ARTC 嚴 選 推 薦 適 用 直 流 充 電 的 方 式, 使 用 電 動 車 專 用 的 充 電 站 所 設 置 的 大 功 率 直 流 電 充 電 機, 接 上 充 電 插 座 後 就 能 完 成 快 速 充 電, 平 均 僅 需 約 30 分 鐘 即 可 將 電 動 車 電 能 補 充 到

國 際 充 電 規 格 及 ARTC 充 電 設 施 介 紹 車 輛 研 究 測 試 中 心 王 順 立 一 前 言 [1] 根 據 國 內 環 保 署 統 計 資 料 顯 示, 國 內 交 通 運 輸 佔 總 二 氧 化 碳 排 放 量 約 14.1%, 為 國 內 第 二 大 溫 室 氣 體 排 放 來 源, 因 此 如 何 有 效 降 低 交 通 運 輸 所 帶 來 的 空 氣 汙 染 及 二 氧 化 碳 的 排 放, 是 改 善 現 有 環 境 溫 室 效 應 的 一 大 課 題 電 動 化 車 輛 因 其 有 零 空 氣 汙 染 排 放 的 優 點, 早 已 成 為 各 國 降 低 都 市 空 氣 汙 染 的 主 要 解 決 方 案 之 一, 為 有 效 提 升 電 動 車 的 使 用 數 量, 首 要 目 標, 就 是 建 立 電 動 車 適 合 的 運 行 環 境, 而 充 電 設 施 便 是 運 行 環 境 建 立 最 重 要 的 一 環, 現 今 車 輛 產 業 更 是 積 極 投 入 更 方 便 且 更 快 速 充 電 系 統 的 研 發 (Wireless Charging System) 方 式, 設 備 無 須 接 觸 車 輛 即 可 執 行 充 電, 主 要 是 透 過 磁 共 振 原 理 進 行 能 量 傳 輸, 現 階 段 仍 有 傳 輸 效 率 較 低 傳 輸 功 率 限 制 與 傳 輸 線 圈 需 準 確 定 位 等 問 題 需 要 再 進 一 步 克 服, 故 尚 未 被 廣 泛 應 用 接 觸 式 充 電, 顧 名 思 義 主 要 是 透 過 充 電 槍 與 充 電 電 纜 等 實 體 方 式 與 RESS 完 成 連 接 後 進 行 充 電, 依 充 電 設 備 所 提 供 的 電 能 種 類 不 同, 分 為 交 流 充 電 ( 慢 速 充 電 ) 與 直 流 充 電 ( 快 速 充 電 ) 兩 種 ; 以 國 內 為 例, 使 用 家 裡 常 見 110V 或 是 220V 交 流 電 進 行 充 電 即 為 交 流 充 電 方 式, 充 電 方 式 為 透 過 充 電 槍 與 電 纜 線 與 車 輛 連 接 後, 經 由 車 上 所 搭 載 之 車 載 充 電 器 (On Board Charger) 將 交 流 電 轉 換 成 直 流 電, 再 對 二 電 動 車 充 電 方 式 純 電 動 車 主 要 是 藉 由 車 輛 所 搭 載 之 可 充 電 能 量 儲 存 系 統 (Rechargeable Energy Storage System, RESS ), 將 能 量 儲 存 於 車 輛 上, 當 車 輛 需 要 前 進 的 動 力 時,RESS 會 將 所 儲 存 的 電 能 提 供 給 車 輛 動 力 馬 達 轉 化 為 車 輛 前 進 的 動 力, 但 是 RESS 所 儲 存 的 能 量 也 會 隨 著 行 駛 里 程 的 增 加 而 消 耗, 這 時 就 需 經 由 外 部 充 電 設 施 來 進 行 電 能 補 給 現 行 國 際 上 電 動 車 充 電 方 式, 大 致 上 可 分 為 非 接 觸 式 與 接 觸 式, 非 接 觸 式 充 電 主 要 為 無 線 充 電 RESS 進 行 充 電 ; 為 考 量 保 有 車 內 足 夠 乘 坐 空 間, 一 般 只 能 搭 載 體 積 較 小 充 電 功 率 較 低 之 車 載 充 電 器, 所 以, 當 電 動 車 使 用 交 流 電 能 進 行 充 電 時, 可 能 需 要 充 電 好 幾 個 小 時 以 上 才 能 夠 完 成 充 電, 但 交 流 充 電 有 設 備 建 置 費 用 較 低 且 安 裝 容 易 的 優 點, 是 目 前 國 際 上 普 及 的 電 動 車 充 電 方 式 如 果 以 上 述 的 交 流 充 電 方 式, 每 次 使 用 電 動 車 後 都 要 花 好 幾 個 小 時 進 行 充 電, 恐 會 大 大 降 低 電 動 車 日 常 使 用 的 便 利 性, 因 此, 直 流 充 電 方 式 即 是 為 加 快 電 動 車 充 電 速 度 而 提 出 的 對 策 ; 只 要 電 動 車 20 車 輛 研 測 資 訊 107 期 2015-08

ARTC 嚴 選 推 薦 適 用 直 流 充 電 的 方 式, 使 用 電 動 車 專 用 的 充 電 站 所 設 置 的 大 功 率 直 流 電 充 電 機, 接 上 充 電 插 座 後 就 能 完 成 快 速 充 電, 平 均 僅 需 約 30 分 鐘 即 可 將 電 動 車 電 能 補 充 到 80%, 相 較 於 交 流 充 電 方 式 動 輒 數 小 時 以 上 的 充 電 時 間, 大 幅 縮 短 了 民 眾 等 待 充 電 完 成 之 時 間, 進 而 增 加 電 動 車 使 用 上 的 便 利 性 與 民 眾 接 受 度 泛 運 用 ( 圖 2), 其 介 面 由 七 個 端 子 所 構 成, 可 分 別 適 用 於 單 相 電 力 充 電 或 是 三 相 電 力 充 電 3. 大 陸 地 區 主 要 以 G B / T 20234.2 標 準, 整 體 介 面 由 七 個 端 子 所 構 成 ( 圖 3), 整 體 雖 然 與 歐 三 國 際 充 電 規 格 ( 一 ) 如 同 旅 行 時 常 會 遇 到 各 國 或 是 各 區 域 所 使 用 之 充 電 插 座 與 電 壓 不 相 同, 使 得 電 器 用 品 無 法 使 盟 地 區 IEC 62196 標 準 相 似, 但 是 兩 者 之 間 存 在 一 些 差 異, 兩 者 目 前 無 法 共 用 圖 3 大 陸 交 流 充 電 介 面 用 的 情 況, 同 樣, 電 動 車 充 電 介 面 目 前 也 尚 未 有 統 一 規 格, 下 列 為 目 前 國 際 上 主 要 幾 種 常 見 之 交 流 充 電 介 面 : 1. 美 國 方 面 主 要 是 以 SAE J1772 標 準 為 主, 其 外 型 為 包 含 五 個 端 子 之 圓 型 ( 圖 1), 現 階 段 ( 二 ) 直 流 充 電 方 式 因 整 體 功 率 遠 高 於 交 流 充 電 方 式, 充 電 設 備 需 設 置 更 謹 慎 的 安 全 確 認 與 資 料 通 訊 機 制, 因 此 所 使 用 之 充 電 介 面 樣 式 與 交 流 充 電 介 面 有 所 不 同, 下 列 為 目 前 國 際 上 主 要 幾 種 常 見 之 直 流 充 電 介 面 : 1. 美 國 地 區 直 流 充 電 介 面 以 SAE J1772 標 準 為 主, 主 要 架 構 由 原 本 交 流 介 台 灣 CNS 標 準 也 是 參 考 此 介 面 制 定 圖 1 美 國 交 流 充 電 介 面 面 樣 式 額 外 再 增 加 兩 個 直 流 電 端 子 所 組 成 ( 圖 2. 