車輛研究測試中心  整車安全部  周世崙

發展電動車除了性能表現外，如何兼顧使用者的安全為車輛技術發展的重要課題；因電動車之動力系統有別於一般傳統內燃機車輛，因此電動車除一般安全性要求外，對其電氣安全防護另有特別規範，在車輛設計過程必須符合規範要求，?擬各種電動車安全設計的手法，以避免電動車潛在風險並確保使用之安全性。

相較於傳統內燃機車輛，電動車安全性的關注焦點也有所不同，首先是電動車的動力來源－高容量及高電壓之電源是否造成人員觸電的風險，以及充放電時電池是否產生高溫或易燃氣體引發爆炸風險，最後則是使用者介面保護，避免錯誤操作造成車輛或人員傷害。前述種種潛在危害，皆與傳統引擎車輛完全不同。

歐盟法規ECE R100即為針對電動車電氣安全要求所訂定之法規，其內容包含：觸電防護、電池、功能性安全及氫氣排放等。其中觸電防護共有三項措施
1.直接接觸保護(Protection against electric shock)：電動車內電池或高壓導線等帶電元件，皆需具備保護裝置(固體絕緣、屏障及封閉外殼等)避免人員直接觸及，同時這些保護裝置不得在未使用工具之情形下被打開、拆開或移除。而確認是否符合直接接觸防護的做法，是由IPXXB規範之測試關節指(圖1)及IPXXD規範之測試探針(圖2)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，而乘客室及載物空間內，則應確定IPXXD測試探針不可觸及帶電體。

2.間接接觸保護(Protection against indirect contact)：電池、高壓電源線之保護外?，若為金屬或其他可導電材料時，應與車殼(電路系統參考電位)搭接，避免所保護的帶電體漏電時，會與車?間產生危險之電位差。為確保間接接觸保護性能，所有外露可導電部件與車?間之電阻值，當電流大於0.2 A時須低於0.1 Ω。

3.絕緣阻抗(Isolation resistance)：電動車內之高壓電系統，由於動量轉換裝置或其他電器裝置的影響，使高壓電路與車?(電路系統參考電位)間無法完全斷開，為確保其間通過之電流不致於造成人員傷害，需確保高壓電系統及車?間之絕緣阻抗大於規範值。對於直流電匯流排處於工作電壓時應至少為100 Ω/V，而交流電匯流排處於工作電壓時則至少為500 Ω/V。

圖1　IPXXB測試關節指

圖2　IPXXD測試探針

 電池部分則需具備保險絲或斷路器等保護機制，避免發生短路過熱現象，如圖3即典型電動車電路之範例。若電池屬於開放性電池，必須具備通風裝置防止電池排放之氫氣累積，同時充電狀態5小時內氫氣排放不可超過125 g。當電動車處於可行駛狀態時，須有訊號顯示使駕駛人察覺；當車載電池正與外部電源連接時，車輛不可啟動行駛，此為功能性安全之範疇。

圖 3　電動車電路範例

另國際標準ISO 6469則分為電池、功能性安全及觸電防護等三個部份建立整車電氣安全的基準，其中電池以絕緣、沿面距離(Creepage distance)及因應氫氣排放之通風等項目敘述；功能性安全之敘述則相當多元及完整，包含啟動程序、低動力/電量警示、放開加速踏板須減速、倒車、停車、主開關及電磁相容性等，並規範功能失效後須有安全設計因應。觸電防護中除要求需要直接接觸保護、間接接觸保護、絕緣阻抗及介電強度等試驗外，另有電動車之防水性規範，包含洗車、暴雨及涉水等三項試驗，其主要是規範沒有搭載監控電阻系統之電動車，避免使用者於操作過程，可能遭遇到絕緣阻抗變化而發生短路情形。相關試驗內容說明如下
1.洗車試驗：主要使用IPX5的軟管噴嘴(如圖4)來模擬使用者一般清洗電動車輛之情況，但不包括如高壓噴水或清洗車底下方等特殊清洗。試驗之關鍵性區域在於各個接縫 (兩部件之封條，如膠條、玻璃封條、開口部件之外廓、前方護罩之外廓及車燈封條等)。
2.暴雨試驗：主要使用IPX3的蓮蓬噴頭(如圖5)來模擬使用者將乘客室、行李箱和引擎蓋開啟時，突然下起大暴雨(如雷雨)時的情況。
3.涉水試驗：此試驗主要是模擬電動車輛在水坑路面上行駛之情形(如圖6)。

圖 4　洗車試驗用之噴嘴

圖 5　蓮蓬噴頭

圖6　電動車涉水測試

電動車是集合多種技術於一體之產品，牽涉技術層面極廣、發展變化快速，然而，在追求性能與可靠度的發展過程中，更關鍵的是目前還未成為主流的電動車，其安全性能否為社會大眾所採信，因此車輛產業應持續致力提升電動車安全，相關配合之法規標準及硬體設施亦應周延規劃，始能順利推動電動車的普及。