电动车安全吗?看对岸同胞怎么破解疑虑

导语

电动车辆是否安全无虞?下雨时会被电到吗?电池会容易过热起火、甚至爆炸吗?关于电动汽车是否安全的种种问题,看对岸同胞怎么破解疑虑!

随着汽车产业不断的发展,单纯搭载内燃机引擎 (Internal Combustion Engine) 的「传统」车辆,虽然目前仍属全球车辆比例中的绝对多数,但不可否认的,油电混合 (Hybrid) 动力车款,甚至是电动车辆 (Electric Vehicle) ,其占比正在迅速窜升,属于不可忽视的车坛「新秀」。 

一般民众对于电动车辆的印象,除了「省油」、「零污染」之外,更多的是对于它安全性上的疑虑,例如电动车辆是否安全无虞?下雨时会被电到吗?电池会容易过热起火、甚至爆炸吗?

为彻底解开民众的疑惑,位于台湾的检测机构ARTC (Automotive Research & Testing Center,车辆研究测试中心),特别针对「电动车安全议题」举办媒体研讨会,盼能以其站在检测第一线的角度,一扫大众对于电动车的迷思。

其实若要细细探究电动车辆的各个环节,仅进行一个下午的研讨会,在时间上是绝对不够用的,因为粗略来说,电动车就可以分成性能、动力电池组、动力系统、充电设施、电磁干扰等好几大类,所以本次研讨会的重点,就着眼在电动车辆的「安全」部分,且可细分为:电气安全和碰撞安全;而需先说明的是,本篇文章并非要针对理论性的部分探讨,而是以轻松的方式,带给大家相关的正确资讯。

ARTC电动汽车充电站

电池组?Battery Pack?其实都是指REESS

实际进入两项主题之前,让我们首先具备一些有关电动车辆的基本知识,因为电动车辆和一般车辆最主要的区别,即在于其是完全使用电池组当作车辆的动力来源,而并非以内燃机引擎当作驱动核心。而电动车辆里一般所谓的电池组,其国际标准用语为:REchargeable Energy Storage System (REESS),可译为「可充电能量储存系统」,车厂则俗称为Battery Pack、ESS。将车辆电动化,是有效达成降低油耗、减少二氧化碳排放的手段之一,而REESS则是车辆电动化的过程当中,至关重要的元素。


(图片来源:台湾ARTC提供)

REESS是一个整合、系统性的统称,其由一个特殊设计的外壳构成,里面则有许多控制元件,包括电池管理系统、温度管理与冷却系统、高压断路器、锂电池单元等等;而其中的锂电池单元,精确的来说,就是由一颗颗和家用3号电池差不多大小、18650圆柱锂电池芯组成。

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锂电池拥有高能量密度、高功率、寿命长等优点,但由于材质本身不耐高温的特性,容易因为过热、短路而导致车辆燃烧,所以REESS里的其他元件就显得格外重要。举例来说,为了避免因为路面振动、车辆遇到坑洞,而造成挤压、外部短路等情形,外壳和电池管理、高压断路器就需要谨慎配置;而若为了让REESS能适应环境温度骤变 (极端的高、低温),温度管理与冷却系统也是必不可少的装置。

为了使车辆在实际上路后、电池组能够安全无虞的运作,一般来说,出厂后的电动车都会经过一连串REESS的测试,包括了机械类、气候类以及电气类三大测试项目。机械类测试,主要透过振动与机械冲击,考验REESS的抗震、耐冲击以及高压断路器的断开能力;气候类测试,主要考验REESS在环境温度骤变、操作温度连续上升时的处理机制;最后,电气类测试则是检视REESS在电池单元发生过度充放时,所会采取的应变措施等等。

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为了让车辆在实际上路后、电池组能够安全无虞的运作,一般来说,出厂后的电动车都会经过一连串REESS的测试,包括了机械类、气候类以及电气类三大测试项目。图中这辆雪佛兰chevy,就正在执行振动试验。 (图片来源:ARTC提供)

了解电动车的「REESS」是要经过如此缜密的检测程序后,相信我们一定知道,REESS本身并不会造成电动车的安全风险升高,最危险的事情,莫过于厂商「不成熟」的设计布局,而这才是电动车会发生意外安全事件的主因。

   

台湾法规并无针对电动「车」的「电池模组本身」之检测做出强制规定,电动车上路前,仅需较一般车辆多完成「电气安全」的检测项目;至于电动「摩托车」的电池模组,目前则需要经过检测单位受测。ARTC表示,自2017年开始,电动车也必须检测电池模组的个别安全检测。 (图为现行电动车在受测前应检附之文件)

凹凸不平的路面,电池组会震坏?小朋友的手伸到车内细缝会触电?

