Minth University of Science and Technology:Item 987654321/1097

大華科技大學

機電工程研究所

碩士論文

大型電動巴士充電/換電站相關技術

規範與驗證之研究

The Study on Electric Buses Power

Charging/Battery Exchange Station

Related to Technical Specifications

and Validation Systems

研 究 生：彭 善 鈺

指導教授：韋 孟 育 博 士

盧 豐 彰 博 士

大型電動巴士充電/換電站相關技術規範與驗證之研究

The Study on Electric Buses Power Charging/Battery

Exchange Station Related to Technical Specifications

and Validation Systems

研 究 生：彭善鈺 Student：Shan-Yu Peng 指導教授：盧豐彰 博士 Advisor：Dr. Feng-Chang Lu

韋孟育 博士 Advisor：Dr. Meng-Yu Wei

大華科技大學

機電工程研究所

碩士論文

A Thesis

Submitted to Institute of Electro-Mechanical Engineering Ta Hwa Institute of Technology

in partial Fulfillment of the Requirements for the Degree of

Master of Science in

Electro-Mechanical Engineering July 2014

Hsinchu, Taiwan, Republic of China.

誌謝

感謝家人在我研究所期間適時給予鼓勵，感謝研究所的同學在於 課業方面能相互勸勉學習，感謝學弟們在學校期間能彼此交流、分享、 參與論文校正，感謝黃禮貫、曾德育在研究期間給予意見及協助，感 謝韋孟育教授、連畊宇教授在論文初稿，點出應研究之方向與建議， 感謝盧豐彰教授在百忙之中，抽空指導論文之寫作要項。

摘要

近年來，世界各國積極提升電動巴士的普及率。但是由於電動 巴士充電/換電基礎設施的建設涉及相關專業技術規範的訂定和驗 證工作，遂成為一項值得研究的課題。 本論文旨在針對國內及國外主要地區(歐洲、北美、中國和日本) 大型電動巴士充電/換電站(含充電機)相關技術規範的訂定和驗證 之發展現況和進行研究，研究內容包括：標準制定組織、標準驗證 制度、電動巴士充電/換電站(含充電機)相關技術規範的發展現況， 並進行差異比較。本論文成果可作為未來國內訂定大型電動巴士充 電/換電站(含充電機)相關技術規範的參考。 關鍵字：電動車、充電站、換電站、標準、驗證

The Study on

Electric Buses Power Charging

/

Battery Exchange

Station Related to Technical Specifications and Validation Systems

Abstract

In the past few years, countries around the world enhance the penetration of electric buses (EBs) actively. Due to the infrastructure of EBs power charging/battery exchange station involves the setting and validation of relevant professional and technical specifications, it has become a worthy of study topic.

The purpose of this thesis is to study the development status of EBs power charging/battery exchange stations (including charger) related to technical specifications and validation system for the domestic and the main areas of foreign (Europe, North America, China and Japan). The research contents includes: the status of standards development organizations, standard verification system, EBs power charging/battery exchange stations (including charger) relevant technical specifications and compare the differences.

In this thesis, the results can be used a reference for setting domestic EBs power charging/battery exchange stations (including charger) relevant technical specifications in future.

Keywords: electric bus, power charging station, battery exchange station, standard, validation

目錄

中文摘要...I 英文摘要...II 目錄...III 圖目錄... VI 表目錄...IX 第一章 緒論...1 1.1 研究背景...1 1.2 研究動機...3 1.3 研究範圍...4 1.4 章節安排...6 第二章 國內大型電動車充電/換電站技術規範...8 2.1 國內大型電動車發展概況...8 2.2 國內大型電動車標準制定組織...10 2.3 國內大型電動車充電/換電站相關標準技術內涵...12 第三章 國內大型電動車充電/換電站標準驗證制度...24 3.1 國內大型電動車標準驗證組織...24 3.2 國內大型電動車充電/換電站標準驗證...26 第四章 國外大型電動車充電/換電站相關技術規範...34

4.1 國外大型電動車發展概況...34 4.1.1 中國大型電動車發展概況...34 4.1.2 歐洲大型電動車發展概況...35 4.1.3 美國大型電動車發展概況...36 4.1.4 日本大型電動車發展概況...37 4.2 國外大型電動車標準制定組織...39 4.2.1中國大型電動車標準制定組織...39 4.2.2 歐洲大型電動車標準制定組織...40 4.2.3 美國大型電動車標準制定組織...41 4.2.4 日本大型電動車標準制定組織...42 4.3 國外大型電動車充電/換電站相關技術標準...43 4.3.1 中國大型電動車充電/換電站相關技術標準...43 4.3.2 歐洲大型電動車充電/換電站相關技術標準...75 4.3.3 美國大型電動車充電/換電站相關技術標準...89 4.3.4 日本大型電動車充電/換電站相關技術標準...97 第五章 國外大型電動車充電/換電站標準驗證制度...101 5.1 國外大型電動車標準驗證組織...101 5.1.1 中國大型電動車標準驗證組織...101 5.1.2 歐洲大型電動車標準驗證組織...102

5.1.3 美國大型電動車標準驗證組織...104 5.1.4 日本大型電動車標準驗證組織...106 5.2 國外大型電動車充電/換電站標準驗證...107 5.2.1 中國大型電動車充電/換電站標準驗證...107 5.2.2 歐洲大型電動車充電/換電站標準驗證...108 5.2.3 美國大型電動車充電/換電站標準驗證...111 5.2.4 日本大型電動車充電/換電站標準驗證...113 第六章 國內外大型電動車相關技術差異探討與建議...116 6.1 大型電動車交流充電介面規格差異探討...116 6.2 大型電動車直流充電介面型式差異探討...117 6.3 大型電動車安全環境要求...119 6.4 國內大型電動車充電介面建議...120 6.5 中國大型電動車充電/換電站差異性比較及建議...122 6.6 國內大型電動車充電/換電站建議...123 6.7 國內大型電動車檢驗建議...124 第七章 結論與未來研究方向...125 7.1 結論...125 7.2 未來研究方向...126 參考文獻...127

圖目錄

圖 2-1 台灣電動車標準之法規制定與規劃...12 圖 2-2 電動車輛傳導式充電模式架構示意圖...15 圖 2-3 交流型式 1 之充電系統架構...17 圖 2-4 交流型式 2A 之充電系統架構...17 圖 2-5 交流型式 2B 之充電系統架構...18 圖 3-1 我國交流型式 2A 之充電樁與充電介面...28 圖 3-2 我國交流型式 2B 之充電樁與充電介面...28 圖 3-3 歐美交流型式之充電樁與充電介面...28 圖 3-4 中國交流型式之充電樁與充電介面...29 圖 3-5 電檢中心 EMC 檢測...31 圖 4-1 電池組之命名方式示意圖...48 圖 4-2 無均衡介面快換電池組結構外形示意圖...59 圖 4-3 均衡介面快換電池組結構外形示意圖...59 圖 4-4 帶均衡介面快換電池組結構外形示意圖...60 圖4-5 電池組連接器插頭、插座接觸點佈置示意圖...60 圖4-6 無均衡介面電池組連接器插頭正視示意圖...61 圖4-7 無均衡介面電池組連接器插座正視示意圖...61 圖4-8 均衡介面電池組連接器插頭正視示意圖...62

圖4-9 均衡介面電池組連接器插頭正視示意圖...62 圖4-10 快換電池組結構外形示意圖...68 圖4-11 針孔耦合式電池組連接器插頭接觸點佈置圖...69 圖4-12 針孔耦合式電池組連接器插座接觸點佈置圖...69 圖 4-13 歐洲電動車採用標準示意圖...75 圖4-14 充電纜線連接方式A...78 圖4-15 充電纜線連接方式B...79 圖4-16 充電纜線連接方式C...79 圖4-17 美國電動車採用標準示意圖...90 圖4-18 電動車電能傳輸系統物理環境...91 圖4-19 電動車電能傳輸系統之功能示意圖...91 圖4-20 組合式電動車插孔和對接連接器...93 圖4-21 導電EV/PHEV充電系統結構示意圖...94 圖 4-22 一級交流電之充電系統架構...95 圖4-23 一級交流電和二級交流電傳導式充電介面接觸點功能...96 圖4-24 CHAdeMO直流快充介面實景圖...100 圖 5-1 中國 CQC 及 CCC 認證標誌...101 圖 5-2 TÜ V 電池性能測試實驗室...110 圖 5-3 TÜ V 環境測試實驗室...110

圖 5-4 MET 電池環境測試實驗室...112

表目錄

表 1-1 符合大型電動車充電站之標準...5 表 1-2 符合大型電動車換電站之標準...5 表 2-1 立凱電動巴士規格表...9 表 2-2 我國電動車輛傳導式充電介面之一般要求...14 表2-3 充電系統主要功能...15 表2-4 電動車輛充電模式內容...16 表2-5 電動車輛供電設備之功能要求...18 表2-6 電動車輛傳導式充電系統之各種安全要求...19 表2-7 電動車輛傳導式充電系統之結構與功能要求...20 表2-8 電動車輛傳導式充電系統之環境安全防護要求...20 表 2-9 電動車輛直流充電站一般要求...21 表2-10 直流充電站之功能要求...21 表2-11 電動車輛直流充電站之絕緣耐受特性要求...23 表2-12 洩漏接觸電流之試驗條件及保護措施...23 表 3-1 大電力中心針對設備製造商高壓用電設備出廠試驗項目...31 表 3-2 工研院電動汽車整車實驗室...33 表 4-1 電動車換電站技術與設計之相關標準...44 表4-2 換電系統設計方法...45