歐 盟 地 區 主 要 是 以 IEC 62196 標 準 為 4), 稱 為 複 合 式 接 頭 (Combo Connector), 其 圖 4 SAE 直 流 充 電 介 面 主, 於 標 準 內 分 別 有 Type 1 Type 2 與 Type 3 三 種 充 電 介 面, 其 中 以 Type 2 充 電 介 面 較 為 廣 圖 2 IEC Type 2 交 流 充 電 介 面 優 點 為 電 動 車 只 需 要 透 過 此 充 電 介 面 即 可 進 行 交 流 或 直 流 充 電 2. 歐 盟 地 區 以 IEC 62196 標 準 為 主, 直 流 充 電 介 面 以 Type 2 交 流 介 面 再 增 加 圖 5 IEC 直 流 充 電 介 面 圖 片 來 源 :http://www.phoenixcontactemobility.com/ 車 輛 研 測 資 訊 107 期 2015-08 21

2 個 直 流 端 子 所 構 成 ( 圖 5), 與 SAE J1772 直 流 充 電 介 面 一 樣 為 複 合 式 接 頭 設 計 3. 日 本 地 區 直 流 充 電 介 面 主 要 為 CHAdeMO 規 格, 介 面 由 10 個 端 子 所 組 成 ( 圖 6), 廣 泛 四 車 輛 中 心 電 動 車 充 電 站 近 幾 年 電 動 車 產 業 蓬 勃 發 展, 各 大 車 廠 紛 紛 投 入 新 型 電 動 車 開 發 與 銷 售, 車 輛 中 心 (ARTC) 經 政 府 科 技 專 案 計 畫 支 持, 已 完 成 建 置 一 座 多 規 格 電 動 車 充 電 站, 目 前 充 電 站 主 要 分 為 三 個 區 域, 分 述 如 下 : 1. 第 一 區 為 標 準 充 電 介 面 運 用 於 日 本 車 廠 所 生 產 之 電 動 車, 也 圖 6 CHAdeMO 直 流 充 電 介 面 充 電 區, 此 區 主 要 提 供 符 合 美 國 SAE J1772 是 這 四 種 常 見 直 流 充 電 介 面 規 格 中 最 早 投 入 一 般 大 眾 使 用, 是 目 前 全 世 界 建 置 數 量 最 多 的 直 流 充 電 設 施 4. 大 陸 直 流 充 電 介 面 以 GB/T 20234.3 標 準 為 主, 由 9 個 端 子 構 成 ( 圖 7), 目 前 廣 泛 運 用 於 大 陸 地 標 準 IEC 62196-2 標 準 Type 2 介 面 大 陸 GB/T 草 案 與 國 內 CNS 標 準 等 交 流 充 電 設 備 共 6 台, 機 型 涵 蓋 了 立 柱 式 與 壁 掛 式 充 電 設 備 ( 圖 8 圖 9), 全 部 交 流 充 電 設 備 電 圖 8 立 柱 式 交 流 充 電 設 備 區 電 動 車 與 電 動 巴 士 圖 7 GB/T 直 流 充 電 介 面 力 輸 出 規 格 皆 為 額 定 電 壓 單 相 2 2 0 V, 最 上 述 幾 種 國 際 上 常 見 充 電 介 面 無 論 交 流 充 電 或 直 流 充 電 介 面, 其 幾 何 外 型 基 本 上 都 不 相 同, 導 致 採 用 不 同 充 電 介 面 之 電 動 車 無 法 直 接 使 用 彼 此 間 的 大 電 流 依 不 同 設 備 分 別 有 16A 32A 與 80A 三 種 ; 直 流 充 電 設 備 圖 9 壁 掛 式 交 流 充 電 設 備 充 電 設 施, 對 充 電 站 普 及 設 置 以 及 提 升 電 動 車 充 電 便 利 性 等 造 成 很 多 問 題, 都 需 待 未 來 各 國 充 電 介 面 標 準 慢 慢 整 合 後 才 得 以 解 決 部 分,ARTC 充 電 站 目 前 具 備 四 台 符 合 日 本 CHAdeMO 規 格 之 直 流 充 電 設 施, 最 高 輸 出 電 壓 為 500Vdc, 最 大 輸 出 電 流 為 125A, 整 體 最 大 輸 出 功 率 可 達 50Kw 2. 