充電スタンドの安全性における新ブレークスルー：B型漏電検出技術がEV充電の安全をどう守るのか？

2025年、中国の新エネルギー車（NEV）市場浸透率は初めて50％を突破しました（出典：中国新エネルギー網）。同年11月にはその数値はさらに上昇し、59.5％に達しています。これは、自動車100台販売されるうち、約60台が新エネルギー車であることを意味します。

電気自動車（EV）の急速な普及に伴い、関連する充電インフラも着実に整備されています。現在では多くのガソリンスタンドにも充電スタンドが設置され、全国の高速道路サービスエリアにおける充電設備のカバレッジ率は98％を超えています。2025年11月時点で、中国国内のEV充電インフラ（充電ガン）総数は1,932.2万基に達しています。

このような背景の中で、「充電スタンドの安全性」は業界全体で注目されている重要な課題となっています。特に、直流漏電は従来の漏電遮断器（RCD）では検出できないため、B型漏電検出技術の導入が充電スタンドの安全運転を確保する上で極めて重要です。

充電スタンドにおける直流漏電とは？

簡単に言うと、「直流電流が本来流れてはいけない場所（例えば車体フレームや大地など）に流れてしまっている状態」を指します。これは一種の故障状態であり、一般的な交流漏電とは異なり、直流システム特有の現象です。主に充電スタンド内部の整流・変換回路などで発生します。

直流漏電の主な原因は以下の3つです：

1. コンデンサの特性：直流電圧が印加された際、誘電体の性質により微小な漏れ電流が生じます。これはコンデンサ固有の自然現象です。
2. 整流器からの漏電：交流→直流への変換過程で不具合が生じると、脈動直流漏電が発生します。
3. DC-DCコンバータからの漏電：直流電圧変換段階での故障により、平滑な直流漏電が発生します。

直流漏電の種類

充電スタンドの直流システムにおいて、漏電は主に以下の2つの形態で現れます。

1. 平滑直流漏電（Smooth DC Leakage）

• 電流の大きさおよび方向が時間と共に変化しない直流漏電。
• 例：バッテリーシステムの対地絶縁不良による漏電。
• 特徴：通常は数mA程度と小さいが、持続性が高く、長期間放置すると重大な安全リスクを引き起こす可能性がある。
• 従来のRCDでは検出不可能であり、専用センサーが必要。
• 中国新国家標準（GB 39752-2024）：2025年8月1日より全面施行され、直流充電スタンドに対してリアルタイム漏電監視を義務付け、動作閾値は6mA以下と定められています。

2. 脈動直流漏電（Pulsating DC Leakage）

• 電流の方向は一定だが、大きさが時間とともに脈打つように変化する直流漏電。
• 例：充電回路の絶縁不良によって生じる漏電。
• このタイプの漏電はA型漏電遮断器でも保護可能。
• B型漏電遮断器：交流、脈動直流、平滑直流のすべてを検出可能な包括的な保護ソリューションです。

新国家標準GB 39752-2024では、直流充電スタンドにこれら両方の漏電を検出できる保護装置（通常はB型またはA+DC6mA型）の搭載が強制的に要求されています。

なぜ直流漏電はより危険なのか？

1. 検出困難（隠蔽性が高い）：従来の交流用漏電遮断器（RCD）は平滑直流漏電に対してほとんど無効であり、早期発見が難しい。
2. 持続性が高い：直流電流は継続的に流れやすく、徐々に危険が蓄積される。
3. 危害が大きい：
   • 設備の損傷や火災の原因となる可能性がある。
   • 人体への影響も深刻で、直流電流は交流と同等以上に危険（例：筋肉が痙攣して電源から離れられなくなるなど）。

B型漏電検出技術の原理

B型漏電検出技術は、交流（AC）、直流（DC）、さらにはパルス波や高周波などの複合波形を含む残余電流を検出できる高度な漏電保護技術です。これは、現代のパワーエレクトロニクス機器の普及に伴い、複雑化する漏電シナリオに対応するために開発されました。

その核心的な原理は、「多様な故障電流を包括的に感知・応答すること」にあります。

EV充電スタンドへの応用において、B型漏電検出技術は安全の要となります。この技術は、交流、脈動直流、平滑直流のすべてを同時に識別でき、零相変流器（Zero-sequence Current Transformer） を用いて回路内の電流ベクトル和をリアルタイムで監視します。電流のバランスが崩れ、所定の閾値（例：交流30mA、直流6mA）を超えた場合、0.1秒以内に電源を遮断します。これは従来方式よりも遥かに高速です。

充電スタンドにおけるB型漏電保護の実装方法

代表的なハードウェア構成は以下の通りです：

1. 広帯域電流トランス＋フラックスゲートセンサー（Fluxgate Sensor）

• 広帯域CT：交流および高周波成分（15Hz～1kHz以上）を検出。
• フラックスゲートセンサー：0Hz（つまり純粋な直流）成分を専門に検出。
• 二重チャネル信号処理：交流信号と直流信号を別々に処理し、統合的に判断。

2. 零相変流器＋電子トリップ装置

• 零相変流器はキルヒホッフの電流則に基づき、充電回路の出入り電流の差（不平衡電流）を監視。
• 漏電電流が閾値（直流6mA、交流30mA）を超えると、モジュールがトリップ信号を出力。
• 電子トリップ装置が機械的接点を高速で遮断（動作時間 ≤30ms）し、従来方式よりはるかに迅速。

3. A+DC6mA型センサー

• 新国家標準に対応した一体型残余電流センサー。
• 脈動直流および6mA以上の平滑直流漏電を検出可能。
• 応答時間は0.1秒以内。

主な技術方案の比較

表格

上記の比較から明らかなように、EV充電スタンド分野において、B型漏電検出技術は人身安全を守り、法規制への適合を確保する上で不可欠な手段です。特に、零相変流器方式は高感度・高速応答・非接触・コスト面でも優れており、現在の直流急速充電スタンドの多くで採用されています。

結論

B型漏電検出技術は、充電スタンドの安全運転を支える中核技術の一つです。高精度な漏電監視データを提供し、迅速な電源遮断メカニズムを通じて、安全リスクを効果的に低減します。

ただし、実際の運用においては、設置・校正・保守などの細部にも十分注意を払う必要があります。これにより、システムの安定性と信頼性を長期的に確保することが可能となります。