電動汽車正在成為汽車行業的主流。
根據市場觀察(Marketwatch)報導顯示: ”全球電動車電池市場規模將在2020年至2025年間,以每年7.9%的複合增長率增長”1。 隨著品牌商特斯拉(Tesla)的帶領,其他汽車製造商正在加速趕上電動汽車潮。然而,從內燃引擎轉換電動傳動具有更深入的主要技術知識和安全措施, 如同現今研究 如何在充電站 將電動車的電池以大電流高電壓充電(> 400V),再以精密功率控制和分配給動力傳動。在這所有的過程中,電氣組件和電線 (連接線) 都須經過測試,以確保駕駛員和乘客的安全。
儘管多數消費者在街上看到的電動車,外觀如同一般汽車,但其在硬體設計和安全法規有著更深、更嚴格的測試條件與專業知識 。簡單來說,電動汽車擁有全新的生態系統並分為兩個主要領域。一是像加油站提供電力,即充電站。另一部分則是接收電力即系統,用於與電池系統之間進行電力傳輸與分配。圖1. 解釋了不同類型的車輛所提供動力的關鍵組件。

圖 1. 說明汽車生態統中由汽油驅動與電力驅動汽車的關鍵組件。
圖片來源:afdc.energy.gov and fuelfreedom.org
電動汽車生態系統
更進一步的說明,如同之前文章所提及,有很多電氣組件都加入汽車生態系統的開發,更是組成電動車的關鍵,包括電池、電動馬達和變流器。除了車輛本體外,充電站同樣是關鍵。而充電槍是從充電站向電池供電的主要接口,讓電動車得以繼續行駛。
大多數駕駛員最關心的是縮短充電時間,這樣的時間需求,是延用汽油車的加油模式。而在電動汽車所提供的解決方案是使用危險的高壓電。充電電壓範圍為230V AC至400 V AC,最大電流為16A至63A。直流電源可提供300至500 V DC的更高電壓,最大電流可達350A。在這樣的操作環境下 所有電子器件的安全規範 更應審慎檢查。
電動汽車生態系統安全規範
電動汽車生態系統中應用了許多安全測試規範。以下是一些關鍵測試領域和相關規範,供讀者參考。
- UL2231-1&2電動車(EV)供電電路指令中的一般要求,包含了對個人保護系統與安全。制定該規範的目的是降低車輛充電時,易接觸及部分接觸對使用者造成電擊的危險。
- 駕駛者長時間與汽車接觸。為了確保其安全,所接觸到所有零件都必須通過關鍵的電氣安全測試。汽車零件,例如動力系統,充電系統,電線和連接器,充電站等,都需要進行安規測試。其中ISO 6469-1~3則制定了車輛內外使用人員免受電擊的主要規範之一。基本測試包括耐壓測試,絕緣阻抗測試和電位均衡測試。在中國類似規範稱為GB / T 18381.2~3 , 在歐盟(EU)地區則為ECE R100。
- 一般將充電站分為三種。直流(DC)充電站,用於快速充電。交流(AC)充電站,用於標準充電。一體化充電站(交流和直流)可滿足各種車輛設計。IEC 61851車輛與充電站之連接要求和UL 2202電動汽車(EV)充電系統設備規範是目前最常用的充電站安全規範。
根據不同的國家/地區有不同的電氣法規要求,每輛電動汽車的設計和使用的電氣組件也不同,所使用與遵守的安全規範自然也不同。車用相關的客戶在購買前需先進行專業的安全規範測試諮詢。
如何量測
如我們所知,所有安全規範皆重要。測試結果不好可能造成人身危險。圖2.(左)代表著華儀電子的SE 7441正執行著嚴格充電器品質測試。其中包括AC / DC耐壓測試,絕緣阻抗和接地測試等。此外,由於連接器中有許多測試點,因此加入一台7006掃描儀到一個自動測試系統中,可以強化測試品質及提升效率。
圖2. (中)是電動汽車連接器測試系統的示意圖。依照客戶的測試需求,測試項目使用不同變化、組合的測試系統。例如,充電站測試,需要穩定且可靠的輸出交流電源,以模擬產生30-150kVA輸出的交流電。

圖2. 華儀電子自動測試系統 可用於測試EV汽車連接器。將SE 7440系列與7006矩陣掃描儀結合在一起,提供客戶高效、可靠且值得信賴的測試結果。
隨著電動汽車的市場需求的增加,但同時,其產品安全設計與測試仍處於起步階段,最近發生的許多安全事故和問題,確實中斷了消費者的購買意願。電動汽車的安全設計和完整的安全測試,將成為主導該行業發展主要條件。華儀電子在安規和功能測試領域一直領先同業40多年。我們與世界一流的汽車製造商一起開發最合適的專業安規測試儀器與技術,包括充電站、內部電氣組件和電線 (連接線等測試技術。相信在不久的將來,電動汽車將成為主流,更期待我們華儀電子的加入,透過安全測試,打造一個更加安全的世界。
Issue 3 – March 2020
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