掌握電池管理系統技術 台廠進軍電動車將有機會 -- 機電整合雜誌 全亞文化 Asia-info

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掌握電池管理系統技術 台廠進軍電動車將有機會2011/12/14
關鍵字: 充電站 電池組 電動車 電池管理系統 瀏覽次數: 603

文/張世文

台北車展開展前夕,多家車廠都將展出旗下電動車,裕隆納智捷的EV在花博加持下,擁有高知名動,豐田也推出首款純電動車RAV4 EV,電動車市場似有無限商機。但目前各國再電動車的政策發展,多是以「試運行」名義讓電動車上路,其中主要原因就是因為充電系統未臻安全,而至今無法普及。UL亞洲區諮詢事業發展經理陳立閔分析,目前「安全性」是電動車最重要的成敗關鍵,由於台灣具機電研發優勢,只要能掌握電源管理系統技術等相關規劃,即可望追上世界腳步,成為電動車發展領導者。

電動車系統包含電動車與基礎設施,陳立閔認為,充電系統是電動車的運行關鍵之一。雖然投入充電設施的廠商日漸增多,但因建置成本極高,一個冰箱大小、可供電動車15分鐘快充的充電站,造價約當新台幣100萬元,相當高昂的成本環境下,目前仍屬「寡佔」市場,僅有少數廠商介入此項領域。

電動車其實是吃電的大怪獸,以一輛具有100匹馬力的電動車為例,所需要的電力值高達75000W,相當於930台筆記型電腦的用電量。如果該台電動車續航力約1小時,以家用一般插座電源充電,需耗時60小時,不符經濟效益;若採工廠的三相電源充電,需耗時5小時;若利用住宅區的基礎線路,並希望充電時間控制在15分鐘內,其充電功率需達300KW,相當於讓3000平方公尺的廠房停電10分鐘,才能支應高電壓、大電流的需求。

不僅如此,因快速充電會讓傳導線快速發熱,15分鐘的快充電線至少要跟加油管一樣粗,而充電站必須要能承受足夠大的短路電流,才不至於起火或爆炸。

目前全球取得充電站認證的廠商並不多,大廠僅美國的ECOtality,即NISSAN電動車Leaf的合作對象,以及施耐德與西門子三家而已。

此外,由於電池組的運作模式與單一電池有所不同,一個管理不當,電動車極可能爆炸。爆炸事件時有所聞,今年四月在中國杭州發生電動計程車充電自燃事件,美國也發生電動車經美國政府撞擊測試三周後起火自燃,都是電池組惹的禍。

陳立閔指出,電動車鋰電池造價約佔整部電動車40%的成本,亦是電動車的動力心臟,其重要程度的確是不言而喻。一般存在的問題,多是電池過度充電、掉落、震動、壓擠、汙染、電極錯位,以及絕緣層設計不當,所造成電池芯爆炸,形成的安全問題;由於平均一台電動車動輒需要上千顆鋰電池串聯與並聯起來的電池模組,即使業者製造出超越百萬分之一不良率的高品質電池芯,如果沒有良好的電源管理電路,失效機率反而可能暴增至千分之一以上。因此,電池芯單體、小型串聯與整個串聯,製造時都必須分階段採取不同的考量。

目前UL針對電動車、電池管理系統各有不同的測試項目,包含電池芯與小型串並聯電池模組的短路測試、異常充電、強制放電測試,以及擠壓、衝擊等機械測試項目;電動車測試項目則有:過充測試、充電器相容性、非平衡電池組充電測試,以及旋轉、振動、穿刺、掉落等。UL完整、精細的測試項目將可嚴格把關產品品質,有效管理鋰電池組壽命,以及確保電池性能良好,達成電動車壽命至少長達10年的任務。在此前提下進而降低攤提電動車製造成本,不僅可達成消費者財力可負擔的販售價格,並確實保障使用者人身財物的安全。

陳立閔認為,台灣廠商其實有非常堅強的機電研發實力,但目前多侷限於輕電力領域,對電動車與充電站所需求的高電壓、大電流領域不夠熟悉,同時取得成本過高也限制了廠商投入數量,即使如此,台灣的機電人才仍是打破充電障礙的契機,進軍全球電動車市場仍是後勢可期。
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