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ARTC電動車安全檢測之旅!電動車電氣安全(上)

ARTC電動車安全檢測之旅!電動車電氣安全(上)


從去年底採插電式符合動力的PORSCHE Panamera S-E Hybrid登台發表,成為台灣首款市售插電車,今年具純電動與增程型兩種形式BMW i3,與插電式複合動力超跑i8也連袂發表,i3也順理成章地成為國內首款市售純電動車,雖說以上所述都是一般大眾難以消費得起的高端品牌,而且數量可能非常有限,但這無疑是開啟了台灣市售電動車的新紀元,或許哪天在你身旁經過的就是電動車,而且搞不好再過10、20年,這樣的車款的數量還會倍增,身為用路人或是消費者的你/妳還能對電動車一知半解嗎?



汽車發展120多年來,從早期的代步工具或是專為戰爭而生的機工具,到現在已經推展出各式車型,而百年以來汽車始終都由石油作為主要能源所把持著,直到能源議題點醒了人們過度依賴石油的危機,越來越沉重的全球暖化,致使人們不得不反思低汙染、零排放的替代性能源的可能,因此在渡過了Hybrid、Plug-in Hybrid的過渡期後,電動車出現無疑被視為汽車產業追求永續發展的最終救贖。

電動車的發展雖已有段日子,但真正普及於車壇並真正實現量產市售,恐怕也不過是近十年來的事,相對於百年以上的傳統燃油車款,還處於萌芽階段,所以對於國內消費者而言絕對是個全新領域,有別於我們過去所認識的傳統燃油車,電動車是以電動馬達搭配電池組,電池在此之中遂扮演著驅動的關鍵角色,因此包含電池的特性與檢測、電氣防護安全、使用電動車注意事項等絕對都是我們認識電動車的第一步。





畢竟電動車是以電驅動,提供動力轉換來源的電池就成為關鍵。按照專業用語來說,可再充電能儲存裝置(REESS)即為Rechargeable Energy Storage Syestem的縮寫,也就是我們常稱的電池組/電池系統,而當前由於鋰電池以相對高能量密度、高功率、壽命長等優點,因此也成為全球主流使用的電池系統。

不過,一組稱職的電池系統,不僅要能有效提供動能,更要有設計妥當的安全防護,才能讓使用者安心。由於鋰電池使用上可能會因為過溫、短路而引起高溫燃燒,或是因為環境溫度驟變、外部的撞擊、充電的過放或過充而影響電池壽命,因此一個完整的可再充電能儲存裝置除了包含鋰電池單元外,還必須設計有電池管理系統、溫度管理與冷卻系統以及高壓斷路器,以確保電池使用上的安全。


PORSCHE Panamera S-E Hybrid


BMW i3

由於電動車動力來源自高容量及高壓電之電源,因此不免讓使用者心生可能觸電的疑慮,又或者電池充放電時是否產生高溫或易燃氣體而引發爆炸的風險;再者則是針對使用者介面保護,以避免錯誤操作造成車輛及人員傷害。


在進行電動車絕緣電阻、防水性等測試時,安全裝備一件都不可少

根據歐盟法規ECE R100針對電動車電氣安全所訂定的法規內容所述,觸電防護共有三項預防措施。首先為直接接觸保護,係指電動車內電池或高壓導線等帶電元件皆須具備保護裝置(固體絕緣、屏障即封閉外殼等)避免人員直接接觸高壓電,而確認是否合乎規定的方式則以IPXXB規範的測試關節指及IPXXD規範的測試探針來進行;在乘客室或載物空間以外,IPXXB測試關節指應不可觸及帶電體,而車室及載物空間內,則應確定IPXXD測試探針不可觸及帶電體。



第二項則為間接接觸保護,電池、電壓高源線之保護外殼,若為金屬或其他導電材料時,應與車殼搭接,避免所保護的帶電體漏電時,會與車殼間產生危險之電位差。依規定,所有外露可導電部件與車殼間之電阻值,當電流大於0.2安培時需低於0.1歐姆(1-5毫安培為人體感覺到之最小電流值稱為感知電流)。

第三項稱為絕緣阻抗,係指電動車內的高壓電系統,由於動量轉換裝置或其他電氣裝置的影響,使得高壓電路與車殼(電路流量參考電位)間無法完全斷開,為確保期間通過之電量不致於造成人員傷害,需確保高壓電系統及車殼間之絕緣阻抗大於規範值。


IPXXB測試關節指


IPXXD測試探針

此外,或許讀者也會有相同疑慮「下雨天開電動車或是一般洗車時是否會漏電」,因此針對電動車之防水性亦有規範,包含洗車、暴雨及涉水等三項測試。一般洗車試驗,主要使用IPX5的軟管噴嘴以12.5L/min之流量、距離3m、移動速度為0.1m/s來模擬一般清洗電動車的可能情況,主要針對車殼的各個接縫(包含膠條、玻璃封條、鈑件接合的隙縫、水箱護罩外廓、車燈封條等)。

更為極端的暴雨測試則是使用IPX規範的蓮蓬噴頭以流量10L/min之清水,在打開所有車輛開口(包含乘客室、引擎蓋、行李廂)的情形下,持續在表面規律移動噴灑5分鐘;至於涉水試驗,則是模擬電動車以20km/h的車速在水深10cm水坑涉水行駛500公尺以上;三項電動車防水性測試,在完成測試之後,必須再經由絕緣電阻試驗確認無漏電的情形發生。


一般洗車試驗,主要使用IPX5的軟管噴嘴以12.5L/min之流量、距離3m、移動速度為0.1m/s來模擬一般清洗電動車的可能情況


暴雨測試使用IPX規範的蓮蓬噴頭以流量10L/min之清水,在打開所有車輛開口(包含乘客室、引擎蓋、行李廂)的情形下,持續在表面規律移動噴灑5分鐘

或許上述說法太過學術理論,對於讀者來說可能稍嫌艱澀,簡單來說,就因為電動車與傳統燃油車採取不同的動力來源方式,對於消費者或是後續維修人員來說都是全新領域,因此對於這些高容量及高壓電之電源的安檢可就馬虎不得,才能在最基礎的安全上替消費者把關;而在進行這些測試時,對於測試人員人身安全也不容大意,包含橡膠材質的手套、靴子等也必須要照規定穿妥,才能確保檢測過程的安全。

相較於傳統燃油車,電動車雖為少數,但在越區嚴苛的環保法規與全球共識之下,未來的成長幅度勢必有目共睹,對於國人來說電動車已經不再是陌生、不相干的領域,而是已經從試營運走入一般生活,雖然當前都以高級車品牌為主,但這樣的潛移默化之下,國人節能意識的逐漸提高,未來大眾品牌電動車在國內販售也是可以預期的;除了要做好後續的充電站設施及相關法規的盡早推動之外,作為至關重要的車輛電氣安全檢測也要做好把關,才能讓電動車推廣得以事半功倍。

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