第一站,我们首先来到电池组 (REESS) 环境测试实验室的机械冲击区;在这个阶段,机器会在6ms的极短时间内,对电池组造成50G左右的冲击,相当于车辆在路上遭遇小坑洞时的冲击,用以检验电池组的设计,是否可以承受一般行路状况。

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机器会在6ms的极短时间内,对电池组造成50G左右的冲击,相当于车辆在路上遭遇小坑洞时的冲击,用以检验电池组的设计,是否可以承受一般行路状况。

第二站,则是参访检测电动车「电气安全」的实验室。简单来说,电气安全主要是测试电动车辆会不会「漏电」,而这也是一般民众对于电动车最感疑惑的部份。试验包含几个部分,包含车辆处于静止状态和启动状态的触电检测,甚至在发动状态时、还得将引擎盖 (虽然电动车没有内燃机引擎,但为讲解方便,此处仍以「引擎盖」表示) 掀开,以清水直接喷洒内部元件,确保乘客区、货物区和驱动机构区之可打开部件在这样严苛的检测条件下,使用电动车辆的任何成员皆无触电之虞。 

之所以要对电气安全进行如此详细的检测,在于一般条件之下,电压超过60伏特的直流电即会被认定是高压电,而电动车上的REESS,其电压都远远超过这个数值。举例来说,日产聆风配备的REESS,电压就高达403伏特;千万别小看这个数值,若此时身体潮湿且打着赤脚,直接碰触到403伏特的带电体时,身上通过的电流将达到268毫安培 (人体电阻假设是1,500欧姆),可是会造成呼吸麻痹、肌肉收缩,3秒钟后心脏甚至会麻痹,而有生命上的危险!由此我们可以知道,为什么电气安全如此重要了。

电气安全主要是依照ECE R100标准来检测,而ARTC用来测试「直接接触试验」的电气安全设备仪器有2种等级,分别是细长、棒状的IPXXD等级,以及外表看起来像手指头的IPXXB等级。IPXXD等级,是用来检测乘客室或是载货区、人体可能直接接触到的车辆部位,细长的仪器可以模拟小孩拿发夹等细长物乱戳到更小孔内、而接触到带电体的状况;至于IPXXB等级,则是以较粗的手指头造型、检测乘客室或载货区以外的区域,判断元件带电状况是否符合规定。

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 细长、棒状的IPXXD等级,是用来检测乘客室或是载货区、人体可能直接接触到的车辆部位;细长的仪器可以模拟小孩拿发夹等细长物乱戳到更小孔内、而接触到带电体的状况。

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IPXXB等级,则是以较粗的手指头造型、检测乘客室或载货区以外的区域,判断元件带电状况是否符合规定。

开盖检查车辆、突然下雨怎么办?洗车会不会漏电?

在静态的检测完毕之后,接下来则进入更严苛的洒水测试。洒水测试同样分为两种。

第一种为暴雨试验,此试验旨在模拟「若驾驶人打开相关部件、如:乘客区、货物区和驱动机构区检查车辆时,却突遇下雨的情形」。测试人员会以流量每分钟10公升的水管,朝着车辆所有打开之部件持续喷洒5分钟 (包含引擎室内部),同时尽可能规律的移动莲蓬喷头,将极端情况都列入考虑。

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第二种则为清洗试验,此试验旨在模拟「驾驶人平时洗车的情形」。试验人员同样会以水柱进行喷洒,只不过清水流量改以每分钟12.5公升的流速,喷洒部位则是车辆所有接缝处,包含胶条、玻璃封条或是车灯封条等处。

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经过洒水测试之后,最后一项则为涉水试验,不过受限于时间,当日ARTC行程并无安排实地参访,仅能使用文字简单介绍。涉水试验是模拟「电动车辆在潮湿、有水坑路面上行驶的情形」,受测车辆需以时速20公里的速度、在水深10公分的水坑涉水行驶500公尺以上。

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日规、欧规、美规,ARTC充电站差异?

由于全球目前的充电界面尚未统一,所以在ARTC所建置的电动车充电站里,我们可以看到各式各样的国际主流充电界面规格,粗略来说,充电界面可以分为交流电 (AC) 慢速充电座和直流电 (DC) 快速充电座。

AC慢速充电座方面,包含有台湾地区CNS交流2A型式、CNS交流2B型式,以及美国SAE、大陆GB格式;至于DC快速充电座的部份,则是配有日本CHAdeMO规格充电座。不过除了上述这些规格之外,SAE所推出的快、慢充整合式充电座 (Combo Connector) 也渐渐成为市场主流,后续发展值得观察。

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由于全球目前的充电界面尚未统一,所以在ARTC所建置的电动车充电站里,我们可以看到各式各样的国际主流充电界面规格,而粗略来说,充电界面可以分为交流电 (AC) 慢速充电座和直流电 (DC) 快速充电座。左下为日规CHAdeMO DC快充座,右下则为CNC 15511-2 2B规格的AC慢速充电座。

从字面上看,慢速和快速充电的主要差别,就在于充电时间的长短。AC充电座可提供220伏特电压、32~80安培电流、最大输出功率7.04~17.6kW的方式充电,将电池充满的时间多为8小时以上;DC充电座则可用最大500伏特电压、最大125安培电流、最大输出功率50kW进行充电,最快在1小时内、即可将车辆电池组的电力补充完毕。以本次ARTC示范充电的聆风为例,原厂在左边为其配置了CHAdeMO DC快充座、右边则是SAE AC慢充座,而若用左侧的DC快充座充电的话,从萤幕上的显示可看到,车辆将在50分钟后充电完毕。

