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SAE J1766電動車電氣安全之最新制訂動向與趨勢
  • 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 整車安全部 /  鄭有青

    全球車輛技術及研究發展,皆以美國為主導核心,車輛中心在經濟部科專的支持下與國際標準制定組織-美國自動機工程協會(Society of Automotive Engineering,SAE)展開實質合作,其中電動車電氣安全部分為主要關注的焦點之ㄧ,因電動車裝設許多高電壓及高電流的系統元件,在電動車安全驗證上除考量法規精神外,亦須與國際間電動車標準制訂方向及測試驗證能量技術接軌,才能讓國內電動車產業符合全球趨勢,以利於我國電動車輛產業的發展。

    因電動車輛有別於內燃機車輛,其電動車輛之電氣安全要求也與內燃機車輛不同。1966年出版的SAE J1766即制訂電動車實車測試之規範,除標準內燃機汽車所需符合的安全項目,另增加「電池要求」及「電性要求」,主要是電動車的動力來源為高容量及高電壓的電源,在操作使用及發生車禍事故時可能會有潛在的電氣安全風險性,如充放電時電池是否產生高溫、易燃氣體累積濃度過高引發爆炸及使用者介面保護,避免錯誤操作造成車輛或人員傷害等,以上皆是SAE制定電動車標準所考量。

    2011年7月份SAE車輛標準制定委員會召開商討的議題大致區分為三大議題,分別為燃料電池安全工作小組(Fuel cell Safety Workgroup,TEVFCWG6)制訂SAE J1766、油電混合動力委員會(Hybrid Committee ,TEVHYB)制訂SAE J2344和SAEJ2464及車輛電池標準制定委員會(Vehicle Battery Standards Steering Committee ,TEVVBC)制訂SAE J2929。此次出席制訂SAE電動車標準之成員為過去共同制訂電動車電氣安全的專家,這些專家來自於國際間主要車廠、電池廠或研究機構,與會的委員數量如表1所示。

    表1 2011年SAE制訂標準出席各領域之委員數 

    而此次SAE車輛標準制定委員會主要檢視SAE J1766標準執行標準之現況,評估其適用性並視電動車發展狀況來增修條文,主要商討重點如下:
    1.將SAE J1766列為評估各型式電動車、混合動力電動車及燃料電動車,並引用3項美國交通安全管理局(U.S. Department of Transportation – NHTSA) 標準來執行電動車碰撞試驗。
    a.NHTSA STANDARD No.208「乘員碰撞保護」:主要規範車輛發生碰撞時,乘員防護之性能要求,以減少乘員碰撞傷害程度及死亡人數。
    b.NHTSA STANDARD No.214「側面碰撞保護」:主要規範乘員側面碰撞保護以減少風險及車輛側面碰撞事故之要求並通過指定側門強度要求。
    c.NHTSA STANDARD No.301「燃料系統完整性試驗」:主要規範車輛燃料系統於後方碰撞及電解液洩漏之要求以減少車禍發生後所引起的燃料洩漏及火災。

    上述3項碰撞試驗後皆確認電解液洩漏量(如表2所示)、電池裝置位置(電壓、絕緣和能量)及絕緣電阻是否符合規範;且電動車於碰撞後的高壓迴路帶電體不可被人員觸碰;或帶電體之電壓值須小於規範;或高壓迴路與車殻間之絕緣阻抗大於規範值,以確保電流不至造成人體傷害;或高壓電系所殘存之電能小於規範值等。 

    表2電解液洩漏規範

    2. SAE車輛標準制定委員會目前正商議如何定義”接觸電流(Touch current)”,因能量是基於電壓、電流及持續時間的電壓流(voltage-current flow) ,若電能、持續時間及電流遠低於高電壓的值,則人體不會受到傷害。IEC 479-1能量定義圖所示(如圖1),在200 mA電流條件下,持續接觸電流在10 ms界限內或接觸電能在0.4 J以下為電氣安全範圍。因0.2J及0.4J能量界定與車輛碰撞後之量測高電壓能量判定有關,故目前SAE車輛標準制定委員會尚在研討中。

    圖1 IEC479-1能量定義圖
    (來源:SAE J1766 Recommended Practice for Electric and Hybrid Electric Vehicle Battery Systems Crash Integrity Testing)

    3.SAE J1766電動車交流電高電壓的絕緣電阻規範為500Ω/V,但燃料電池電動車其本身會發電供給驅動動力,引發絕緣電阻500Ω/V要求不適用於燃料電池電動車之疑義,而SAE委員提出燃料電池混合電動車可能包含電池系統、電力轉換器及電機控制器,其設計的動力驅動系統與現有的電動車相似,可能有交流電高電壓充電設計潛在的可能性,故該標準不作修訂。

    關於此部份討論議題,後續SAE制定標準委員會將會再持續深入探討。因SAE制定標準為每5年進行檢閱修訂,此項修訂工作已持續1年,約每3個月進行一次會議,此標準預計完工日期目前未定。

    結論
    因電動車發展之步調相當快且目前國際上的電動車電氣部分相關規範持續在更新中,由於發展電動車仍是未來車輛主要之趨勢,各國皆有共識調和國家標準及法規以利電動車輛發展,如2011年4月SAE與IEEE標準協會(IEEE standards Association)簽訂制定車輛標準備忘錄,共同為標準制定與規範創建一個更有效率之合作環境;國際標準化組織(ISO)制訂電動車標準以整體性能安全為考量;國際電工委員會(IEC)以電動車輛的電器零部件安全等為考量。綜觀上述,各國皆致力將電動車相關規範及驗證技術進行整合,車輛中心透過與SAE國際標準制定組織接觸,以彌補國內資源不足之處,並同時與國外專家進行交流,期能為台灣電動車產業提供完善的驗證服務,提升台灣電動車的國際競爭力。
     

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