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F40fad24ef58930a3dc5d6dbdc0364ab 在電動車的領域中,除了特斯拉這種高級電動車之外,另外在國內因為法令的因素,一直無法上路的是「輕型電動車」(也有人稱迷你電動車、微型電動車、輕量化電動車)。不過雖然如此,台灣業者對於輕型電動車一直積極在開發。

台灣在電動車零件的研發製造能力揚名國際。都會化地窄人稠的地理環境,加上政府的補助推廣,提供了輕型電動車更完善的產業鏈整合環境。

在發展初期,台灣業者面臨的首要阻礙就是電池,台灣電池產業起步慢,又相關規範都由英文撰寫,深入理解不易,且認證不只針對電池芯進行測試,也要了解包含電池管理系統、電池芯內部連接,以及整個電池組與充電器的搭配情況等,因此造成許多業者對大型電池產品認證望而卻步。但在國內知名電動機車品牌獲得了全球首張輕型電動車電池UL 2271 認證後,事實證明只要讀懂規章、耐心改善,取得電池安全認證並非登天難事。

▲今年四月在「四合一兩輪及四輪產業展覽會」中,金屬中心展示的輕型電動車,這款車最高時速可達70公里,完全符合歐規L7車種,在歐洲是可以上路的。不過在台灣由於法規的關係,這類型的迷你電動車還無法上路。

 相對於複雜的電池組,同樣關鍵的充電設備隨著四輪電動車產業的蓬勃發展,加上全球電動車充電站和充電介面標準早已發展完善,輕型電動車用電需求較低,或許未來可以參考甚至採用四輪電動車的充電系統,一舉解決充電問題。

然而電動汽機車的安全並非僅是電池的安全問題,最終仍要回到車輛的本質安全上,要安全地在路上行駛,“全車安全認證”仍是終極目標。

 

全車認證歐美法規已完備 等待業界來挑戰

歐美地區的全車認證安全法規其實早已設立,但已上路的電動汽機車都通過全車認證了嗎?萬事起頭難,事實上各國政府為了鼓勵電動車產業的發展,大多給予廠商「小批量運行」的專案運行豁免權,這些廠商可以在控制的駕駛人數、控制的銷售數量、控制的品質、甚至控制的使用區域範圍下生產及運行,進而控制意外發生時的傷害規模,但若要進入大量生產於市場上推行,仍須通過完整的全車及系統法規要求。

不同於一般家電,電動汽機車於道路上運行風險更高,因此在認證上也更為嚴苛。在歐盟,包含電動車的全車認證法規在2013年便已修訂,電動車在歐洲的認證與商品的CE認證的模式完全不同,不得進行自我宣告,必須強制認證,並大多由官方作為第三方認證單位,亦須列有證書和其有效日期。在美國,電動車一樣須強制認證,而且製造商必須要進行產品登錄的工作。

為了避免標準制定的冗長程序導致法規與認證追不上科技的腳步,阻礙了電動汽機車產業新技術的發展,國際上改要求製造廠商,對新科技時進行風險評估,自訂方法並由第三方進行認證;但是為了減少產品流通的障礙,因此也擴大互認可區至ECE (歐洲經濟委員會員國),因此只要通過ECE會員國中任何一國的安全認證,便能在其他會員國運行。


下一關主在“電氣系統”!

與一般內燃機汽柴油的車輛不同,電動汽機車除了必須兼顧一般汽機車輛的使用安全規範外,最大的關鍵差別在於更多的電氣系統的安全評估。消費電子使用壽命短,但是電動汽機車卻要在惡劣的環境下維持長時間的使用壽命,因此電氣系統的安全評估除了判斷其可用性與安全性外,還必須強調長時間的耐用性與確保系統能正確回應要求的功能性安全評估。

如用來判斷車況的「車上自我診斷系統」若故障,在電池電量不足、充電失效、馬達過熱等系統出問題時,車主便無從得知,且電子電機產品失效少有外觀上的徵兆,如冒煙或臭味,若是發生短路或電弧,就會快速產生高火源溫度,產生立即性的致命危險。美國近日就發生多起實例,平衡滑板車因電氣系統失效,造成嚴重的住宅火災。所以除了電氣系統本身的耐用性,這些電氣系統的監測系統耐候性也同樣重要,必須在各種車子可能的使用環境下長久運作,並且維持比車體更長的壽命,也因此電氣系統認證也成了全車認證的下個關鍵。