表4-3 Q/GDW 487規定之電池組設計要項...47 表4-4 Q/GDW 487規定之電池組外形尺寸...47 表4-5 Q/GDW 487規定之充電機AB類設備...49 表4-6 Q/GDW 487規定之電氣耐壓要求...49 表4-7 Q/GDW 487規定之絕緣試驗等級要求...49 表4-8 Q/GDW 487規定之充電機物件與配件...50 表 4-9 典型的電池組裝箱參數... ...51 表 4-10 充電系統運行及檢修通道寬度...52 表 4-11 換電站各項安全與施工要點...52 表4-12 Q/GDW 685規定之電池組連接器尺寸...53 表4-13 Q/GDW 685規定之動力蓄電池要求...54 表 4-14 Q/GDW 685 規定之電池箱連接器接觸點...54 表4-15 Q/GDW 685規定之插拔耐性之性能要求...55 表4-16 Q/GDW 685規定之電子控制單元之技術要求...55 表4-17 Q/GDW 685規定之快換電池組的電氣間隙和沿面距離....56 表4-18 Q/GDW 685規定之絕緣電阻性質要求...56 表4-19 Q/GDW 685規定之快換電池組環境測試部位...56 表4-20 Q/GDW 685規定之介質強度試驗方法...58 表 4-21 Q/GDW 685 規定之電池組電氣規格...58

表4-22 Q/GDW 686規定之快換電池組外形尺寸...63 表4-23 Q/GDW 686規定之快換電池組標稱電壓...64 表4-24 Q/GDW 686規定之電池組連接器之額定...64 表4-25 Q/GDW 686規定之動力蓄電池性能要求...64 表4-26 Q/GDW 686規定之電池組連接器結構及性能要求...65 表 4-27 Q/GDW 686 規定之電子控制單元各要項...65 表4-28 Q/GDW 686規定之換電池箱電氣間隙和沿面距離...66 表4-29 Q/GDW 686規定之快換電池組環境安全要求...66 表4-30 Q/GDW 686規定之介質強度試驗...67 表4-31 Q/GDW 686規定之電磁相容各項檢驗方法...67 表 4-32 DB11Z 800 規定之電氣性能要求...70 表 4-33 DB11Z 800 規定之環境安全要求項目...71 表 4-34 DB11Z 800 規定之環境安全試驗...71 表 4-35 DB11Z 877 規定之電氣性能要求...72 表 4-36 DB11Z 877 規定之防護安全要求...72 表 4-37 DB11Z 877 規定之環境試驗方法...73 表 4-38 SZDBZ 29.9規定之充電站及充電樁設計規範...74 表4-39 SZDBZ 29.9規定之非車載充電機電壓電流範圍...74 表4-40 IEC 61851-1規定之充電模式...77

表4-41 IEC 61851-1規定之電動車輛充電纜線連接方式...78 表 4-42 IEC 61851-1 規定之最低 IP 防護等級...82 表 4-43 IEC 61851-1 規定之環境安全要求...84 表4-44 IEC 61851-22規定之輸出電壓和電流額定值...87 表4-45 IEC 61851-22規定之允許手接觸的表面溫度...88 表4-46 IEC 61851-22規定之手接觸不必握緊的表面溫度...88 表4-47 北美充電額定電功率...94 表4-48 一級交流電和二級交流電傳導式介面接觸點功能...97 表4-49 SAEJ1772規定之直流電氣規格...97 表 4-50 日本電動車協會採用標準ㄧ覽表...97 表4-51 日本快速充電機之電氣規格...98 表4-52 CHAdeMO直流快充介面規格...99 表4-53 CHAdeMO直流快充介面功能...99 表5-1 中國機動車輛及安全附件之CCC強制性產品認證標準...107 表5-2 德國TÜ V集團對電池進行之檢測項目...109 表5-3 MET電池檢驗標準一覽表...111 表5-4 MET電池試驗項目...112 表5-5 JARI電池檢驗與使用之設備...114 表 6-1 各國使用之 AC 充電介面規格...116

表 6-2 各國使用之 DC 充電介面規格...118 表 6-3 DC 充電電氣規格...119

第一章 緒論

1.1 研究背景 1973 年爆發了第一次的能源危機(又稱為石油危機)，使得內燃機 為動力的汽車因石油禁運而被受限制，也讓美國睽違 50 幾年的電動 車再一次的受到重視。在 1976 年美國國會通過電動車和複合車的相 關法令，並以政策上的資助和財政補貼等方式，迅速推動電動車在往 後的發展(如 PNGV 計畫、Freedom CAR 計畫、EV 電池利用研究項 目、AVP 計畫等等)。如今，在全球面臨能源危機的 21 世紀，二氧化 碳排放的減量與對化石能源依賴度的降低，可以說是各國政府推行電 動車的兩大助力。[1] 在西方國家中，最早發展電動車的是美國，在使用傳統上最久的 是英國，於 2008 年英國政府投資電動車的相關發展，其中一部分資 金用來研發出性能更好的純電動車或混合動力車技術，其餘資金投資 在低碳車領域的研究發展，以創造汽車產業就業機會與推展電動車在 將來的普及化等等。在東方國家中，中國在 2009 年推出十城千輛計 畫，為所參與的 13 個城市推出 1000 輛新能源汽車展示試範運行，其 涵蓋範圍包含公車、出租、公務、市政、郵政等領域，而後在 2010 年參與城市擴大至 25 個，並於 2012 年提出節能和新能源汽車產業發

展規劃，以確定其新能源汽車發展之方向與指標。日本所推出的 EV/PHV Town 計畫，其參與城市有 18 個，大多為推廣大眾運輸網至 目的地為重點，併入了電動計程車與租賃車的示範運行和規劃，拓展 電動車產業的實用性與趨近於生活化為目的。 而我國智慧電動車先導運行計畫[2]也在台灣各地陸續展開，目 前除了純電動車外，也擴大至電動巴士、插電式混合動力車(PHEV) 加入運行，以利擴大爭取台灣產業鏈的發展利基。目前國內廠商中已 有立凱電能公司自主開發的全國第一台換電式大型電動巴士，於2013 年3月7日正式取得車輛研究測試中心(ARTC)及車輛安全審驗中心 (VSCC)認證[3-4]。這款大型電動巴士行駛距離可達120～150公里， 採用新一代換電式系統，僅需6～10分鐘更換電池。目前立凱電動巴 士在桃園地區示範運行一年多，行駛裡程超過10萬公里，車輛妥善率 (無故障時間/全部行駛時間)達99.8%。 眾所皆知，充電/換電系統為電動車運行提供能量補給，是電動 車的重要基礎支撐系統，也是電動車商業化、產業化過程中的重要環 節。換電設施主要是解決電池組充電太長的問題，在快速直流充電 上，雖可節省電池組充電時間，但因快速充電的關係，會導致電池組 負荷太大而減少使用的壽命。因此，換電方式可以先用交流充電供給 電池組，再用更換的方式交換電動車上的電池組，進而保障電池組壽

命，也可縮短電池組充電時所需的充電時間，同時解決交、直流充電 所面臨到的問題。 然而，電動車逐步發展後，車載電池組對充電電能的需求量將日 益增加，並且充電模式朝向智慧化發展的趨勢，都是提升電動車普及 率所必須面對的重要挑戰。另一方面，隨著科技不斷進步，電動車系 統的技術發展也逐步成形，但是由於大型電動車充電/換電系統涉及 人身及公共安全的議題，其相對產生的問題也慢慢浮現。倘若沒有以 安全為依歸，取得科技與安全的平衡點，即便現在普遍被認為是革命 性的科技，仍無法讓大型電動車成功邁向普及應用的大道。因此，大 型電動車充電/換電系統相關技術規範的訂定與驗證制度的建立，已 是刻不容緩之事，同時也是一項值得研究的重要課題。 1.2 研究動機 目前，國內在電動車推行方面，除了大型電動車充電/換電站相 關的基礎設施相當不完備，有關大型電動車充電/換電設施相關的技 術標準與驗證規範也亟待建立。 本論文針對大型電動車充電/換電站相關技術規範與驗證進行研 究之目的如下： 1.探討國內與國外先進國家或地區(歐洲、美國、中國、日本)大型