第 二 區 為 非 標 準 充 電 介 面 充 電 區 ( 如 圖 10), 此 區 域 主 要 是 考 量 到 目 前 電 動 車 相 關 技 術 持 續 22 車 輛 研 測 資 訊 107 期 2015-08

ARTC 嚴 選 推 薦 蓬 勃 發 展, 充 電 規 格 也 尚 未 統 一 且 持 續 精 進, 因 此 提 供 一 個 具 備 彈 性 與 安 全 的 場 域, 現 場 有 單 相 110V 單 相 220V 三 相 220V 三 相 380V 與 三 相 440V 等 多 種 交 流 電 力 源, 業 者 可 自 行 攜 帶 符 合 場 域 內 電 力 規 格 之 充 電 設 備 進 行 安 裝 與 使 用, 例 如 分 離 式 充 電 設 備 汽 機 車 電 池 交 換 站 高 輸 出 功 率 中 大 型 電 動 巴 士 充 電 設 施 或 是 無 線 充 電 設 備 等 都 可 利 用 此 場 域 內 模 組 化 電 力 源 進 行 測 試 與 使 用, 提 供 國 內 外 電 動 車 於 ARTC 內 可 彈 性 運 用 之 充 電 區 域 動 車 充 電 站 特 設 一 充 電 站 管 理 平 台 ( 如 圖 十 一 ), 透 過 有 線 傳 輸 方 式, 即 時 監 控 每 台 充 電 設 備 即 時 狀 況, 將 其 充 電 時 相 關 電 壓 電 流 功 率 等 電 能 資 料, 搭 配 周 邊 溫 度 感 知 器 可 進 行 RESS 充 電 時 溫 度 監 控, 以 每 三 秒 一 筆 方 式 存 入 資 料 庫 內, 後 續 業 者 可 透 過 此 原 始 資 料 深 入 了 解 該 電 動 車 於 充 電 時 電 能 與 電 池 溫 度 變 化, 也 可 透 過 管 理 平 台 之 顧 客 介 面 功 能, 了 解 電 動 車 充 電 之 電 能 使 用 狀 況, 提 供 最 即 時 之 電 動 車 輛 充 電 資 訊, 透 過 平 台 預 先 建 立 之 基 本 資 料, 於 充 電 結 束 後 發 送 簡 訊 通 知 取 車, 避 免 人 員 於 現 場 長 時 間 等 待 圖 10 非 標 準 充 電 介 面 充 電 區 3. 第 三 區 為 電 動 機 車 充 電 區, 主 要 是 提 供 給 電 動 機 車 一 個 專 用 之 充 電 區 域, 可 提 供 之 電 力 總 類 為 單 相 110V, 最 大 可 同 時 提 供 12 個 國 內 常 見 B 圖 11 充 電 站 管 理 平 台 型 插 座 供 電 動 機 車 充 電 使 用 六 結 論 五 全 方 面 監 控 機 制 目 前 市 面 上 電 動 車 若 是 使 用 交 流 充 電 設 備 進 行 充 電, 依 車 型 大 小, 充 電 所 需 要 時 間 短 則 1~2 小 時, 長 則 5~10 小 時 以 上, 在 這 長 時 間 充 電 過 程, RESS 不 斷 接 收 外 部 輸 入 的 電 能, 為 了 監 控 車 輛 與 充 電 設 備 於 這 段 時 間 的 狀 態 並 確 保 安 全,ARTC 電 電 動 車 充 電 站 為 電 動 車 使 用 環 境 中 最 重 要 的 一 項 設 施, 公 共 充 電 站 的 廣 泛 設 立 可 以 大 幅 度 降 低 電 動 車 車 主 對 於 車 輛 可 行 駛 里 程 焦 慮, 並 滿 足 隨 時 充 電 之 需 求 然 而 現 階 段 國 際 上 充 電 介 面 規 格 無 法 統 一, 嚴 重 影 響 電 動 車 的 普 及 與 大 眾 對 電 動 車 的 接 受 度, 對 於 公 共 充 電 設 施 設 置 而 言, 多 樣 的 充 電 介 面 車 輛 研 測 資 訊 107 期 2015-08 23

