电动汽车系统规格与安全标准

　　今年六月，因墨西哥海湾漏油事件而关注减少石油消费措施的美国政府决定再投入60亿美元用于补贴电动汽车发展，而与此同时，中国也正在如火如荼地推进电动车的发展，这些举措均正式宣告了绿色行动时代的来临。

　　然而，电动车虽被视为新兴的重点发展潜力产业，其相继开发的技术使得新型科技的整合日益困难，这其中包括了相对应的安全考量。因此，在电动车系统突进的当下，安全标准是否能扮演平衡产品与人身安全的推手，将备受各界关注。

　　电动车系统的安全发展史

　　历史上的部电动车在公元 1828年由匈牙利人？nyos Jedlik 制作，它是将一个简单电机放在小推车上做成的。部蒸气动力车是在1769年由法国人Nicolas Joseph Cugnot将蒸气机运用在车辆上实现的。现代化的汽油内燃机动车辆的发展，则是在1886年德国人Karl Benz取得内燃机后开始的。

　　直到1840年，才发展出可充电的电池作为电动车的动力来源。但是在1865年法国Gaston Plante改善了充电电池后，欧洲的电动车才算正式被开发。

　　1913年，历史上本电动车 （EV） 标准问世，主要为充电插头与插座接口规格制订的标准；1917 年本国际化的 EV 标准 （BS74） 出版，重点仍为充电插头与插座接口规格；本规范车用充电器的安全标准，是UL在1998年所发表的UL 2202公告。

　　电动车系统的分类

　　目前电动车系统主要的几种分类依据如下，其可直接影响产品设计、安全因素，以及对应的安全规范。

　　● 动力规模：包括1）轻型电动车；2）电动车。现阶段针对轻型电动车与电动车的动力界限尚未统一，但无论是操作电压或是输出功率的差异，均会造成安全性的差异。

　　● 动力模式：包括1）单一动力；2）混合动力；3）多动力。动力模式本身即会影响机电系统的设计，而不同动力模式彼此间的比较与搭配，也会造成设计上的差异，并导致不同的风险。

　　● 动力提供包括1）锂电池；2）镍氢电池；3）铅蓄电池；4）燃料电池；5）其它，如太阳能电池、风能等。即使是相同的外观、用途与规模，动力来源本身就会造成不同的危险。

　　● 动力补充模式：包括1）添加式，如燃料电池；2）更换式；3）传导充电式；4）感应充电式；5）特殊，如利用太阳能、风能等。动力的补充将影响电动车的基础设施，同时也是决定电动车系统能否普及的关键。

　　电动车系统的潜在安全问题

　　目前多数的电动车设计均是仿现行车辆的外型与功能，其与传统内燃机车辆在大多数情况下的道路安全、一般驾驶安全以及机械结构上的安全相去不远，故本文的讨论，将着重在当车辆从汽动转换为电动时，所造成的安全问题。

　　● 车辆本身

　　高容量的电池被视为电动车危险的问题。由于电动车为提升动力与续航能力，往往只能通过不同的电池科技达到与汽车匹配的性能，而为追求更高的功率或更密集的容量，通常需采用更高活性的金属或电解质，因此提高了电池的危险性。车辆用的铅蓄电池顶多是过热变形漏液，一个手机的锂电池爆炸却足以致命。

　　电池的充电发热及本身温度上升往往容易造成电池本身的损害。为缩短时间并提高充电功率，有效的热管理是必要的。若为解决充电时间的问题而采用电池交换式，则电池交换接口的精准度与耐用性也是考验。而在换好电池后激活运转，无论是操作电压或电流都早已超过一般认知的安全值（30VDC、5ADC或100WDC），若连接器接触不良或是设计不当，其产生的电弧火花即可能造成连接器的损害。假设再有绝缘不当或是接地系统设计不良等情况，所造成的电流与电压具有致命的危险性。

　　● 充电设施

　　在了解以电力作为动力来源的危险性后，不难推测充电设施带来的潜在危险。除燃料电池或是油电混合科技是以添加燃料来达到动力补充的目的，无论是电池更换式、传导以及感应充电式科技，都无可避免地会遇到电力系统问题。

　　为达到与内燃机汽车相同的续航力与动力，足以匹配的能量是必须的。但充电速率与安全充电始终是一对矛盾。同时充电速率太高对电池的寿命也是一种威胁。

　　在能量守恒下，提高充电速率的代价就是危险，而降低风险的代价就是难以忍受的充电时间。因此，目前标准业界大多将充电条件分为（见表1）SAE J1772规范－针对传导式充电条件的分级。

　　其中属于工业用电的“AC Level 2条件”，其输出功率也只能达到 7.6kW，但这已是多数一般绝缘与材料设计的极限了。而若考虑家用充电条件的 ”AC Level 1”，更可能需要面临每日充电的状况。尽管如此，在 Level 1 条件的接触时所产生的电弧、漏电时造成的接地电流确已是致命范围，充电时产生的电磁辐射问题也是充电设施难以忽略的危险。

　　电动车安全标准

　　目前制定标准的单位很多，但涉及的领域各有所长，其中包括：

　　● 国际标准化组织ISO：主要针对全车的系统性安全，发表词汇定义、能量消耗评估、道路上的操控性能、车上能量储存系统安全、操作安全与失效管制与个人电气安全防护等；

　　● 国际电工委员会IEC： 主要针对电动车系统的电机相关成品或零部件领域的规格标准化，陆续公告可对应不同型式的充电系统的IEC 61851系列，以及可对应传导式充电系统的插头、插座、连接线与车上充电的IEC 62196系列；

　　● 汽车工程学会SAE：针对电动车系统的规格标准化，推出电磁场强度的评估与分级、车辆以外的电磁辐射源免疫能力、静电放电的电磁辐射源免疫能力、电子设备设计、车用高压线组、数据传输、数据传输管理策略、能量传递系统、感应式充电、传导式充电等；

　　● 美国防火协会 NFPA：则主要针对电动车充电系统的安全性，发表 NFPA 70 （NEC） Article 625。

表 SAE J1772规范：针对传导式充电条件的分级（新能源汽车聚焦网制表）
充电方法	标准输出电压	连续输出电流	断路器额定电流
AC Level 1	120V AC，单相	12A	15A（）
AC Level 2	208-240V AC，单相	32A	40A
DC	600V DC max	400A	根据需要

　　结论

　　电动车的进展并非仅局限在电池科技的发展，更多隐身在电动车背后的车用电子系统、供电设施、金融机制等更是电动车迈向普及化的重要关键。然而电动车的发展若没有以安全为依据，即便现在普遍被认为是革命性的科技，或许在不久的将来成为昨日黄花。因此业内人士在努力将电动车推广至普及应用的同时，也应重视取得科技与安全的平衡点，这才是首先需要克服的课题。