電動車發展現況、大型電動車標準制定組織、以及大型電動車充 電/換電站相關技術規範。 2.探討國內與國外先進國家或地區(歐洲、美國、中國、日本)大型 電動車標準驗證制度。 3.針對國內與國外先進國家或地區(歐洲、美國、中國、日本)大型 電動車充電/換電站相關技術規範進行差異比較，並提出具體建 議。 1.3 研究範圍 一般大型電動車充電/換電站是由供電系統、充電設備、電池更 換設備、電池檢測與維護設備、監控系統、計量裝置、安全和消防裝 置、外觀和標示等基本設施所組成，其主要功能是對大型電動車電池 組進行更換、充電和儲存，並且具有對換電站主要設施(包括：供電 系統、充電機櫃、安全和消防裝置、資料記錄等)進行監控、以及對 充電機櫃與電池組之間充電量進行計量的功能。 本論文僅限於研究我國及中國、歐洲、美國、日本等國家(或地 區)大型電動車的發展概況、大型電動車充電/換電設施技術標準(包括 供電系統、非車載充電設備、電池更換設備、電池檢測與維護設備、 電氣性能與安全要求等相關規範標準及技術內涵，但不包括充電站之

監控系統、計量裝置、安全與消防裝置、外觀和標示等相關規範標準 及技術內涵)、以及大型電動車充電/換電站相關技術規範之驗證制 度。 本論文研究大型電動車充電/換電設施之相關技術規範，包含如 下： 1. 充電設施之相關標準部分，如表 1-1。 表 1-1 符合大型電動車充電站之標準 國家標準 標準編號

IEC IEC 61851-1、IEC 61851-21～22、 IEC 62196-1～2 美國 SAE J1772、 SAE J2293 日本 JEVS G101~106 中國國家標準 GB/T 18487.1、 GB/T 18487.2、 GB/T 18487.3 中國國家電網標準 Q/GDW 233～Q/GDW 238 中國北京地方標準 DB11/Z 800、DB11/Z 877 中國深圳地方標準 SZDB/Z 29.9 2. 換電設施之相關標準部分，如表 1-2 表 1-2 符合大型電動車換電站之標準 國家標準 國家編號 中國國家電網標準 Q/GDW 486 、 Q/GDW 487 、 Q/GDW 488 、 Q/GDW 685 、 Q/GDW 686 中國北京地方標準 DB11/Z 800、DB11/Z 801、DB11/Z 877、DB11/Z 878

1.4 章節安排 第一章 緒論 本論文的研究背景、研究動機、研究範圍、以及本論文各章節內 容的摘要說明。 第二章 國內大型電動車充電/換電站相關技術規範 探討國內大型電動車的發展概況、大型電動車相關標準制定組 織、以及大型電動車充電/換電站所採用的相關技術規範。 第三章 國內大型電動車充電/換電站標準驗證制度 探討國內大型電動車標準驗證組織及大型電動車標準的驗證制 度。 第四章 國外大型電動車充電/換電站相關技術規範 探討中國、歐洲、美國、日本大型電動車的發展概況、大型電動 車標準制定組織、以及大型電動車充電/換電站所採用的相關技術規 範。 第五章 國外大型電動車充電/換電站標準驗證制度 探討中國、歐洲、美國、日本標準驗證組織與大型電動車充電/ 換電站相關標準之驗證制度。 第六章 國內外大型電動車相關技術差異探討與建議

和電氣規格)之差異性，並提出具體建議。 第七章 結論與未來研究方向

說明本論文之研究結論及未來的研究方向。 參考文獻

第二章 國內大型電動車充電/換電站技術規範

2.1 國內大型電動車發展概況 配合國際趨緩電動車之發展，我國經濟部擬延緩國內智慧電動車 之推廣，將「智慧電動車發展策略與行動方案」續延啟動期三年，修 正草案之內容為：隨著國際電動車發展趨勢延續先導運行計畫啟動期 至105年，從原先三年推動3,000輛修改為6年推動2,600當輛小客車， 此當輛包含小車、中巴及大巴並以載客量計算，例如一輛大巴載客量 相當於八輛小車、一輛中巴載客量相當於五輛小車。 近期「智慧電動車發展策略與行動方案」執行內容的改變，將影 響到未來國內電動車及充電站的布展。過去此方案的推動內容以純電 動車(BEV)為主，現在受補助的車輛進一步擴展到各式插電之電氣化 汽車(PHEV、EREV)與電動巴士。國內電動車推廣類型與數量上，將 與最早「智慧電動車發展策略與行動方案」設定目標不同，可預期在 國際車廠的推動下混合電動車的數量未來有機會提高，電動巴士在台 灣的數量也將有進一步的發展。 國內電動巴士目前有兩種電能補充模式，一為充電式，另一為電 池交換。華德、必翔採用充電式為電動巴士補充電能，立凱採電池交 換方式，唐榮則目前以充電為主，未來將改以充電為主、換電為輔。

以下就各業者為電動巴士進行電能補充之運作方式進行說明。 1. 華德動能[5] 華德電動巴士續航力至少250公里，因此電動巴士充電一次可運 行一天。充電時考慮時間電價並配合周邊用戶用電狀況，於22： 30~24：00進行電池的微幅重組，所以用小幅充電(小電流、小電壓)； 而24：00~06：00則採380V/250A三相充電，充飽電大約需6~7小時。 2. 立凱電能[6] 由於立凱採電動巴士採用電池交換方式，替電動巴士進行電能補 充。其換電基本運作模式是將電池預先充飽電，等巴士跑完路線回來 後視耗電情況把電池卸下進行充電，每個電池充滿電大概需2.5~3小 時。至於換電排程原則上希望一個小時換電車道只換三次，主要的原 因是不希望巴士同時間進來換電站，避免對電網造成過大的負荷。立 凱電能電動巴士之規格，如表2-1。 表2-1 立凱電動巴士規格表 項目 全低地板電 動巴士 區間高地板電動 巴士 大中型電動巴士 整車尺寸 參數 長 L 寬 W 高 H(mm) L：12000 W：≦2500 H：3221 L：12000 W：≦2500 H：3490 L：824 W：230 H：300 座位/立位數 人數 22/23 45/0 19/5 底盤 型號 AEVB-A1S-2 西門子 驅動電機 鎖定功率 (kw)x2 122 kw

西門子 驅動電機 最大功率 (kw)x2 300 kw 西門子 驅動電機 額定轉矩 (Nm) 160 Nm 西門子 驅動電機 扭力(N-m) x2 740 Nm 電池 型式 Aleees 鋰鐵材料 電池 最大容量 (kwh) 102 kwh 204 kwh 120 kwh 電池 額定電壓 DC(V) 520 V 電池 工作電壓(V) 512 V 電池 質量(kg) 350 kg x 4 350 kg x 8 300 kg x 4 抽換式充電 慢充 0.5 C 資料來源：台灣立凱電能科技股份有限公司 3. 必翔[7] 充電基本運作模式依據公車營運需求，視電池剩餘電量決定是否 進行充電。快速充電時間需1~2小時，為配合每20分鐘發一班車，由 三輛車進行輪替，採換車不換司機方式運行。若非急迫性需求，則採 隨車式充電，充電時間約7~8小時。 2.2 國內大型電動車標準制定組織 我國行政院經濟部標準檢驗局為我國最高商品檢驗主管機關，其 主要任務為配合國家經建計畫制定(或編修)國家標準、工業政策執行 商品檢驗，以提高我國商品之國際競爭力及保障消費者權益；推行國 際標準品質保證制度及環境管理系統，以提升我國品質保證及環境管

理水準；辦理全國度量衡標準之劃一、實施、以及其他檢(試)驗服務。 近年來，電動車輛產業已成為歐美日等先進國家積極推動的競爭 性新興產業，各國均已投入大量資源，並制定相關標準以建構良好的 電動車輛運行環境。標準檢驗局為推行產業政策並與國際接軌，除參 考最新國際標準，同時亦邀集產官學研各單位併行考量國內產業現況 及需求，制定一系列符合國內環境的電動車輛國家標準[8-9]。經濟部 標準檢驗局為配合政府推動智慧電動車輛產業發展政策，經濟部標準 檢驗局結合國內財團法人、學校等研究機構，針對建置電動車輛標 準、檢測能量、檢測資訊平台以及參與國際標準制定會議等四大領 域，成立電動車標準檢測驗證服務團隊。迄今已完成 43 種國家標準 制修訂與公告，並持續參與國際電工委員會(IEC)充電介面以及美國 自動車工程師學會(SAE)電池組安全等標準制定會議，即時掌握國際 最新標準制定趨勢，訂定我國電動車國家標準制定方向，達成協助產 業外銷驗證之需求[10]。 截至 103 年底，在政府及產、學、研的共同努力下，經濟部標準 檢驗局完成制定電動汽車相關標準(包含整車 8 項、充電系統 5 項、 電池 9 項、電動機及控制器 6 項、環境試驗 23 種)共 51 項，為國內 建置電動汽車運行所需的各項標準建構基本條件。其中，包含電動車 輛用鋰離子電池組及系統之試驗法(含應用及安全性能要求)標準

CNS 15515 系列標準規範(相容 ISO 12405)之訂定。目前，我國電動 車標準之法規制定與規劃，如圖 2-1。依照國際電動車標準可分為七 大區塊，整車安全、整車性能、整車環境、電池、電動機、充電設施， 電網與電動車通訊，國內參與標準及測量計劃為車輛中心與大電力中 心，其目的為規劃我國適用之標準，訂定國內電動車標準七大區塊應 具備的標準項目。 圖 2-1 台灣電動車標準之法規制定與規劃[5] 2.3 國內大型電動車充電/換電站相關標準技術內涵 眾所皆知，發展電池交換站的技術主要是為解決電動車長途續航 力不足的問題。電池更換站的概念，主要考量到目前快速充電需要30

