IEC 60947-2用于充电桩漏电流保护标准认证的可行性分析

1．摘要

欧洲地区对充电桩的标准与认证执行要求较高，本文从欧标IEC不同的漏电流标准角度探讨，如何满足这些标准以降低设计复杂度和成本。通过对标准中机械耦合、电子耦合、漏电流检测及控制电路的详细解读，本文提出了一种符合标准的可行性方案，我们欢迎各位读者参与探讨并提出宝贵的意见和建议。

2．理论框架-充电桩标准

随着电动汽车的普及，充电桩的安全和兼容性问题日益受到关注。欧洲地区因其严格的标准执行而在全球范围内具有标杆性参考价值，同时欧洲地区有大量声名显赫的汽车厂商及全球顶级汽车行业供应商，展现了欧洲地区的汽车工业实力。当前的新能源战略转型期，欧洲的电动汽车及其配套产业也进入了快车道。而在标准阅读、认知、执行上，欧标以其高认可度与信任度，在全球范围内被广泛接受和采用，不仅国内产品出海需要严格遵照欧标执行，国标的部分标准在内容上也会借鉴欧标。在充电桩的漏电流检测方面，欧洲区域通常采用IEC 62955标准作为电动汽车模式3充电的剩余直流电流检测装置的技术要求和测试方法。

2.1 IEC 62955 Residual Direct Current Detecting Device （RDC-DD）

IEC 62955标准是针对电动车辆传导充电系统的电气和控制要求。该标准详细规定了充电桩直流漏电保护机构的机械设计、保护措施、绝缘特性、温升限制、操作特性等多个细节。其中在机械设计的层面，IEC 62955中规定RDC-DD模块需具备机械耦合分断功能，如图1。

图1：IEC 62955 8.1.2

这意味着RDC-DD模块需要能够机械地触发与其配合使用的保护电器（如断路器或RCD）以断开电路，如图2。这种机械耦合可以通过连杆、齿轮等机械耦合器件实现，确保在检测到直流剩余电流超过设定值时，能够迅速断开电路，以保护电动汽车充电系统，但这种机械耦合分断功能的设计要求将大幅增加设计的复杂度与成本。

图2：IEC 62955 ANNEX L L.2

而标准中还提出了一种电子耦合的形式，通过电气信号控制断路机构。在这种情况下，产品需要具备TYPE A RCD模块，以确保在直流剩余电流超过6mA时能够迅速断开电路，保护电动汽车充电系统，然而A型漏保与断路器、继电器相比成本仍然较高。但标准描述中允许以CT+断路器或继电器的模式进行A型的保护，这也可以是一种A型漏电流保护的解决方案，即RDC-M-module+断路器、继电器方案。

RDC-M-module+继电器的方案可以作为一个简化设计与降低成本的选择，也是理想的解决方案，这一设计仍然需要配备一个TYPE A RCD模块，为降低成本，充电桩厂商会在规格书中提示：根据当地法规要求，额外在配电侧安装Type A RCD，如图3。

图3：某欧洲本土充电桩厂商规格书

2.2 IEC 60957-2 低压开关设备和控制设备标准

不难通过解读标准来理解制定者基于机械耦合方式对可靠性的考量，以及他们对可人工断电复位的安全性保障的思考。严格来说，基本安全防护的TYPE A RCD是不可替代的，并且必须配备DC6mA检测功能，以防止漏电保护器“致盲”并提供额外的保护。在IEC标准体系中，还存在一个IEC 60947-2:2024标准，该标准涵盖了低压开关设备和控制电路的要求，特别是附录M（ANNEX-M）详细描述了漏电流分断控制设备的相关规范。尽管该部分详尽地规定了漏电流的技术要求，但对于耦合方式的具体细节并未作出明确说明，如图4。

图4：IEC 60947-2 ANNEX M 连接形式

在IEC 60947-2 2024 ANNEX-M中，M3章节对连接形式进行了描述但未具体说明耦合方式，这代表电子与机械耦合形式，都是可以接受的，这就代表在设计过程中可以选用设计复杂度较低的电子耦合形式。为保障耦合的安全性，M.8.9章节中对连接模式的失效性验证有了具体要求如图5、6，观察RCD是否能检测到电路的连接异常，这项类似自检功能的验证能够评估耦合的功能确保在电动汽车充电过程中，一旦检测到异常直流剩余电流，能够迅速且可靠地切断电源。

图5：IEC 60947-2 ANNEX M M.18 失效性测试电路

图6：IEC 60947-2 ANNEX M.8.9 失效性测试

从耦合方式的角度上，设计复杂度的问题已经解决，接下来考虑的将是漏电流的技术要求和测试方法，通常在充电桩的漏电流检测领域，采取的是IEC 61008+IEC 62955的形式，即所谓A+6的测试标准，而这一需求在IEC 60947-2 2024中并未有明确表述，在描述MRCD模块的ANNEX-M中对漏电流功能上的要求涵盖了TYPE A/AC/B三类标准，如图7。对应充电桩的标准应采用TYPE B型。

图7：IEC 60947-2 ANNEX M M.3.5 功能分类

对于TYPE B型的测试，ANNEX-M中并未引用别的标准，但在ANNEX-B.4.4.3中对TYPE B的测试有独立描述，虽未引用，但可以通过比对测试条例，观察到测试项与IEC 62423:2009中的描述相同，如图8、9。

图8：IEC 62423 3.2 Type B测试描述

图9：IEC 60947-2 ANNEX B B.4.4.3 Type B测试描述

3.概念模型

欧洲地区对充电桩的标准执行严格，但通过深入理解IEC 62955和IEC 60947-2标准同时需要兼顾标准匹配，设计复杂度，成本控制三个关注点的方案，如果选用IEC 60947-2的标准来进行Type B型漏电流检测将规避认证机构的严苛要求，并降低设计成本这种方案的可行性，静候各位读者讨论。

当然选择IEC 60947-2标准并不意味着牺牲安全性，而是在确保安全的前提下，提供了更多的设计灵活性，这种灵活性可以帮助客户更快地适应市场变化，同时满足不同地区和应用场景的需求。Magtron采用自主研发的专利iFluxgate技术打造的高性价比、低零飘、高带宽漏电流传感器，可满足准确的漏电流检测并植入TYPE B型的功能。由公司自主研发的SoC芯片也可以为客户提供专有的技术解决方案，基于市场实时的最新需求，不断升级完善，致力于解决工业、电动汽车、储能行业等各项电流、漏电流采集问题，为各行业电力设备保驾护航。

4.参考文献

[1] IEC 62955. Residual direct current detecting device (RDC-DD) to be used for mode 3 charging of electric vehicles International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland.

[2] IEC 60947-2. Low-voltage switchgear and controlgear Part 2: Circuit-breakers International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland.

[3] IEC 62423. Type F and type B residual current operated circuit-breakers with and without integral overcurrent protection for household and similar uses. International Electrotechnical Commission, Geneva, Switzerland.

作者：郭静溪