導 致 建 置 成 本 會 隨 之 增 加, 使 得 營 運 商 投 入 公 共 充 電 設 施 的 意 願 降 低 ; 另 對 使 用 民 眾 而 言, 公 共 充 電 設 施 數 量 無 法 提 升 且 使 用 上 需 注 意 分 辨 不 同 充 電 介 面, 降 低 了 民 眾 使 用 興 趣 為 了 解 決 這 問 題, 現 階 段 國 際 標 準 發 展 也 朝 逐 漸 收 斂 的 趨 勢, 但 是 距 離 完 全 統 一 充 電 介 面 相 信 還 需 要 一 段 時 間 在 充 電 規 格 仍 屬 多 元 的 期 間,ARTC 電 動 車 充 電 站 考 量 國 際 電 動 車 發 展 趨 勢, 除 建 置 國 際 上 較 常 見 規 格 充 電 設 備 與 可 彈 性 搭 載 充 電 模 組 之 硬 體 設 施, 以 及 即 時 監 控 與 資 料 記 錄 分 析 之 管 理 平 台, 還 搭 配 整 體 測 試 能 量, 為 國 內 電 動 車 產 業 相 關 業 者 提 供 一 個 良 好 的 電 動 車 開 發 測 試 場 域 溫 馨 小 提 醒 : 您 可 至 車 輛 中 心 網 站 (www.artc.org.tw) 下 載 電 動 車 安 全 入 門 手 冊 做 細 部 閱 讀 與 瞭 解 參 考 文 獻 : [1] 行 政 院 環 境 保 護 署 http://www.epa.gov.tw/ mp.asp?mp=epa 迎 接 電 動 車 世 代 來 臨, 你, 準 備 好 了 嗎? 隨 著 車 輛 技 術 與 環 保 意 識 的 不 斷 提 升, 電 動 車 在 短 短 幾 年 間 即 成 為 車 市 明 日 之 星, 許 多 人 也 期 待 零 排 放 無 污 染 的 移 動 生 活 早 日 到 來 然 而, 現 階 段 絕 大 部 份 的 民 眾 還 仍 普 遍 欠 缺 電 動 車 的 使 用 經 驗, 為 使 車 輛 產 業 界 工 程 師 車 主 用 路 人, 乃 至 於 道 路 救 援 單 位 等, 能 充 分 了 解 電 動 車 的 特 殊 習 性, 掌 握 安 全 的 對 應 方 式, 車 輛 中 心 特 別 繼 防 禦 駕 駛 之 後, 又 再 編 撰 電 動 車 安 全 入 門 本 書 涵 蓋 了 電 動 車 發 展 歷 程 與 趨 勢 型 式 類 型 標 準 與 安 全 保 障, 以 及 實 務 保 養 與 維 修 等 主 題 ; 同 時, 針 對 電 動 車 結 構 電 氣 安 全, 以 及 國 際 救 援 流 程 等 各 領 域 的 專 業 與 作 法 也 有 相 當 詳 細 的 介 紹, 亦 是 提 供 了 肩 負 車 禍 事 故 的 第 一 線 救 援 人 員 一 本 有 用 的 操 作 指 南 想 瞭 解 電 動 車 安 全 入 門 的 完 整 內 容, 歡 迎 下 載 (PDF 全 文 ) ; 或 連 結 車 輛 中 心 官 網 查 詢 www.artc.org.tw 下 載 電 子 檔 與 分 享 24 車 輛 研 測 資 訊 107 期 2015-08