交換電池組模式運行之電動車換電設施及相關標準，目前仍付之闕 如。 目前國內電動車標準制訂現況，由國家標準檢驗局(BSMI)審核通 過，為符合國內 CNS 相關電動車之標準，國內所制訂電動車標準 CNS 15511 電動車輛傳導式充電系統，最初為工研院參考歐盟 IEC 61851 標準系列所擬訂之草案，主題涵蓋 CNS 15511-2 介面要求、CNS 15511-3 安全要求、CNS 15511-23 電動車輛直流充電站，能對於國內 電動車充電介面一致性、人員安全保障、直流充電站規範，具有應該 需符合之基準。 國內在大型電動巴士電氣規格部分，並未制定相關電氣規格。車 輛中心對於電動車充電站之電動巴士臨時充電區，完成電力系統整 合；目前臨時充電區可輸出 3 相 220V、3 相 380V 與 3 相 440V 交流 電源[11]。直流充電規定之標準 CNS 15700-3，在國家標準中提供 4 種國際上通用之直流充電介面，其最高的充電電壓電流分別為 600 V/200 A、750 V/250 A、600 V/200 A 及 850 V/200A，電動車輛製造商 可依需求選擇適當之介面規格。而這 4 種介面所對應的安全及通訊要 求則分別規定於 CNS 15511-23 及 CNS 15511-24。其中有關充電站的 通訊要求上，包含以通訊控制區域網路(CAN)為基礎，以及電力線通 訊(PLC)為基礎的 2 種通訊技術，並分別應用在不同的介面上[12]。

以大型電動巴士而言，一般交流充電時間最長可能達 6 到 8 小 時，若使用直流充電則最快可在 30 分鐘內充飽 80%電量，可以明顯 縮短充電時間，有效解決立即性的電能補充需求。 事實上，國內現行電動車相關標準之適用範圍亦涵蓋電動巴士。 茲就我國電動車充電站相關標準之適用範圍及技術規範內涵，說明如 下： 1. CNS 15511-2 「電動車輛傳導式充電系統－第 2 部：介面要求」[12] 我國「電動車輛傳導式充電系統－第 2 部：介面要求」之詳細標 準內涵，如表 2-2。 表 2-2 我國電動車輛傳導式充電介面之一般要求 適用範圍 適用於行駛於道路之電動車輛傳導式充電系統 所需額定電壓電流 1. 交 流 充 電 設 備 之 輸 入 額 定 電 壓 最 高 為 單 相 220V，輸出額定電壓最高為單相 220V、交流輸 出額定電流最高為 80A。 2. 直流充電設備之交流輸入額定電壓最高為三相 380V，直流輸出額定電壓最高為 600V、直流輸 出額定電流最高為 200A。 人員充電之安全 3. 電動車輛及其供電設備應正確連接，於正常情況 下、電動車輛供電設備應能安全地輸送電能給電 動車輛；於正常使用情形下，因人員的疏失或設 備的故障，不應造成周圍環境及人員之危險。 註:1.有關設置要求及安全要求不包含在這個標準內。 2.充電系統介面應至少滿足本標準之要求，並對其相容性進行試驗，使得充電系統介面 符合最低之安全要求。

我國電動車輛傳導式充電系統之主要功能及充電模式架構， 分別如表2-3和圖2-2。 表2-3 充電系統主要功能 主要功能 原因 1.交流電轉換為直流電 (此功能可藉由車載充電器或非車載 充電器達成) 電動車輛傳導式充電系統主要功能為 允許電動車輛使用供電網路來為車上 電池充電。整個充電系統是由電動車輛 供電設備及電動車輛所組成；由於供電 網路傳送頻率為60Hz及不同額定電壓 之交流電，但電動車輛推進用電池為直 流裝置。 2.依據電池特性(如電壓或電容量等)調 整供電網路所供給電力的電壓以滿 足充電所需之額定值 電動車輛所配備之電池依車輛設計差 異而有不同特性。 3.為建立電動車輛供電設備和電動車輛 的連接或耦合 依照傳輸電壓型式及額定值的不同，電 動車輛傳導式充電系統可區分成如下 (圖2-2)之充電模式架構。 資料來源：CNS 15511-2 圖2-2 電動車輛傳導式充電模式架構示意圖

(2)電動車輛充電模式 我國電動車輛傳導式充電系統之充電模式說明，如表2-4。 表2-4 電動車輛充電模式內容 充電模式 描述 交流型式1 (專用配線配合家用插座供電) 基於安全考量，在本充電模式下，僅可使用具 備纜線上控制盒之可分離式充電纜線組聯結 屋內線路和電動車輛。屋內線路透過充電纜線 組所供給之交流電，傳導至電動車輛，並經由 車載充電器轉換為直流電，對電動車輛電池進 行充電。充電纜線組使用CNS690(接地型2極) 之插頭與插座耦合，而車輛端則透過專用車輛 耦合器與電動車輛連接，如下圖為交流型式 1 之充電系統架構。 交流型式2A及交流型式2B (專用交流充電設備) 其輸出交流額定電壓為220V，而輸出交流額 定電流則小於80 A，透過固接於專用交流電源 上的充電纜線組(交流型式2A)或可分離式充 電纜線組(交流型式2B)與電動車輛連結。專用 交流充電設備所供給的交流電，透過充電纜線 組，傳導至電動車輛，並經由車載充電器轉換 為直流電，對電動車輛電池進行充電。充電纜 線組之車輛端透過車輛耦合器與電動車輛聯 結。 交流型式 1 的可分離式充電纜線組有下列 2 點差異: 1.使用於本充電型式中的充電纜線組無纜線上控制盒 2.使用於本充電型式中的充電纜線組，其電源端插頭為專用插頭，而非CNS690(接地型2極)電 源插頭。

A.充電模式交流型式1 資料來源：CNS 15511-2 圖2-3 交流型式1之充電系統架構 B.充電模式交流型式2A及交流型式2B 資料來源：CNS 15511-2 圖2-4 交流型式2A之充電系統架構

資料來源：CNS 15511-2 圖2-5 交流型式2B之充電系統架構 (3)充電功能需求 強制性功能是確保電動車輛充電過程中之安全，我國電動車輛供 電設備應至少具備功能，如表2-5。 表2-5 電動車輛供電設備之功能要求 確認電動車輛是否已適當連接 充電設備應確認車輛端插頭是否適當地插入 車輛端插座並與電動車輛連接。 保護接地之持續檢查 電動車輛接地線路應提供控制導引電流迴 路，持續偵測控制導引電流以確認供電設備 與電動車輛間接地之連續性。 系統電能供給 控制導引電路正確地建立後，允許系統可對 車輛供電。 系統電能供給中斷 當控制導引電路被中斷時，則電纜中之電力 供應中斷，但控制電路可維持在待機狀態。 應提供手動或自動調整方法，以確保充電額

2. CNS15511-3 「電動車輛傳導式充電系統 －第 3 部：安全要求」 [12] (1)電氣安全要求 我國電動車輛傳導式充電系統之各種安全要求，如表2-6。 表2-6 電動車輛傳導式充電系統之各種安全要求 電擊防護 1.漏電流保護裝置不應自動復歸 2.手動復歸裝置應便於用戶操作 3.充電設備與輸入電源斷開1s內，任何可接觸導電體 之間，或任何可觸及導電體與地之間的電壓峰值應 ≦交流42.4V(30Vr.m.s.)或直流60V，且儲存之能量 應低於20J(量測法參照CNS14336-1)；若超過此一界 限值，則應在適當位置標示警語或危險警告標誌。 供電電路、超低壓電路及 外露帶電體 相互之間應具有適當之耐電壓性能。 絕緣電阻 於直流500V電壓條件下量測，所有輸入/輸出連成一 起相對於可接觸元件間之電阻值應至少1MΩ。 過電流保護裝置與過電 壓保護裝置 帶電導線因發生過負載或短路情況而造成過電流，及 因大氣或開關操作(switching)引起之過電壓，應具有 一個以上或多個適用的保護裝置，以自動切斷電力。 應符合IEC60364-4-43與60364-4-44之第443節要求。此 外，充電設備過電流與過電壓的保護裝置，應與供電 電網協調。 沿面距離與空間距離 安裝於充電設備電子裝置的沿面距離與空間距離應 符合相關規範之要求。對於帶電導體與端子座之沿面 距離與空間距離應符合IEC60664-1之相關要求。 (2)結構與功能要求 我國電動車輛傳導式充電系統之結構與功能要求，如表2-7。

