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%的復合增長率增長”1。在品牌商特斯拉(Tesla)的帶領下,其他汽車制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需要更深入的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。
盡管多數消費者在街上看到的電動車,外觀如同一般汽車,但其在硬件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并分為兩個主要領域。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,用于與電池系統之間進行電力傳輸與分配。圖一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。
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。充電電壓范圍為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范,更應審慎檢查。
電動汽車生態系統安全規范
電動汽車生態系統中應用了許多安全測試規范。以下是一些關鍵測試領域和相關規范,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。制定該規范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范之一。基本測試包括耐壓測試,絕緣阻抗測試和電位均衡測試。在中國大陸類似規范稱為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,用于快速充電。交流(AC)充電站,用于標準充電。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)充電系統設備規范是目前最常用的充電站安全規范。
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范自然也不同。相關的客戶在購買前需先進行專業的安全規范測試咨詢。
如何量測
如我們所知,所有安全規范皆重要。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質量測試。其中包括AC / DC耐壓測試,絕緣阻抗和接地阻抗測試等。此外,由于連接器中有許多測試點,因此加入一臺7006掃描儀到一個自動測試系統中,可以強化測試質量及提升效率。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. 華儀電子安規自動測試方案 可用于測試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方案。
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于起步階段,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愿。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有著40多年的經驗。我們與世界一流的汽車制造商一起開發最合適的專業安規測試儀器,包括充電站、內部電氣組件和電線 (連接線等測試技術方案。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更多支持,透過安規測試,打造一個更加安全的世界。