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以本次ARTC示范充电的聆风为例,原厂在左边为其配置了CHAdeMO DC快充座、右边则是SAE AC慢充座;而若用左侧的DC快充座充电的话,从萤幕上的显示可看到,车辆将在50分钟后充电完毕。

ARTC的充电站除了可提供充电的基本功能外,也具备了后台监控系统,充电设备则采用RFID感应并记录;RFID卡片可记载充电车辆与操作人员的资料,使用者透过网路系统登入主机后,即可随时随地轻松掌握车辆充电状况。而ARTC也补充,在电动车辆与充电设备连接之后,其会透过充电口的讯号线彼此沟通,若有过热、充电枪未锁定完全、漏电等异常状况,充电座会自动切断电源供应,使用者在安全方面毋须顾虑。另外ARTC充电站内额外设置温度感测装置,也可提供未量产车试作阶段车辆之温度监控,加强充电安全。

使用者透过网路系统登入主机后,即可随时随地轻松掌握车辆充电状况。而ARTC也补充,在电动车辆与充电设备连接之后,其会透过充电口的讯号线彼此沟通,若有过热、充电枪未锁定完全、漏电等异常状况,充电座会自动切断电源供应,使用者在安全方面毋须顾虑。

最后,则来到今天行程的最后一个研讨项目,同时也是笔者认为最重要的部份:碰撞后的处置方法。

碰撞后怎么办?切记橘色电线不要碰,并确实将车辆断电

开车上路难免碰上意外,若不幸发生顾路、甚至是碰撞的状况时,除了和一般车款相同、需要实行一些基本的救护行为外,电动车辆最需要注意的,就在于「电池组与电路系统」之问题。而电动车在碰撞之后,救护人员需先执行4大步骤:1.现场评估。2.车辆识别。3.固定车辆。4.切断电源,之后才可将车体零件切除、移出受伤之乘员;而需先执行这些步骤原因,就在于避免现场发生二次伤害,同时也为施救者与待救者的安全提供更进一步之保障。

第一步:现场评估。首先判断现场有无任何危险物品,例如裸露的电线、不明的外泄液体、悬崖等等,防止车辆移动后、造成更进一步的风险;而此阶段的处理方式和传统引擎车款大致上相同,在此就不在赘述。

第二步:车辆识别,而这也是4个步骤中最重要的一步。由于电动车和Hybrid油电车都具有高电压装置 (先前已提到,超过60伏特的直流电被认为是高电压),在车辆发生碰撞之后,许多平时隐藏的部件将裸露在外,若误触则可能发生危险,所以在进行救援之前,需先判断车辆是否属于电动车辆。

我们可以从车身外观的蛛丝马迹进行判断,例如厂徽、车身铭牌、内饰标志等等;而引擎室内也可供参考,若有以橘色外皮包覆的电线,则代表这是带有高电压的电路系统 (黄蓝色代表中间电压),人员不能直接以手触摸,以免发生触电风险。若真的找不到车身任何可以判断的依据,我们就必须将它预设为电动车款处理。

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第三步:车辆固定。由于电动车和Hybrid车款不像传统引擎车型,即便在行进之中,也会让人误以为车辆是熄火状态,所以当要接近受损车辆时,要确保不是从正前或正后方靠近,而是从车侧部份接近、避免因车辆移动而造成伤害;而最好的作法,就是在轮子前后摆设轮挡。

第四步:切断电源。如前所述,电动和Hybrid油电车难以从外观判定是否熄火,所以一定要再次确认已经关掉车辆红火 (电门、ACC),最好能将钥匙直接拔出 (若是采用感应式钥匙启动之车款,则将钥匙拿的越远越好);而若仍无法确定车辆是否熄火,则此时应将车辆的12V电源直接切断。最后,则是 (通常车内会有明显标识) 找出电动车辆的紧急断电开关,将高电压驱动电力输出完全截断。

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切断电源的最后一步,则是找出电动车辆的紧急断电开关,将高电压驱动电力输出完全截断。以聆风为例,将后座的踏垫掀开、再将盖子打开,即可发现紧急断电开关。

将四个步骤确实执行之后,接下来的救援工作则类似于传统汽油车辆,例如需小心拆解车辆结构、闪避车内乘客保护系统 (如SRS安全气囊,曾发生救援时无意间触发气囊作动,造成伤者二度伤害的惨剧) 等等。值得注意的是,救援人员必须要配戴完整的个人防护配备 (Personal Protective Equipment),包含高电压绝缘防护配备,以避免触电、高热或毒气等风险;先前提到橘色外皮包覆的高电压线路和电池组,也应该避免切割破坏,同样也为防范触电之风险。

而ARTC也提到,若是电动车辆发生火灾 (通常是电池组过热产生高温,导致周边部件燃烧而引发火势),建议使用大量的水来抑制火势,虽然电池组因为保护装置的缘故,难以扑灭深处REESS内部的火源,但水足以使整体降温、方便后续救助工作的进行。

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