表2-7 電動車輛傳導式充電系統之結構與功能要求 具備之要求 安全之保障 對額定電流超過60 A，或對地額定電壓超 過150V之電動車輛充電設備而言，應具 備切斷充電設備之機制。 此切斷機制應安裝於人員容易接近的位 置，且當切斷充電設備時，切斷機制應 鎖固於開路位置，以確保充電設備維持 切斷情況。 電力供應端與電動車輛之間僅能為單向 電能傳輸，亦即電力業者藉由屋內配線系 統將電能輸入至電動車輛充電設備，進而 傳輸至電動車輛。 若因輸入電力供應中斷，致使電動車輛 充電設備無輸入電壓時，電動車輛及充 電設備之電能不可反饋到屋內配線系 統。 充電設備應至少標明詳細資訊 標示之項目應清晰且不易磨滅 充電設備之防護等級，在供電或不供電情 況下，應至少滿足IP44之要求。 電源端插座設計具有可啟閉之門板，則 將該門板關閉。 外殼材料－金屬外殼 機械強度應符合本標準撞擊試驗及穩定 性試驗之要求 非金屬外殼 機械強度應符合本標準撞擊試驗及穩定 性試驗之要求 外 殼 材 料 的 耐 燃 等 級 (flammability classification)至少應為5VB 進 出 外 殼 之 固 定 電 纜 線 用 線 扣 (strain relief bushing)的耐燃等級至少應為5VB 絕緣、屏蔽、殼內用零件等非金屬材料： 殼內用且不作為直接支撐帶電體材料的 耐燃等級至少應為V-2。 非附屬在外殼之裝飾件的耐燃等級至少 應為HB。印刷電路板材料的耐燃等級至 少為V-1。 (3)環境安全要求 我國電動車輛傳導式充電系統之環境安全要求，如表2-8。 表2-8 電動車輛傳導式充電系統之環境安全防護要求 IP等級 防護等級至少為IP44 電磁環境 電 磁 干 擾 免 疫 性 ( 抗 電 磁 干 擾 ) ︰ 應 符 合 靜 電 放 電 免 疫 力 (CNS14676-2)、低頻傳導性干擾免疫力( CNS 14676-1)、高頻傳 導 性 干 擾 免 疫 力 (CNS 14676-4) 、 輻 射 性 電 磁 干 擾 免 疫 力 (CNS14676-3)等要求。

限制本身產生的電磁干擾－低頻傳導性干擾︰輸入電流的失真 (distortion)限制。即在無載條件下，充電設備輸入電流的諧波限 制應符合CNS14934-2之要求。 高頻傳導性干擾︰交流輸入端子、訊號輸入/輸出(I/O)及控制端 子等的傳導性干擾限制應符合CNS13438及CNS13306之要求。 輻射性電磁干擾︰距離充電設備10m處的輻射性干擾限制應符 合CNS13438及CNS13306之要求。 資料來源：CNS 15511-2 3. CNS15511-23 「電動車輛傳導式充電系統－第 23 部：電動車輛直 流充電站」[12] 我國電動車輛直流充電站標準(CNS15511-23)之一般要求，如表 2-9。 表2-9 電動車輛直流充電站一般要求 適用範圍 行駛於道路之電動車輛傳導式充電系統的介面 連接要求 所需額定電壓電流 1.交流充電設備之輸入額定電壓最高為單相 220V，輸出額定電壓最高為單相 220V、交 流輸出額定電流最高為 80 A。 2.直流充電設備之交流輸入額定電壓最高為三 相 380V，直流輸出額定電壓最高為 600V、 直流輸出額定電流最高為 200A。 我國電動車輛直流充電站標準(CNS15511-23)之功能要求，如表 2-10。 表2-10 直流充電站之功能要求 項目 功能說明 電動車輛充電模式 Mode4充電係指利用電動車輛直流充電站將電動車輛連 結至供電網路(例：非車載式充電器)，將控制導引功能延

伸至電動車輛直流充電站。可插拔式電動車輛直流充電 站，用來連接到交流供電網路使用標準插頭及插座，應 具備殘餘電流保護裝置(residual-current devices,RCD)型 式 A之 特性。 可插拔 之電動車 輛 直 流充 電站應具備 RCD，並須裝設過電流保護裝置。 檢視保護導體連續性 1.隔離系統：在電動車輛直流充電站與車輛之間保護導體 之連續性應加以監測。若額定電壓達直流60V以上，電 動車輛直流充電站應於電動車輛直流充電站與車輛之 間保護導體喪失電氣連續性10s以內執行緊急停機。 2.非隔離系統：在失去接地導體的連續性的情況下，非隔 離電動車輛直流充電站，應從交流供電網路(配電系統) 斷開。電動車輛直流充電站與車輛間之接地導體連續 性應進行監測。針對60V以上之直流額定電壓，在喪失 電動車輛直流充電站與車輛間之保護導體電氣連續性 時，電動車輛直流充電站應在5s內執行緊急停機。 對電動車輛之直流供電 電動車輛直流充電站應依VCCF之控制供應直流電壓及 電流予車輛電池。若為可調式系統，則電動車輛直流充 電站應依VCCF之控制，應提供經調整後之直流電壓或電 流(並非同時，而是應充電中車輛之需求)予車輛電池。任 何充電過程均由車輛控制。任何連結至電動車輛直流充 電站之車輛要具有VCCF控制充電過程。 並聯導體之過載防護 (條件性功能) 若有超過一條導線或導體及/或出輛端插頭接點以並聯方 式用於直流供電至車輛，則電動車輛直流充電站應確保 具有任一條導體或導線不會過載之方式。 電擊防護 1.電動車輛之中斷連接: 在電動車輛由供電端中斷連接1s後，其可觸及之導電零 配件或任何導電部分，及 保護導體的電壓應低於或等 於直流60V，且其蓄積之有效能量應低於20J(參照 CNS 14336-1(或IEC60950-1))。 2.電動車輛直流充電站之保護量測: 涵蓋於此等要求之各型式之電動車輛直流充電站，包括 在該設備之所有可觸及之導電零配件，應具有下列如 CNS15568(或IEC61140)所述之保護措施。除電動車輛直 流充電站採強化或雙重絕緣保護措施，或是電氣隔離保 護措施外，採供應電源自動中斷連接之保護措施，其方 式為電池充電時將所有暴露在外之導電零配件連接至 保護導體。

(4)絕緣耐受特性 我國電動車輛直流充電站標準(CNS15511-23)之絕緣耐受特性要 求，如表2-11。 表2-11 電動車輛直流充電站之絕緣耐受特性要求 脈衝耐受電壓(1.2/50μs) 電 力 電 路 之 耐 受 電 壓 應 依 CNS15620-1( 或 IEC60664-1)規定之值加以確認，固定式電動車輛直 流 充 電 站 適 用 過 電 壓 種 類 (Overvoltage Category,OVC)III，可分離式電動車輛直流充電站用 過電壓種類II，若規定於CNS15620-1(或IEC60664-1) 之適當過電壓減低功能，則能用較低之過電壓種類。 過電壓分類之抑制 隔離式電動車輛直流充電站應減少對電動車輛之過 電壓至2,500 V以下。戶外型電動車輛直流充電站之 一次側電路依本系列標準第1部係屬於過電壓種類 III。 (5)洩漏接觸電流 我國電動車輛直流充電站標準(CNS15511-23)洩漏接觸電流之試 驗條件保及護措施要求，如表2-12。 表2-12 洩漏接觸電流之試驗條件及保護措施 試驗條件 接觸電流應在濕熱試驗後加以量測，其方式為將電動車 輛直流充電站依CNS15549 (或IEC60990:1999)第6節之 規定連接至交流供電網路(配電系統)。供電電壓應為標 稱額定電壓之1.1倍。應以CNS15549(或IEC60990:1999) 中所規定的每一個可應用之失效狀態進行量測。 接觸電流值超過3.5mA 之保護措施 對於I類電動車輛直流充電站，若試驗接觸電流值超過 3.5mA r.m.s.，則應符合下列之所有要求。接觸電流應在 接地導體閉路之故障狀態下量測。

第三章 國內大型電動車充電/換電站標準驗證制度

3.1 國內大型電動車標準驗證組織

1. 財團法人車輛研究測試中心 (以下簡稱車測中心，Automotive Research & Testing Center, ARTC) [13]

車測中心係經濟部依據 1985 年 3 月 15 日行政院通過之「汽車工 業發展專案」，結合交通部、環保署及車輛業者的力量，於 1990 年 正式推動成立。宗旨為從事相關之技術研發與產品品質改善業務，促 進車輛產業升級發展，提供具國際公信力之車輛及零組件檢測與驗證 服務，並協助政府機關規劃車輛管理制度及研擬法規與標準，以保障 行車安全、維護消費者權益。 ARTC 為國內各主管機關之認可實驗室，可協助執行國內車輛相 關之各項法規測試；提供國內相關業者便利的測試服務，也協助提昇 國內產業的產品品質。國內電動車輛在領牌上路前，都必須先經過安 全、污染、噪音及耗能等四項檢測及審驗合格，才能到監理機關辦理 領牌行駛。在協助政府法規檢測部分，從法規整體架構與流程來看， 車輛中心與其他檢測機構一般，皆依循法規進行檢測，並製作檢測報 告，再由審驗單位及主管機關審核相關文件，核發車輛合格證明。 2. 財 團 法 人 台 灣 電 子 檢 驗 中 心 (以下簡稱電 檢 中 心 ，Electronics

