電動車節能環保的優點，吸引世界各國政府將其視為低碳家園的推動重點標的。美國政府設定2015年底前，能有100萬輛電動車上路，並已於2009年宣布補助美國高階車用電池製造商12億美元聯邦資金，以及補助充電基礎設施建置業者1億美元。台灣政府亦不落人後，行政院全力推動經濟部規劃的「智慧電動車發展策略與行動方案」。該草案將分兩階段推動電動車發展，第一階段推動10案共3,000 輛示範執行專案；第二階段補助消費者購買電動車。此外，公共部門及國營事業將優先汰換目前之汽油車，改為使用電動車，並由中華郵政公司郵務車率先規劃推動。行政院亦同意交通部規劃離島電動機車之示範執行，打造為零污染排放之低碳島，以利於觀光及綠能形象之提升。
不論示範運行的電動車或消費者使用自行購買的電動車，當要自由自在地前往各地時，完善的充電基礎設施是必要的。消費者除了可在家為電動車充電之外，亦可在公司、路邊、停車場、大賣場等任何可停車的地點為電動車充電。歐美與日本已陸續透過示範點的方式，建立家庭與戶外的充電基礎設施，台灣亦透過政府的示範運行推動計畫，即將開始建立該設施。然而，參考國外的經驗，欲在特定國家或區域建立完善的充電基礎設施，需先了解建置環境、電動車充電方式與法令規範等。
充電系統設置環境
電動車於某地點充電時，是處於停車狀態，可能是車庫、停車場、路邊或商家前停車格。電動車充電系統的功能為在某地點將電力公司提供的電力轉換為電動車可接收的電力。然而，各地點的電動車輛型態與使用特性不盡相同，如北美大多數地區的房屋型態為獨棟獨院，而亞洲地區多為公寓大樓。獨棟獨院有獨立電表與配電系統，可單獨建置一套充電裝置；而公寓大樓的停車場為公用區域，因此充電裝置的使用需要搭配管理系統，以進行計費與負載管控等管理措施。以日本為例，Mitsubishi Motors Corporation 與Japan Delivery System Corporation共同建構一套適合公寓大樓使用的充電管理系統（圖一）。此系統的架構是每位租戶有一Delivery Box與對應的驗證卡，此Delivery Box可計算與管理特定租戶的充電時間與電量，房東則依據此資料向特定租戶收取費用。充電系統的電源輸入設計規格需配合設置地區或國家的電力公司供應的電力。目前世界主要國家的電力規格如表一所示。
表一、電動車發展主要國家電力規格
為管理電池的充電與放電，電動車會配置電池管理系統。一般而言，各式電動車的充電架構有兩種（圖二），一種以直流電(DC)直接充電，另一種為車載充電器將交流電(AC)轉換為直流的充電。以直流電直接充電的架構需配合直流充電站，電池管理系統則透過連接器控制直流充電的電壓與電流；另一種架構則配合交流充電站，電池管理系統只控制車載充電器輸出的直流電電壓與電流。
圖二、電動車充電系統架構
電動車充電介面
自90年代以來，電動車充電技術開發方向主要可分為傳導式(Conductive)充電與感應式(Inductive)充電。依據圖三的電池充電電能轉換架構，充電系統由4個子系統組成，分別為交流市電(Mains AC)、高頻轉換器(High Frequency Converter)、二次整流器(Second Rectifier)與電池。這4個子系統之間的介面均可做為充電器與車輛的充電介面(Charging Interface)。
當充電介面位於交流市電與高頻轉換器之間，此方式稱為傳導式交流充電(Conductive AC Charging)，則充電系統稱為車載充電器(On-board Charger)。當充電系統的介面位於高頻轉換器與二次整流器之間，此方式稱為感應式充電(Inductive Charging)，則充電系統稱為車外轉換器(Off-board Converter)。當充電系統的介面位於二次整流器與電池之間時，此方式稱為傳導式直流充電(Conductive DC Charging)，則充電系統稱為車外直流快速充電器(Off-board DC Quick Charger)。
圖三、電池充電電能轉換架構
電動車充電系統相關法令規範
電動車充電系統與主要零組件的設計具有對應的規範。如車載與車外充電器(Onboard/Off-board Chargers)的設計規範為UL2202、電動車充電介面(EV Plug, Connector and Coupler)的規範為UL2251、電動車交流充電站(EV Charging Station)的規範為UL 2594、充電計量電表(Metering Equipment)規範為UL 916與UL 61010、EV個人保護裝置(EV Personnel Protection Equipment)的規範為UL 2231-1&2 ……以上內容為重點摘錄，如欲詳細全文請見原文
作者：江文書/工研院機械所
★本文節錄自「工業材料雜誌279期」，更多資料請見：https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=8416