就愛充電，電動車充電與生活環境之相關EMC問題探討

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就愛充電，電動車充電與生活環境之相關EMC問題探討

2013 / 12 / 10

車輛中心技術服務處張妙安

電動車的誕生給了綠能環保新的意義，過去，我們從沒想過將車子停放家中，就可使用市電進行車輛充電，但電動車在使用市電充電模式下，將可能造成什麼電磁相容(Electromagnetic Compatibility，EMC)的影響呢？現在，我們就針對此議題來作探討。

以機械式傳動系統為主的車輛，搭配著冷氣等少量的電裝設備，並不會特別產生電磁相容問題，但如今先進車輛已使用大量電子元件和相關電子設備，汽車電子裝置彼此間的電磁相容問題相對提高許多，例如常見音響干擾、螢幕水波紋、GPS干擾等，嚴重時甚至會影響到車上的電子控制組件(Electronic Control Unit，ECU)，危及行車安全。

而電動車的電子裝置又比先進車輛多了充電系統，該系統具有高電壓與大電流這兩項特性(圖1)，使得電動車除需確保原本之車輛電磁相容安全外，還需在充電時避免市電電源暫態問題，以致影響市電的供電品質，使得電動車在電磁相容的對策防護上又更加複雜了。

圖1 電動車於充電站充電狀況

一般居家所使用的電器用品種類很多，因此電動車的充電問題就顯得格外重要，如在車輛充電開/關的瞬間可能會影響到家中電器產品的使用，另一方面，電動車也要防止被瞬間變化的電源所損壞。舉例來說，在天候不佳雷聲大作時，所產生的雷擊效應，可能會發生電源瞬間斷路的情況(圖2)，甚至帶來衝擊性破壞的問題，或者周遭工廠啟動重型設備（例如：馬達）時，也常會造成電壓瞬間下降電力不穩，又或是電力設備開關時產生高壓突波，造成設備當機或損壞等等，這都是電動車充電時連接到共用市電系統可能會遇到的問題。

圖2 使用設備模擬發生雷擊時市電瞬間出現斷路現象

因此，歐盟法規ECE R10.04針對電動車在充電時，可能會面臨之市電問題，訂立相關試驗要求(表1)。其中包含用突波、快速暫態施加來執行驗證，以確認電動車輛充電模式時，抵禦異常干擾之電磁耐受(Electromagnetic Susceptibility，EMS)能力。此外，亦需量測充電器連接市電進行充電時，所產生之諧波失真與閃爍所造成的電磁干擾(Electromagnetic Interference，EMI)是否在限制值之內，以避免產生過高干擾雜訊，影響到其他同時使用市電之電器用品，導致無法使用或異常的情形(圖3)。
(註：EMC = EMI + EMS)

圖3 電動車充電時可能帶來之EMC問題示意圖

車輛中心(ARTC)整車EMC實驗室建立了符合相關測試之環境及能量，依照電動車車輛充電模式建立測試方法，並建置電動車充電用的測試設備(圖4)，在電磁耐受EMS方面，提供電源變動、快速暫態等耐受性試驗，在電磁干擾EMI方面，可執行電動車充電電源的諧波失真與閃爍等干擾量測，並透過耦合網路提供可達100A的電流進行電動車充電模式測試。因此，藉由測試能量完善的車輛中心來執行法規要求的電動車充電模式測試，可為這些棘手的問題作把關，讓所有民眾可以更放心、更有信心的在我們生活環境內進行電動車充電。