電 檢 中 心 前 身 為 工 業 技 術 研 究 院 電 子 工 業 研 究 所 所 屬 之 電 子 檢 驗 服 務 組，為 加 入 並 成 為 國 際 電 工 委 員 會 IECQ-Scheme 之 認 可 實 驗 室，1983 年 在 經 濟 部 和 台 灣 區 電 機 電 子 工 業 同 業 公 會 的 推 動 下，成 立 了 財 團 法 人 台 灣 電 子 檢 驗 中 心。電 檢 中 心 之 宗 旨 為 提 供 檢 驗 與 發 證 之 服 務，發 展 品 管 與 檢 驗 技 術，提 高 產 品 品 質，促 進 產 業 之 進 步 與 繁 榮，並 謀 求 其 公 益。電 檢 中 心 提 供 廣 泛 領 域 之 服 務 包 含：儀 器 校 正、產 品 安 全 測 試、電 磁 相 容 (EMC)測 試 、 通 信 產 品 測 試 、 環 境 可 靠 度 試 驗 、 環 保 與 節 能 標 章 測 試、綠 色 產 品測 試、連 接 器 測 試、LED 照 明 產 品 測 試、光 學 產 品 測 試、醫 療 器 材 測 試、法 定 計 量 器 檢 定、天 線 特 性 測 試 與 研 發 。 3. 財 團 法 人 工業技術研究院(以下簡稱工研院，Industrial Technology Research Institute, ITRI)[15]

工研院是台灣最大的產業技術研發機構，也是開創台灣半導體產 業的先鋒。工研院素以「世界級的研發機構、產業界的創新引擎」自 許，期望透過科技創新及整合應用策略，深化創新與前瞻研發，強化 軟體、系統與服務，同時建置綠色低碳研究場域。現階段跨領域技術 研發聚焦於六大領域：資訊與通訊、電子與光電、機械與系統、材料 化工與奈米、生醫與醫材、綠能與環境，更結合國內外專家與擴大產

學合作，持續推動具有產業發展與效益之大型跨領域整合計畫，如： 新型態智慧旅遊服務和電動車等。

4. 財團法人台灣大電力研究試驗中心(以下簡稱大電力中 心，Taiwan Electric Research & Testing Center, TERTEC)[16]

大電力中 心係於 1978 年依行政院「科學技術會議」決議，成立 「重電機高電壓檢驗中心」，由台灣電力公司與國內十三家重電機製 造業聯合捐助，創立基金新台幣 550 萬元，於 1979 年四月正式成立， 屬於經濟事務非營利財團法人機構。大電力中 心 目 前 已 通過經濟部 工業局審議，符合『經濟部工業局技術服務機構服務能量登錄作業要 點』，登錄類別為『IN 類檢驗及認驗證服務機構』，通過登錄之技術 服務項目及分項為『IN1 檢測服務項目：化學、電性、校正』，『IN2 認驗證服務項目：驗證、產品驗證機構、檢驗機構』。 3.2 國內大型電動車充電/換電站標準驗證 1. 財團法人車輛研究測試中心[13] 車測中心所建置的國內首座全功能電動車充電站，可提供的充電 機界面包括有台灣 AC(交流)充電、美國 SAE AC 充電、歐洲 IEC type I AC 充電、大陸 GB AC 充電及日本 CHAdeMO DC 充電等國際主流 充電界面規格，同時也附設有電動機車所使用的家用 110V 充電區；

車測中心的充電站除可提供車輛充電的基本功能外，尚具備了智 慧後台監控系統，充電機的使用採 RFID 感應並記錄，RFID 卡片可 記載車輛與操作人員基本資料，使用者並可透過網路系統，在充電站 以外的地方登入主機後，隨時掌握車輛充電狀況；充電中遇有異常或 完成充電後，後台監控系統將主動發出訊息，以手機簡訊的方式通知 相關人員，提供使用者安心又貼心的充電服務。 車測中心充電站的後台監控系統，更可結合電動車遠端管理中心 及路側單元(RSU, Road Side Unit)，成為具備五大功能的「智慧電動 車工程驗證平台」，包括行車監控、充電監控、遠端診斷、趨勢分析 及數據報表等；平台藉由無線傳輸方式，即時掌握充電站與電動車的 動態資訊，研發人員更可透過網站或手持裝置獲得即時資訊；平台並 可記錄及提供測試原始數據與分析報表等相關資料，以作為研究開發 之參考，協助電動車輛、零組件研發人員縮短研發時程。 (1)充電站之充電機介面規格 車測中心充電站目前所包括的充電機介面規格，說明如下： A.符合工業局「電動車傳導式充電系統實務規範」之交流型式 2A 介面：電壓為 220 VAC，最大輸出電流為 32A。

圖 3-1 我國交流型式 2A 之充電樁與充電介面

B.符合工業局「電動車傳導式充電系統實務規範」之交流型式 2B 介面：電壓為 220 VAC，最大輸出電流為 80A。

圖 3-2 我國交流型式 2B 之充電樁與充電介面

C.符合美國 SAE J1772 及歐洲 IEC Type I 交流充電界面：電壓為 220 VAC，最大輸出電流為 32A。

D.符合中國 GB「電動汽車傳導充電連接裝置第 2 部份交流充電介 面」交流充電介面：電壓為 220 VAC，最大輸出電流為 32A。 圖 3-4 中國交流型式之充電樁與充電介面 (2)車輛零組件電磁相容測試 包含傳導干擾、輻射干擾、自由場(ALSE)電磁耐受、TEM Cell 電磁耐受、BCI 電磁耐受、Stripline 電磁耐受、直接射頻注入電磁 耐受、磁場耐受、音頻延伸傳導電磁耐受、電源線傳導暫態(待測 裝置工作電流可達 100A)、信號線傳導暫態、靜電放電、電動車 動力系統電磁相容…等測試項目。 (3)車輛整車電磁相容測試 包含整車輻射干擾、車載輻射干擾、整車輻射耐受、車載輻 射耐受、靜電放電、電動車低頻電磁干擾、電動車充電模式電磁 相容等測試項目。 (4)車輛電磁相容特性改良 備有各式偵錯改良工具及對策零件，並提供產品改良技術服務。

2. 財團法人台灣電 子 檢 驗 中 心 [14] 電子技術進入數位領域後，使得電磁干擾和電磁相容性的問題更 加受到重視，電檢中心為服務工業界，除了建置完善的測試設備外， 並積極與國外檢測驗證機構進行技術合作，以導入更精確、先進的測 試技術及協助廠商快速取得國際認證。 電 檢 中 心 驗證項目，說明如下: (1)電動車充電器/站測試 電檢中心執行國內、外電動車充電設備電磁相容檢驗具有豐富 經驗，可提供 AC to AC、AC to DC、慢充型式、快充型式等符合 性測試，的能量能夠涵蓋至 50kW 之電動車充電設備，並能提供高 達 165kW 的 EMI 符合性測試，如圖 3-5。 電檢中心在國際認證上扮演重要的角色，可提供台灣 BSMI、 歐洲 CE、美國 UL 以及 SAE J1772、日本 CHAdeMO(Pretest) 測試 及相關問題諮詢(包含 EMC、Safety、可靠度、連接器)。

電檢中心分析電動車充電設備的 EMC 問題、找到最佳之解決 方案。驗證標準如下：CNS15511-3、IEC61851-21/22/23、UL2231-2、 SAE J1772、CHAdeMO 1.0.0。

圖 3-5 電檢中心 EMC 檢測 (2)電動機車充電器 為了減碳排放、降低對石化能源的依賴，發展城市、城鄉近 距交通工具對台灣尤其重要，於是因應而生電動機車的各項檢 驗，包括 EMC、Safety、可靠度、連接器等試驗。 電 檢 中 心 集 多 年 之 經 驗 提 供 一 致 性 的 檢 驗 服 務 (TES-0A-08-01、TES-0A-08-02、TES-0A-09-01、TES-0A-09-02、 CNS15425-1/-2、CNS14857-2、CNS15424-2、EN15194)，滿足廠 商的需求。 3. 財團法人台灣大電力研究試驗中心[16] 大電力中心針對「屋內線路裝置規則」第 401 條第 1 款所規定設 備製造商高壓用電設備出廠試驗驗證項目，如表 3-1。 表 3-1 大電力中心針對設備製造商高壓用電設備出廠試驗項目 避雷器 IEC 60099-1 IEC 60099-4 商用頻率開始放電電壓試驗 2kV ~ 150kV 衝擊開始放電電壓試驗 50kV ~ 330kV 商用頻率洩漏電流試驗 2kV ~ 150kV