 

四大電氣系統安全要點

基本關鍵:馬達與控制、直流電弧須注意

如前所述,電動汽機車和傳統汽機車的外觀相似,但電氣系統及動力系統卻是截然不同,也因此電氣系統一直是最關鍵的安全點。雖然各國環境與文化不盡相同,但是在於安全的控制標準上,都是遵照國際ISO 26262通用標準,進行電氣的功能性安全評估。另外,不同於汽油車以排氣量分級,電動機車則是利用馬達功率與行駛速限做為電氣風險的分級評估參考,從車輛動力方程式來看,一般燃油車的動力計算單位為馬力,而電動車的動力計算單位為瓦特,一匹馬力等於745.7瓦,若要達到內燃機車的X馬力,電動車就起碼需要高達750X瓦的電動力才能匹敵。

同時,利用馬達的電動機車,起步快有貼背感,低轉速時就可有高扭力輸出,因此加速過快相對的失事頻率就會提高。在英國每週至少有四起事故與電動機車相關,而電動車的動力可以透過電池與電氣系統調整,難以藉由外觀得知,先前甚至有電動機車業者採用低動力功率規格取得認證,卻可透過網路下載解鎖程式,提高動力功率,更形成管理上的隱患。

除了高起速外,直流電弧也是安全的一大考驗。電動機車的馬力在於電壓,在電動機車強大動力的要求下,便需要提高的電壓。電動機車的高電壓如果產生短路,數秒內便可以產生3000度的高溫,任何可燃物在此溫度下皆會起火燃燒,傳統機車起火前還會先冒煙,然而電動機因為沒有使用燃油,無煙、無油,難以察覺徵兆,反而更危險。若是電弧產生爆炸,更可能瞬間產生2萬度的高溫,汽化或燃燒周圍包含金屬的所有的物品。


最新科技風險:網通安全、電磁防護不得不防

此外,隨著車輛智慧化的需求,電腦和多功能媒體系統逐漸成為標準配備,駭客問題也成了接下來要面對的挑戰。前陣子便發生了震驚業界的車輛駭客案件,兩名駭客透過無線網路從遠端取得一名記者的汽車的電氣系統控制權,事後導致超過百萬輛的車被要求召回,造成了重大損失,也讓車輛的網通安全議題受到重視。

UL也提出幾個要防護駭客行為發生的測試方式:

 

  • 滲透測試:避免駭客利用木馬程式,假扮正常指令進而控制車體。
  • 模糊性測試:避免系統在接受到模稜兩可的指令、或有毒的正確指令後判斷錯誤,導致危險發生。
  • 癱瘓測試:避免受到惡意程式大量消耗CPU資源的軟體,讓系統效能變慢,導致無法及時反應的風險。
  • 軟體鎖:系統能夠透過密碼、防止竄改或者會對更動留下紀錄,能夠提高被控制的困難度,從而降低被控制的風險。

 

並不只是聯網產品才會產生網路風險,其實在2009年美國就曾經發生烤箱防護設計不當而導致手機鈴響信號意外干擾烤箱設定功能的事件,也因此顯現新時代電磁防護做法的重要性。


全車認證 安全上路的終極目標   

隨著電動車產業的蓬勃發展,全車安全認證涉及的範圍也將會越來越廣,而這些安全議題需要政府、認證機構和業者一同努力把關。目前各國全車認證法規與標準雖已完備,但是電氣系統標準則顯不足,現階段UL發展了可配合全車要求的車用零組件電氣系統與零件安全基本標準,包括UL 2271 電池組產品標準、UL 2594/UL 1012 充電器產品標準、UL 2733 連接器產品標準、UL 62 連接線產品標準、UL 498A 變頻器產品標準、UL 1004-1 馬達產品標準、UL 1598 車燈產品標準、UL 991/UL 1998/UL 60730/ISO 26262 安全控制系統標準、UL 60950-1/UL 62368 資訊娛樂系統標準、UL 2900 Cyber Security 網路安全標準等,蓄勢待發的輕型電動車,在面臨全車安全認證的挑戰前,UL也將全力協助業者率先突破電氣系統的安全關卡。

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