新能源汽车充电时，充电设备与车辆之间不仅存在正常的电能传输，也存在需要持续监测的电气安全风险。
例如，充电线路绝缘性能下降、车辆内部电气部件发生绝缘故障，都可能使部分电流通过非预期路径流向地。这部分电流就是剩余电流。
对于交流充电桩而言，漏电保护并不是简单地检测有没有交流漏电。随着充电设备电力电子化程度提高，故障电流的波形也更加复杂，除了常见的交流剩余电流，还可能出现脉动直流甚至平滑直流剩余电流。
这也使得充电设备对剩余电流检测提出了更高要求。
传统交流用电设备发生绝缘故障时，产生的剩余电流通常以工频交流分量为主。
但新能源汽车充电系统的情况有所不同。
交流充电过程中，电网侧输入的是交流电，车辆内部的车载充电机（OBC）则需要通过整流和功率变换，将交流电转换为电池所需的直流电。
在这一过程中，功率开关器件、滤波电路以及绝缘结构等环节，都可能影响故障电流的波形。
例如：
l 交流剩余电流：主要表现为工频交流分量。
l 脉动直流剩余电流：由整流和电力电子变换过程产生，电流方向和幅值具有一定规律。
l 平滑直流剩余电流：表现为方向基本不变的直流分量。
l 混合频率剩余电流：可能包含不同频率成分。
因此，充电设备的剩余电流保护不能只关注50Hz交流分量，还需要考虑不同类型的剩余电流。
特别是直流剩余电流，如果检测环节不能有效识别，就可能影响整个充电系统的漏电保护设计。
6mA是交流充电设备剩余电流保护中一个值得关注的数值。
以IEC 62955等标准涉及的直流剩余电流检测要求为背景，交流充电设备需要考虑对直流剩余电流的检测与保护。
其原因在于，平滑直流剩余电流可能影响部分交流剩余电流保护装置的正常工作。
因此，充电设备需要根据保护架构配置相应的直流剩余电流检测措施，避免直流故障电流影响上级保护装置的可靠性。
这里需要明确：6mA并不是所有剩余电流波形统一采用的动作阈值。
不同波形具有不同的检测要求，交流、脉动直流和平滑直流需要分别考虑。
对于交流充电桩而言，真正需要解决的是：如何在有限的设备空间内，对多种剩余电流波形进行可靠识别，并及时输出保护信号。
在选择剩余电流检测传感器时，工程人员通常会关注动作电流。
但仅看动作阈值是不够的。
动作电流决定检测到多大的剩余电流时触发告警，而动作时间则决定检测到相应故障电流后，需要多长时间输出动作信号。
以FR5D 6 C00为例，其规格书给出了不同波形下的动作电流及动作时间。
例如：
检测波形 | 测试电流 | 典型动作时间 |
AC | 30mA | 70ms |
AC | 60mA | 38ms |
A0 | 42mA | 47ms |
A0 | 84mA | 24ms |
S-DC | 6mA | 200ms |
S-DC/3PDC | 60mA | 27ms |
S-DC/3PDC | 300mA | 12ms |
可以看到，不同故障电流波形和幅值下，传感器的动作时间存在差异。
例如，FR5D 6 C00在6mA S-DC条件下的典型动作时间为200ms，而在60mA S-DC/3PDC条件下，典型动作时间为27ms。
这说明剩余电流检测不能只用一个动作阈值来评价，还需要结合具体波形和电流幅值考察响应特性。
需要注意，以上为规格书规定测试条件下的典型值，并不代表所有实际充电工况下的固定动作时间。
对于充电桩制造商来说，剩余电流传感器不仅要完成故障检测，还需要方便整机进行状态判断和保护控制。
其中，自检功能尤其值得关注。
充电设备长期处于待机、充电和停止充电等不同状态，传感器如果发生内部故障，仅依靠正常运行时的剩余电流检测，很难主动确认其是否仍然具备完整的检测能力。
因此，在系统上电后、主继电器闭合之前，可以通过传感器自检功能检查其工作状态。
FR5D系列内部集成测试线圈，并提供TEST_IN自检输入和TRIP告警输出。
以规格书中的自检流程为例：
1. 传感器上电后等待，建议等待时间大于1000ms。
2. 对TEST_IN施加高电平，使能自检功能。
3. 等待相应时间后，检查TRIP是否输出高电平。
4. 撤销自检信号，再检查TRIP是否恢复低电平。
5. 根据检测结果判断传感器是否通过自检。
这一机制使充电设备能够在正式进入充电状态前，对剩余电流传感器进行功能检查。
对于需要长期运行的交流充电桩而言，这有助于完善整机的故障诊断流程。
针对交流充电设备中的多类型剩余电流检测需求，芯森电子推出FR5D系列磁通门漏电流检测传感器，包括FR5D 6 H00、FR5D 6 C00和FR5D 6 C01。
该系列基于开环磁通门技术，可检测直流、交流及脉动剩余电流，采用穿孔式结构，并通过推挽输出提供告警信号。同时，产品内部集成测试线圈，可用于设备上电后的功能自检。
FR5D系列可用于交流充电桩模式2、模式3，以及便携式充电线、充电枪等设备，为充电系统的剩余电流监测提供传感器支持。
具体型号的动作阈值、响应时间及供电条件存在差异，实际选型时应结合对应型号规格书和整机保护方案进行确认。
新能源汽车充电设备的安全设计，不仅需要关注正常工作电流，也需要关注绝缘故障可能产生的剩余电流。
从交流剩余电流到脉动直流，再到平滑直流，故障电流波形的多样化，对传感器的检测能力、动作时间和功能自检提出了更具体的要求。
对于充电设备制造商而言，剩余电流保护不能只看一个6mA指标，还需要结合不同波形下的动作特性、整机保护架构和自检机制进行综合设计。
芯森电子FR5D系列磁通门漏电流检测传感器，为交流充电设备提供多类型剩余电流检测方案。
芯森感受美好世界，传感让世界更智能。
