隨著電動汽車的飛速發(fā)展,，V2G的概念被不斷提及,，其核心思想就是利用大量電動汽車的儲能源作為電網(wǎng)和可再生能源的緩沖，當電網(wǎng)負荷過高時,，由電動汽車儲能源向電網(wǎng)饋電,，而當電網(wǎng)負荷過低時，用來存儲電網(wǎng)過剩的發(fā)電量,，避免造成浪費,。通過這種方式，電動汽車用戶可以在電價低時,，從電網(wǎng)買電,，在電價高時，向電網(wǎng)售電獲得收益,。同時,，在遇到突發(fā)事件如戰(zhàn)爭、自然災害的時候,，大量的電動汽車還可以成為應(yīng)急電站,，意義重大。有專家核算過,，北京2016年8月最大負荷2077萬千瓦,，如果電動汽車輸出功率為7千瓦，300萬輛電動汽車可以實現(xiàn)全城保供電,。
V2G的關(guān)鍵技術(shù)之一便是雙向大功率充電機的研制,。對整車廠來說，車載充電機要求體積小,，重量輕,，成本低，可靠性好,，目前主流充電機的拓撲結(jié)構(gòu)由三相不可控整流器和高頻變壓器隔離DC/DC變換器組成,，這種帶隔離變壓器的充電機體積大，變換效率低,，成本較高,，所以采用非隔離的充電機是目前的主流發(fā)展方向。一種雙向大功率充電機采用新的拓撲結(jié)構(gòu)如下圖所示,。
圖1 一種高效高功率因數(shù)充電機拓撲結(jié)構(gòu)
它由前級的三相電壓型PWM整流器和后級的電流可逆斬波電路組成,。后級的電流可逆斬波DC/DC電路，可以理解為由一個Boost電路和一個Buck電路組成的復合電路,，該電路不僅能實現(xiàn)電路的正向流動,，還能夠?qū)崿F(xiàn)電流的逆向流動，從而實現(xiàn)整個充電機能量的雙向流動。
由于采用了非隔離DC/DC拓撲結(jié)構(gòu),，去掉了高頻變壓器,，提高了變換效率，降低了系統(tǒng)成本和損耗,，但我們不得不去考慮的一個情況就是整個系統(tǒng)的漏電問題,。雙向大功率充電機作為一種復雜的電力電子裝置，漏電問題難以避免,，需要在設(shè)計的時候通過良好的控制策略將漏電大小限制在一定范圍內(nèi),，否則不管是對于電網(wǎng)還是器件本身或者是生命財產(chǎn)安全，都有風險,。同時,，也需要在漏電超出預期時，采用一個基本保護手段來防范漏電的危害,。
圖2 車載電動機輸入控制導引電路
上圖是QC/T 895-2011《電動汽車用傳導式車載充電機》中截取的,，反映了電網(wǎng)和充電機連接的一般模型，通過充電線纜向電動汽車車載充電機供電,，車載充電機將接入的交流電轉(zhuǎn)換成直流電給蓄電池充電,，在向電網(wǎng)饋電時，蓄電池通過車載充電機將直流電轉(zhuǎn)換成交流電通過充電線纜反饋到電網(wǎng)端,。供電設(shè)備（充電樁）內(nèi)部安裝漏電流保護器對整個電網(wǎng)和電動汽車的能量交換過程進行漏電保護,，漏電流保護器又被稱為剩余電流保護器（RCD）。RCD就是那個基本保護手段,，所以它的可靠性至關(guān)重要,。
我們都知道，供電系統(tǒng)有三相三線制和三相四線制,，國際電工委員會（IEC）規(guī)定為TT系統(tǒng),、TN系統(tǒng)、IT系統(tǒng),。我國基本采用TN系統(tǒng),，電動汽車和電網(wǎng)的連接也是采用這種系統(tǒng)。在使用這種雙向大功率充電機時,，失去了DC/DC隔離變壓器的限制，蓄電池率先獲得自由,，它不再和這個系統(tǒng)隔離,。于是，蓄電池在長時間使用過程中,，直流母線若發(fā)生絕緣故障,，漏電就會通過車身接地PE線反饋到交流側(cè)。以蓄電池直流母線正極漏電為例，漏電模型如下圖所示,。
圖3 蓄電池正極對地短路漏電模型
可以看到,，蓄電池直流母線正極漏電反饋到交流側(cè)構(gòu)成回路，這種意外的直流電會對整個系統(tǒng)造成影響,，如果我們通過對等效電路進行仿真,，就會發(fā)現(xiàn)整個充電電流發(fā)生畸變，導致充電效率降低,，甚至減少蓄電池使用壽命,。更嚴重的情況是，如果PE線斷開并且接地線缺失,，這部分電流就有可能通過人體,，對人體造成傷害。如果直流電流入電網(wǎng),，后果更是不堪設(shè)想,，會對整個配電網(wǎng)絡(luò)造成危害。因而當發(fā)生直流漏電時,，必須斷開電路,，對裝置進行檢查，檢測漏電并斷開電路的功能自然是交由剩余電流保護器（RCD）來完成,。
根據(jù)GB/T 18487.1-2015的要求,，充電樁內(nèi)的剩余電流保護器宜采用B型或者A型。A型RCD對工頻交流剩余電流,、脈動直流剩余電流以及脈動直流剩余電流疊加6mA平滑直流剩余電流確保脫扣,；B型RCD包含A型的特性，此外,，還能對1000Hz及以下的正弦交流剩余電流,、交流剩余電流疊加平滑直流剩余電流、脈動直流剩余電流疊加平滑剩余電流,、兩相或多相整流電路產(chǎn)生的脈動直流剩余電流,、平滑直流剩余電流確保脫扣?？梢园l(fā)現(xiàn)當發(fā)生直流漏電時,，只有B型RCD才能進行保護。
然而受制于技術(shù)和成本,，目前國內(nèi)幾乎所有樁內(nèi)的漏電保護器都是A型,，無法對純直流漏電進行保護。實際上,，V2G系統(tǒng)中的漏電成分是非常復雜的,，不管是隔離還是非隔離的充電機，都存在著直流漏電的風險,，本文著重考慮了在采用非隔離型充電機方案時,，由蓄電池帶來的直流漏電危害。
在實現(xiàn)電動汽車V2G的進程中,，我們需要去考慮如何實現(xiàn)集成化,、小型化，同時也要兼顧到整個系統(tǒng)的各個元器件,。觀察電動汽車領(lǐng)域的現(xiàn)狀和未來發(fā)展方向,，從漏電保護這塊來看,，我們急需將現(xiàn)在的A型剩余電流保護器升級到B型,，這是對整個行業(yè)負責任的做法。
Magtron基于iFluxgate技術(shù)的SoC芯片整體方案,，為B型漏電保護進行了數(shù)字化集成,，為RCCB從傳統(tǒng)的AC型/A型向B型的技術(shù)升級，提供了一套高性價比的B型漏電解決方案,，為電動汽車充放電安全提供可靠保障,。