電力及配電 變壓器 IEC 60076-3 IEC 60076-3 IEC 60076-3 IEC 60076-3 交流耐電壓試驗 2kV ~ 150kV 衝擊電壓試驗 50kV ~ 330kV 比壓器 CNS 11437 IEEE STD C57.13 IEC 60044-2 IEC 186 JIS 1731 交流耐電壓測試 2kV ~ 150kV 誤差試驗及極性試驗 標稱系統電壓 220V ~69kV 額定一次電壓 110V ~69kV 額定二次電壓 110V、110/√3)V 115V、(115/√3)V 準確度等級 >=0.3 比流器 CNS 11437 IEEE STD C57.13 IEC 60044-1 IEC 185 交流耐電壓測試 2kV ~ 150kV 誤差試驗及極性試驗 標稱系統電壓 220V ~ 69kV 額定一次電流 5A ~ 5000A 額定二次電流 1A、5A 準確度等級 >=0.3 斷路器 IEC 62771-100 IEC 60694 交流耐電壓測試 2kV ~ 150kV 衝擊電壓試驗 50kV ~ 330kV 溫升試驗 50A ~ 6300A 短時間暨峰值耐電流試驗 (含主迴路電阻測量) 85kArms * 1sec 高壓配電盤 CNS 3990 CNS 3991 交流耐電壓測試 2kV ~ 150kV 衝擊電壓試驗 50kV ~ 330kV 溫升試驗 50A ~ 6300A 短時間暨峰值耐電流試驗 (含主迴路電阻測量) 85kArms * 1sec 3. 工業技術研究院[15] 工研院技術服務重點以「車輛法規驗證」及「車輛性能發展」二 大領域為主，提供政府單位、國內外車輛業者有關污染驗證、耗能驗 證、CO2驗證與電動車性能驗證等法規規範之技術服務項目，主要產

動汽車、電動機車等。 工研院除研發能力備受肯定，檢測服務亦引進ISO/IEC 17025實 驗室運作的品質概念，對於檢測環境、儀器設備、檢測方法以及報告 審核與製作等，都有嚴謹的品質要求，以提供企業界多方位的檢測服 務。電動車專用充電機研發成果包括：研發具30分鐘完成20kWh之 60%電量補充(60公里續航力)，相容國際CHAdeMO充電介面之專用 快速充電機，符合美國UL 2202與2231安全規範；並且研發具電能營 運管理與安全防護之慢速充電機，可符合UL2594安規，並相容SAE J1772介面標準。 表 3-2 工研院電動汽車整車實驗室 複合電動動力車與電動汽車整車實驗 室 - 本實驗室已獲得環保署認可法規實 驗室、環檢所指定汽油汽車參考實 驗室、經濟部能源局認可法規實驗 室、TAF認可實驗室、交通部認可 監測實驗室。 - 可應用於驗證測試、研究測試與性 能開發測試。 車輛診斷系統（OBD）測試驗證： - 可提供業者開發車輛診斷系統的驗 證。 複合動力車與電動汽車： - 可提供整車於底盤動力計上，進行 電池充放電消耗量驗證。

第四章 國外大型電動車充電/換電站相關技術規範

4.1 國外大型電動車發展概況 4.1.1 中國大型電動車發展概況[17] 中國大陸的電動車推動規模分成萬輛、百萬輛、千萬輛三階段， 分別規劃於2010、2015、2020年前完成。在示範運行和目標訂定上， 中國大陸科技部和財政部共同啟動「十城千輛」電動車示範應用工程， 每年發展10個城市，每個城市推出1,000輛新能源汽車發展示範運行， 對象主要是從公部門的用車，例如公共汽車、公務、市政、郵政等領 域，以及少數的計程車開始。 據中國汽車工業協會統計資料，2012年中國大陸電動車產銷逾萬 輛，分別為12,552輛和12,791輛。但該產銷量與規劃中2015年累計50 萬輛的產銷目標相差甚遠。2012年電動車以純電動為主，且純電動銷 量快速增長。截至2010年底，中國國家電網已在27個省市建至少75 座充電站和6000多個充電樁；2011年到2016年間，將建立4,000座電 動車充電站，初步形成電動車充電網絡；2016年至2020年，將建立1 萬座電動車充電站，全面開展充電樁配套建設，建成完整的電動車充 電網絡；另外，南方電網目前則已在深圳建成3個充電站、134 個充 電樁，並預計兩年內將在深圳新建89座充電站、47,500個充電樁，在

4.1.2 歐洲大型電動車發展概況[4] 歐洲貴為汽車發源地，自然不會在電動車發展中缺席。隨著法國 三大車廠Peugeot、Renault和Citroën於2011年初在巴黎車展的聯合發 表，以及向來擁有尖端引擎技術的德國透過Mercedes Benz、BMW、 AUDI及 Volkswagon更積極地於各大車展推出電動車原型，目前法國 以國家電力公司EDF結合Schneider集團做其電動車系統的後盾，德國 則幾乎由 Siemens 集團一肩扛起供電基礎設施的重責大任，並與供 應車用電子的 Bosch 集團共同成為德國車輛電動化的兩大推手。 相較於美國與日本同時著力於國內標準與國際標準，歐洲標準發 展核心的IEC顯得步伐稍緩。包括動力電池組安全標準與快速充電安 全標準等，IEC標準系列均處於草案階段，如動力電池標準目前僅有 電池芯標準：IEC 62660-1(一般特性)、IEC 62660-2 (使用可靠性)；與 電池組：IEC 61982-1 (測試條件)及IEC 61982-2 (充放電特性)公告， 至於安全性標準尚付之闕如。另直流快速充電介面標準IEC 61851-23 目前僅為第一版委員會草稿階段，不過值得注意的是IEC所開始起草 的介面通信規格標準 IEC 61851-24(第一版委員會草稿階段)。 依據IEC一般的會議情況，其現草擬標準至少需至2013年才可能 公告實施。時值此際，包括亦無EN或CENELEC(European Committee for Electrotechnical Standardization)版本，但UL的充電設施標準UL

2594(交流)與UL 2202(直流)已經公告，且Schneider與Siemens也陸續 有產品取得驗證，UL為美國的IEC國家認證機構(NCB)，一旦IEC標 準有具體結果，將能協助製造廠取得IEC標準認可，為歐洲未來執行 直流充電規劃節省更多時間。

國 際 標 準 組 織 (ISO) 在 2011 年 完 成 公 告 的 ISO 26262–Road Vehicles: Functional safety系列標準，雖然並非限制適用道路車輛種類， 但標準的發布時程不免聯想到與電動車相關。安全控制確實在電動車 上的應用會比一般汽油車輛來得更多，但相對一般汽油車輛，電動車 輛的道路安全性也顯得更為複雜，除了機械性的安全要求以外，對於 觸電、起火以及爆炸等都有不同的考量。 4.1.3 美國大型電動車發展概況[4] 美國政府為了實現 2015年100萬輛PHEV上路的目標，於2012年 持續投入資金扶植國內電動車產業，然而美國能源部表示其先前訂定 的「2015年前一百萬輛電動車上路」目標已難以實現，而汽車製造商 也認同電動車是未來交通載具之必然發展趨勢，但短期內仍著重於傳 統柴油汽車的節能技術，例如：使用更輕的材料以提升傳統汽車的燃 油經濟性。儘管電動車銷售數量不如預期，但美國電動車市場仍快速 地成長。以2012年為例，插電式電動車之銷售量超過5萬輛，相較過

去銷售量成長了兩倍，此現象代表著美國消費者轉向對插電式電動車 (PEV)感興趣。另外美國能源局將插電式電動車(PEV)入門期前24個月 之銷售量與油電混合車(HEV)進行比較，發現插電式電動車銷量節節 攀升，其速度超過當時油電混合車之銷售。 美國政府對於電動車示範運行計畫中，以The EV Project 所投資 的金額與擴及範圍較大、示範結果也較為顯著。該計畫獲得美國國家 級別的充電站建設項目中最大的補助金額，有關充電站基礎建設是由 北美Ecotality進行主導，總計電動車項目投資金額約有2.45億美元， 規劃於6個州18個城市佈置近5,700輛Nissan Leaf與2,600輛GM Volt電 動車，以及14,960個充電站，共吸引了超過50個企業加入該計畫，目 標是希望透過民眾參與車輛示範運行，找出美國民眾電動車使用需求 與普及充電站建置的目標。 4.1.4 日本大型電動車發展概況[4] 在電動車產業發展宣示及研發與環境建構之策略推動上，日本經 濟產業省於 2010年公布《次世代電動車戰略 2010》，該報告中分析 當前電動車市場與其發展優勢，並設定了日本到2030年的電動車發展 目標與推動架構，並要求 2050 年境內的插電混合車(PHEV)及純電 動車(BEV)合計佔新車市場保有量(含商用車)的比例達50%，並從電池、

資源、基礎建設、系統、標準等構面架構日本次世代電動車推動的整 體策略。 日本在推動電動車的過程中，設定先透過公務車或是公共運輸車 輛來進行推廣，再推行到計程車，最後才是一般民眾。這樣的過程不 僅是由政府帶頭進行示範計畫，讓民眾了解電動車的使用情況，也讓 政府與業者對於不論是充電系統的設置、充電站設立的位置或電動車 實際使用後產生的問題等，獲取實際的經驗來做改善。推廣至計程車 後更可以利用計程車營運的特性，針對市區通勤範圍內使用電動車時 所遭遇的問題，例如：充電便利性、充電次數、駕駛時間長短等，再 一次的修正與提出解決方案，幫助民眾在購買電動車前，讓可能發生 的假設性問題都已經獲得解決。日本電動車先期示範計畫整合車廠、 地方政府在神奈川縣等超過 7 座城市，並藉由東京電力、關西電力、 北海道電力、九州電力等電力公司共同參與興建充電站。 2011至2013年日本推動各地方政府建立 EV/PHEV城市計畫，融 合觀光推動合作，兩期計畫共有18個城市加入，2011年補助金額近3 百億日圓(約 90 億台幣)。在基礎建設推動上，充電設備的建置在電 動車普及前的「市場準備期」，是由日本政府支持，推動「電動車城 市、油電車城市」，有計畫地設置提供充電的設施；之後進入普及階 段後，再讓民間業者提供有效率的商業化服務。另外日本政府自2013

