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SAE 電動車用動力電池標準制定之動向與趨勢- 從國際標準洞察動力電池在性能與安全驗證上的國際脈絡
  • 發布年度:2011
  • 主要類別:電動車與車輛電子
  • 次要類別:電子報
  • 車輛研究測試中心 零件品質部 / 施冠廷

    車輛中心從2009年開始,在經濟部的支持下,積極參與國際標準制定組織-美國自動機工程協會(以下簡稱SAE) 相關標準制定,從汽車電子標準至迄今的電動車,其中電池系統是電動車能否成功的重要關鍵之一,故除掌握美國及國際間電動車電池標準的制定趨勢外,近期更針對測試技術與規格層面,與國際專家進行驗證技術的交流,逐步發展適合台灣產業的動力電池驗證技術。

    SAE車輛電池標準制定委員會(Vehicle Battery Standard Committee),隸屬於Motor Vehicle Council領域中的動力系統群(Power-train System Group),該委員會結合過去SAE所制定的車輛電池標準及相關專家,自2009年起,針對三個議題來進行專案小組(Task Force)的設置,分別是安全(safety)、測試方法與程序(Testing Methods and Procedures)及統一尺寸(Standardization);然而,電動車標準議題備受各方矚目,無論在電池的規格或測試程序,國際主要車廠、電池廠或研究機構等皆爭相投入,成員已超過200位,為使標準制定工作推展更具效率,於今年4月SAE年會期間,進行電池標準委員會之改組,未來擬透過電池標準指導委員會(Battery Standard Steering Committee),指導及連結所屬之各委員會的意見與發展中的議題,如表1所示,為目前各委員會名稱和制定議題/現況及相關標準。

     該委員會亦依循SAE於2010年12月16日所公告之「Changes to SAE Standards Categories」,對所屬標準制定之現況做分類,以利檢視標準現況,而制定委員會亦能藉此評估標準的適用性,制定現況分別定義如下:
    (1)已公告(Issued):表示該技術文件首次被提出,並設以5年之其進行審核。
    (2)已修訂(Revised):其代表該文件已在提議人(Sponsor)的推動下,進行重大的修訂與改版程序,並設以5年之期再次審核。
    (3)已確認(Reaffirmed):其代表委員會已確認在該文件所述範圍內的資訊仍是有效的,而該決議需在委員會的會議章程(Agenda)中被提出,並透過委員會層級的投票認可才能生效。

    為讓台灣產業掌握SAE電池標準之最新動向,將電池相關標準之名稱及制定現況以表2整理之,希望能有助於產業掌握標準的效力。 

    表1 車輛電池標準指導委員會下之各委員會概述(2011年7月)
    表2 上述重點委員會之標準編修狀態

    因應實際環境或新技術的演變,委員會成員可提出標準修改之意見,接著透過其他成員的表決,而進行修訂或再確認的程序,針對與台灣產業較相關且修訂中之標準,整理如表3所示。

    而SAE標準制定委員會對於標準制定的原則,是以舊有標準因應新技術再作試驗程序或參數修訂為原則,除非特殊領域或影響性甚鉅,才會再設立新的標準。例如針對電動車輛用的「可再充電能源儲存系統(Rechargeable Energy Storage System, RESS)」,原本已於2009年修訂J2464在機械性誤用、溫度誤用及電性誤用等方面的安全試驗程序,但鑑於鋰離子電池在能量密度與其安全特性和傳統電池有所差異,且因應電動車產業的需求,同時結合國際標準的趨勢,故於2011年3月公告第一版的J2929,專為以鋰離子電池芯(Li Ion Cell)所構成的電池系統(Battery System)而制定的安全試驗標準,目前更採納車廠和其他國際/區域驗證機構的意見,進行第二版的修訂,使其試驗程序更能驗證電池系統在安全考量上的容忍度,且進一步執行失效分析。

    表3 由會議成員發起進行修訂的標準(Work in Process)

    透過參與SAE標準制定委員會,除有助於提升台灣動力電池驗證技術外,亦可從標準制定委員會討論中,掌握國際標準制定組織間之標準調合趨勢,如上述J2929的制定,JARI不僅參與其中,同時由於JARI與IEC、ISO在標準整合上的合作關係,促使SAE在J2929第二版的修訂上,考量與同樣作為鋰離子電池系統安全試驗的ISO 12405-3,作相容性的調整,以利降低美國電動車在安全驗證上的成本,自2011年2月公告後,隨即進行第二版的修訂,結合各電動車廠實際設計和試驗的意見,進行修訂,例如,電池芯等級安全性試驗中常見的穿刺試驗(Nail Penetration Test),在SAE J2464(2009年)為可選擇性地對電池組執行,故在委員會讨論初期亦有規劃此試驗;然而,透過車廠本田(Honda)與戴姆勒(Daimler)個別提出其案例與經驗後,決定移除該試驗,無獨有偶,今年4月UL公告針對電動車電池組所制定的安全試驗標準UL 2580中,同樣將該試驗去除,此一趨勢可作為驗證能量建置時之參考。

    另外,表1中的電池尺寸標準化委員會(Battery Size Standardization Committee)亦修訂舊有的電池規格標準J1797,依目前市面上現有電動車車型之電池配置位置,增列電動車用的鋰離子電池模組之尺寸與其規格,這是繼2010年8月中國汽車技術研究中心所公告的8種電池芯尺寸後,國際/區域標準對電動車電池芯,以及電池模組的尺寸與規格進行規範,其電池尺寸的制定直接對應在電動車上的不同裝設部位,此標準發展動向值得電池產業於電池開發設計階段及市場拓展之參考用。

    總觀上述所彙整之資訊可見,車輛中心在政府委託與產業需求的考量下,透過參與國際標準制定組織,逐步建立電動車電池系統的驗證技術與相關研究,從掌握標準制定組織的資訊,同時與相關國內外專家進行交流,未來將建構完整的驗證能量與技術,期盼能為台灣電動車產業提供完善的驗證服務,進一步促使台灣電動車產業在國際舞台能開創電動車新局。
     

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