保护的要求
为什么在欧标和美标中都有明确的要求需要剩余电流保护装置检测直流漏电呢？首先我们先来了解对剩余电流类型的定义。
图7：剩余电流类型的分类
其中：
AC型：指的是纯交流的剩余电流波形检测，常见为工频交流漏电，波形较为单一，在欧洲等国家已被完全禁止使用，国内的绝大部分场景下也同样被禁止使用；
A型：在AC型的基础上增加了对脉动交流、脉动直流波形的检测，目前被广泛的使用在国内外常见的工业环境中；
B型：在A型的基础上增加了对平滑直流、断续直流、高频1k Hz以及各类复合波形的检测，是对漏电保护的更高要求，目前在国外部分家用环境或医疗环境等有直流用电设备的环境中被使用，在汽车充电领域中也正在逐渐普及；
另有F型和B+型剩余电流类型在此文不再赘述。
回到直流漏电检测的问题上来，对于传统的AC型或A型漏电保护装置，核心部件大多是零序互感器，其测量电流的原理多为互感原理，由变化的电场变化的磁场，再由变化的磁场感应出变化的电流，再经过后端处理计算得出电流值。但是，当用电环境中叠加了平滑直流漏电，情况就会发生变化。
图8：直流故障电流对A型检测故障电流的影响
通过图8我们可以对传统的A型漏电保护装置的传感器进行分析，一般来说对于电流检测所用的磁环，其B-H曲线如图所示为一条经过原点的S型曲线，存在线性区和非线性区。当传感器正常检测故障交流电时，其对应的电场强度曲线a会在曲线的线性区，感应出的磁场强度曲线为b。当工频交流电中叠加了直流剩余电流时，叠加的直流同时产生固定的电场强度，使曲线a偏移至曲线c，若直流电流的电场强度足够大使得感应的电场强度来到了非线性区，则感应出的磁场强度曲线为d。通过图8发现d曲线的磁场强度明显小于b曲线，则对于漏电保护装置来说对应检测到的故障电流也会明显小于实际值。如此会导致当实际剩余电流达到了额定值时，漏电保护装置并不会动作，从而危及人身，造成线路或设备的损坏，严重时可能会引发火灾等可怕后果。
因此，随着日常生活中直流供电设备的愈发普遍，直流漏电检测至关重要。
三、开关量产品的市场需求
开关量和模拟量是工控PLC中经常使用到的数据模式，输入输出大多数通过开关量和模拟量来传输。其中：
开关量是指非连续性信号的采集和输出，包括遥控采集和遥控输出。它有1和0两种状态，这是数字电路中的开关性质，一般开关量装置通过内部继电器实现开关量的输出。在IC-CPD的应用中，传感器可以通过给出开关量，直接控制或通过IC-CPD板载的MCU控制继电器动作，实现漏电分断的功能。
模拟量是指变量在一定范围连续变化的量，也就是在一定范围内可以取任意值（在值域内）。在剩余电流检测中，其最大的优势是可以实时监测工作时的剩余电流情况，对数据分析、漏电预警等方面可以提供很大的数据支撑。
如今随着电动汽车的发展，IC-CPD的需求也向着小型化、低成本方向发展，而且漏电流检测模块作为IC-CPD主要元器件之一，也需要顺应时代的潮流。开关量传感器集成了电流采集和处理的双重功能，极大了减少了在IC-CPD的PCB板上的电子元器件数量和布板空间；同时开关量的输出模式对于IC-CPD的工程师来说更方便进行信号处理，简化了IC-CPD软件的制作。因此，开关量产品越来越受到广大IC-CPD厂商的喜爱。
六、MAGTRON公司推出的满足最新IC-CPD漏电检测要求（ICE62752）的开关量产品
以MAGTRON公司的产品RCMU101-K系列漏电流传感器为例，
图9：RCMU101-K系列产品
该系列产品为B型剩余电流传感器，采用开关量输出，为IC-CPD客户提供使用方便、性能优良的漏电流检测解决方案。方案采用高精度自适应磁通门传感技术，在原理上可实现对交直流剩余电流准确的实时有效检测，并通过内置处理单元（MCU），输出脱扣信号，能够完全满足IEC62752的漏电保护要求，同时产品系列可以完全覆盖3.3kw、7kw单相IC-CPD和22kw三相IC-CPD的应用场景。
图10：客户端应用实例
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