年3月起推動「次世代電動車充電設備整備促進事業」提供1,005億日 圓(約台幣300億)的預算補助(2012年審核預算)，期望在2020年達成一 般充電點200萬座、急速充電點5000座的建設目標，削減消費者對電 力不足的疑慮。 4.2 國外大型電動車標準制定組織 4.2.1 中國大型電動車標準制定組織[18-19] 中國電動車相關標準依標準之適用範圍可分成四個層級，分別是： 國家標準、行業標準、企業標準與地方標準。有關本論文所述電動車 換電站相關標準之制定組織如下： 中國有關適用於全國之電動車相關國家標準的制定，係由汽車工 業、電力工業相關組織或研究機構等單位負責起草，再由全國汽車標 準化技術委員會負責統整，最後由中國汽車工業協會向國家質量監督 檢驗檢疫總局和中國國家標準化管理委員會提出標準之審議後公告 實施。惟中國目前尚未訂定適用於全國之電動車換電站相關國家標 準。 中國有關適用於能源行業之電動車相關標準的制定，係由電力能 源行業相關公司或研究機構等單位起草，再由能源行業電動汽車充電 設施標準化技術委員會負責統整，最後由中國電力企業聯合會向國家

能源局提出標準之審議後公告實施。惟中國目前尚未訂定適用於能源 行業之電動車換電站相關國家標準。 中國目前是由國家電網公司和南方電網公司掌管全國電網之營 運。因此，有關適用於企業之電動車充電站相關標準，係由電力公司 本身所制定。例如：國家電網公司所發佈之電動車換電站相關標準， 係由其所屬之國家電網行銷部、國網電力科學研究院、中國電力科學 研究院、北京市電力公司、浙江省電力公司、江蘇省電力公司、國網 國際技術裝備公司等單位起草，再由國家電網公司科技部負責統整， 最後由國家電網公司行銷部提出後公告實施；南方電網公司目前尚未 訂定電動車換電站相關企業標準。 4.2.2 歐洲大型電動車標準制定組織[18-19]

1. 國際標準組織(international organization for standardization, ISO)

ISO成立於1947年2月23日，為一非政府組織，是目前世界上最大 及最具權威性的國際標準化專門機構。其成立的宗旨為，促進全球標 準化工作的發展，便於國際物資的交流與服務，並擴大在知識、科學、 技術和經濟方面的合作。主要是在制定除電氣工程、電子工程和通信 等領域以外所有的國際標準。

國際電工委員會是世界上最早的國際標準化組織，於1906年成立， 主要是負責有關電力工程和電子工程領域中的國際標準化工作。國際 電工委員會在1906年6月26日由英國的電力工程師協會(IEE)和美國 的電力電子工程師協會(IEEE)以及其它相關組織共同舉行了其成立 會議。目前有超過130個國家參與國際電工委員會，其中67個國家是 成員，另外69個國家則是非正式成員的身份加入其分支機構。國際電 工委員會的總部最初位於倫敦，1948年搬到了位於瑞士日內瓦的現總 部處。 4.2.3 美國大型電動車標準制定組織[18-19]

1. 美國國家火災保護協會(National Fire Protection Association, NFPA) 美國國家電氣法規(national electrical code, NEC)在1897年即已頒 布，該法規目前由法人組織美國國家火災保護協會負責維護，NFPA 每3年檢討修訂一次。本法規(文件編號為NFPA 70)制定之目的是在規 範屋內電氣系統與設備的安全裝置，以避免在建物與結構方面的電氣 使用所引起的人員或財物之危害。NEC雖然僅是美國地方政府指定執 行的法規，但是卻有許多國家的官方行政機構直接(或參考)採用，作 為制定相關法規的主要依據。

美國汽車工程師學會成立於1905年，是國際上最大的汽車工程學 術組織。研究物件是轎車、載重車及工程車、飛機、發動機、材料及 製造等。SAE所制定的標準具有權威性，普遍為汽車行業及其他行業 所採用，並有相當部分被採用為美國國家標準。

3. 保險商試驗所(Underwriter Laboratories Inc., UL)

保險商試驗所成立於1894年，初始階段UL主在靠防火保險部門 提供資金維持營運，直到1916年，UL才完全自立。目前它是一個非 營利、為公共安全做試驗的專業獨立機構，並且已成為具有世界知名 度的認證機構，其自身具有一整套嚴密的組織管理體制、標準開發和 產品認證程式。UL由一個有安全專家、政府官員、消費者、教育界、 公用事業、保險業及標準部門的代表所組成的理事會管理。UL制定 的相關安全標準，主要被產業界用於評估設備、材料、元件、產品、 系統和服務是否符合健康和安全的要求。如今，UL已成為產品安全 認證的一項專有代名詞。 4.2.4 日本大型電動車標準制定組織[18-19]

JEVS(Japan electric vehicle standard)是指由財團法人日本自動車 研究所(Japan automobile research institute, JARI)所制定關於電動車之 各項標準。日本JARI之標準化委員會係由汽車廠、電池業者、馬達/

控制器業者、電業、充電器業者、零組件業者及其他政府機關、推動 組織、使用者等電動車輛相關單位所組成。為因應近年來大幅增加之 標準化工作，JARI在標準化委員會下設立車輛、電池及公共建設等三 個次委員會。 4.3 國外大型電動車充電/換電站相關技術標準 4.3.1 中國大型電動車充電/換電站相關技術標準 2010年8月中國國家電網公司發佈： Q/GDW 486：2010「電動汽 車電池更換站技術導則」、Q/GDW 487：2010「電動汽車電池更換站 設計規範」、Q/GDW 488：2010「電動汽車充電站及電池更換站監控 系統技術規範」等3項有關電動車換電站之企業標準；2011年12月又 發佈：Q/GDW 685：2011純電動乘用車快換電池組通用技術要求」、 Q/GDW 686：2011「純電動客車快換電池組通用技術要求」等2項有 關電動車換電站之企業標準，為國家電網公司電動汽車換電站基礎設 施的建設提供基本條件。 一、中國企業標準 1. 電動汽車換電站技術與設計之標準[20-21] 電動汽車換電站技術與設計規範，如表4-1。

表4-1 電動車換電站技術與設計之相關標準 Q/GDW 486： 2010「電動汽車電池更換站技術導則」 涵蓋電動車電池更換站設施之規劃、設 計、施工、驗收和營運應遵循的技術原 則為重點。 Q/GDW 487： 2010「電動汽車電池更換站設計規範」 涵蓋電動車電池更換站設施之新建、擴 建和改建工程的設計原則為重點。 資料來源：Q/GDW 487 (1)換電站設施之規劃 中國在規劃上將電池更換站歸類於電力設施範疇，在於換電建設 上列入電網為其中，並考量與當地電動車發展相適應之規劃，在規劃 建設上考慮商用車、乘用車不同的換電對象作為建設依據，以便提高 相對應種類換電站的使用效率，充分提供電動車的能源利用，並能結 合監控電網負荷之情況，實現合理利用電能、有序充電等等的管理。 中國在商用車和乘用車電池更換站的建設類型分為類如下： A.綜合型電池更換站 為具備兩種類型之電動車更換和充電的功能，並具有符合中國 地區電池之配送能力的電池更換站。 B.商用車電池更換站 指單一商用電動車車更換和充電的功能，並具有範圍限制的電 池配送能力的電池更換站。 C.乘用車電池更換站

池 配送能力的電池更換站。 D.電池配送站 指通過配送獲得電池，並具備電池更換能力的電池更換站。 (2)換電系統設計[1] 換電系統是電池更換站內最為關鍵核核心的系統之一，其設計 包括換電設備設計、換電方式及流程的設計，場地布置設計、換電 時間設計等方面。換電系統的設計也是整個電池更換站設計中最為 靈活和複雜的部分，需要系統內部本身的互相配合，同時也要和其 他子系統做有效的結合。下面針對換電系統的設計方法做簡單闡述， 如表4-2。 表4-2 換電系統設計方法 換電設備 換電系統的主要設備包括電池組、電池架、換電機器裝置等。 電池組 電池組是由若干單體電池、箱體、電池管理系統及相關安裝結 構件(設備)等組成的電池組，具備符合標準的電池組結構、電 池組監控設備、電池組接插件、電池組環控設備。 電池架 帶有充電介面的立體支架，可實現對電池組進行儲存、充電、 監控等功能，具備符合標準電池組要求的安裝位置，具有良好 的穩固性、乘重能力、絕緣能力、可擴展性等，滿足大規模電 池組充電和存儲的需求。 資料來源：許曉慧、徐石明等，電動車及充換電技術，中國電力出版社，北京， 中國，2012。 電池組是電動車和換電機器裝置和電池架之間直接銜接的設 備，所以電池組的設計需要綜合考慮其與電動車整車設計、換電機 器裝置抓取方式設計、電池架的存儲方式相配合，主要設計內容包