設備昂貴/標準未明 鋰電池測試挑戰倍增

作者: 林苑卿
2011 年 02 月 14 日

電動車鋰電池高功率測試設備的建置費用偏高,以及電池測試具有潛在的爆炸與火災風險,遂使測試能量與測試實驗室能否符合測試需求面臨極大考驗,有鑑於此,驗證機構如UL等正積極與政府機構進行協商,計畫共同設置相關測試實驗室,以減少製造商的驗證成本,同時持續透過標準的培訓與宣導,協助客戶產品符合安全設計。
 


UL台灣區諮詢事業發展經理陳立閔表示,鋰電池並非安全無虞的產品,尤其當串並聯成電池組時,電源管理除作為充放電介面外,亦代表電池安全控管的最後一道防線。





UL台灣區諮詢事業發展經理陳立閔不諱言,由於鋰電池高功率測試設備的建置費用較高,再加上為減少鋰電池測試時爆炸和火災發生的機率,測試能量/測試實驗室欲滿足測試要求將為一大挑戰。為此,目前UL正積極與官方機構洽談合作,欲培育及建立相關的測試實驗室,以縮減製造商的驗證費用,並持續透過標準的教育與宣導,使製造商了解標準要求並及早將安全標準導入產品設計,更進一步確保產品符合安全需求。
 



另一方面,UL電動車鋰電池標準–UL Subject 2580即將於2011年完成北美國家標準化的工作,現階段規範面臨的主要難題在於安規要求與業者技術間的落差,陳立閔舉例,標準規範的短路測試與充放電測試的方法與判定,較現今業者於廠內自行進行的測試更為嚴苛,因此標準的訂定該如何在不影響技術發展,以及不犧牲安全考量間取得平衡,係標準發展過程的關鍵課題。
 



著眼於UL Subject 2580標準公布時間至今不及1年,大多數投入標準的製造商仍在耕耘中,部分廠商正在進行安全設計的內部評估,另則已開始邁入研發階段的原型測試,陳立閔補充,關乎電動車鋰電池的安全考量繁多,電池組的安全要點除了電池芯外,電源管理亦為相當重要的環節,兩者的匹配與成本的降低,亦為製造商正在學習之處。然無論係高穩定性、低功率的鋰鐵系電極材料電池,抑或高功率與高能量密度的鋰錳系電極材料電池,皆有潛在的危險,均必須經過實測驗正方可安全上路。
 



以電動車輸出功率動輒以數十kW來說,作為動力來源的鋰電池組並非能夠以單一電池芯達成,以單顆鋰電池輸出為4.2伏特估計,車載鋰電池組須採用超過千顆鋰電池進行串並聯,而每顆電池內電阻、釋放電流與充放電特性皆會隨著使用情況而有所改變,也因此如何在電池組壽命、充放電時間與電源管理系統複雜度間取得平衡,考驗電源管理的最佳化。陳立閔指出,電池組重量亦會造成電池續航力和安全的問題,此外,車內電池管理要避免電動車馬達產生強而不穩定的干擾,同樣為設計上的挑戰。

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