在节能减碳概念的推波助澜下，电动车技术的发展突飞猛进，成为汽车业者兵家必争之地。目前马达技术已届成熟阶段，高功率电池技术亦逐渐可因应市场化的需求，而随着电池的大电流高功率的充放电性能提升，充电技术成为电动车系统设计的瓶颈。油料可以快速添加，充电技术却难以摆脱奥姆定律与能量守恒的限制。当快速充电系统要负荷巨大的电压与电流时，衍生的问题包括：充电接口是否过热、电池能否接受快速充电而不会产生过热或爆炸的危险等。快速充电的安全与成本俨然成为目前这一波电动车浪潮的成败关键；掌握快速充电的技术，将成为电动车系统业者开疆拓土的利器。

电动车技术的进展

电动车的发展可以追溯到1828年，匈牙利人

Ányos Jedlik将一个小型马达装在模型车上开始；1835年，荷兰人Sibrandus Stratingh教授采用了一次性电池（不可充电）做为电动车的动力来源；而法国人Gaston Plante于1865年利用二次性电池（可充电），至此奠定电动车的主要动力技术架构，沿用至今。

电动车动力架构虽推出已久，但受限于充电速度缓慢，即便是使用电池交换更替的模式亦有其相当的困难度，因此至今尚未能广泛应用。一般而言，加满20公升的油箱也只要一两分钟，充电速度要改善到什么程度才能提高用户的意愿？

对此，日本的ChaDeMo联盟即号称要在一杯热茶冷却之前（15分钟）达到充电80%以上的目标，企图以快速充电以减少电池容量（75KWH）与充电时间，降低社会大众的距离焦虑感（Range Anxiety）。

快速充电系统面临的安全挑战

为了简化充电时间的估算，先假设电池充电曲线为线性（然而大多数电池均非如此，如下图一，充电时间仅跟充电的电压与电流有关。在此假设下，可从现有的电力来源进行不同配电系统的充电时间估算：

《图一 典型的电池充放电曲线实例》

采用最简化的计算模式，如果想要在15分钟内完成75KWH的充电，平均充电功率通常要提升到300KW以上；若采用600V做为充电电压，则通过电流就要达到500A以上（W=VA）。如果采用2公尺长，直径一公分的铜导线做为传导线（重量约为1200g，电阻约为0.004275Ω，比热约为3.845 kJ / kg *K），15分钟内因铜导体电阻而产生的热，就足够使铜线温度上升超过1000度。

以大型百货公司的配电契约容量来看，最多也不过4500KW，在没有扩增契约容量的情况下，若要让十台的电动车进行15分钟的快充，意谓着约三分之二的设备要停止运转15分钟。为了避免电池受到大电流与高温的破坏，目前高功率型电池的安全充电速度大约是放电速度的3-5倍，以一般的中型房车动力约为100匹马力，搭载75KWH电池，在放电速度设定为10小时的情况下，充电时间仍需2-3小时。因此，若要加速到15分钟，势必面临着电池散热、降低内电阻或更换电极材料的难题。

换言之，要提高充电系统的充电速率，就必须先解决充电系统与电池的安全问题：

充电系统

电池

快速充电系统的安全性评估

更进一步来看，影响快速充电系统安全的关键即在于操作温度与人员触电。车辆系统的操作温度、马达运转的电磁波、高挥发性有机物的环境、车辆震动、户外的水气等皆会引发导电的危险；而紫外线照射与泡水、对塑料绝缘材料的破坏等，又将深化温度与触电问题。

目前电动车用电池安全标准草案UL Subject 2580、车载/车外充电器标准UL 2202、充电设施安全草案UL Subject 2594与UL 2251 充电系统用连接器标准等，皆是考虑上述几项因素，对快速充电系统进行安全性的评估。举例来说，电池与充电系统的搭配测试、绝缘电压测试与连接器绝缘材料的选用等，都是典型的测试与安规重点：

UL Subject 2580电池与充电系统的搭配测试

将完全放电的电池组放在温度设为电池组上限充电温度的箱体中。当电池组的温度稳定之后，对模块以额定的极限充电条件进行充电。充电时要监测每串的电流与电压。对于温度敏感的组件如电池芯等都要进行温度的监控。在箱体中的温度达到稳定，电池组完全充饱电后，还要依据额定的放电条件进行放电，放电过程中，也必须监控模块与电池串的电压与电流，同时对温度敏感的组件如电池芯等进行温度监控。至于充放电过程中所测量到的温度，则不可高于电池或是零组件的额定操作温度。

UL Subject 2580电池的绝缘电压测试

额定电压高于60伏特直流电的电池，应该要用1000V加上两倍额定电压的交流绝缘电压，对电池的所有绝缘材料进行测试；电压则可透过电池本身的不带电导体，或利用金属箔做为电极。测试过程中，要跳过半导体控制组件，各个电池芯也不可以彼此连接。测试电压必须持续1分钟，绝缘材料在测试过程中或测试完成后，不得产生介质崩溃的状况。

UL 2251对于连接器绝缘材料的防火等级要求

在适用于800安培与600伏特交流电以下的线路时，绝缘材料的防火等级必须同时符合下表一的要求；如果充电条件超过800A或600VDC时，耐火等级就要向上修正。

除了UL Subject 2594与UL Subject 2580以外，其他必须特别注意的相关零组件标准尚有：

新技术的发展与挑战

原本做为快速放电驱动马达的超级电容（Ultra-capacitor），因为高速充电与高能量密度，一度被视为是电动车储能系统的最佳独立方案。然而独立的超级电容储存电能时间不到一天，实用性仍有待加强。

但若能参考CPU与DRAM利用CPU内的L1/L2快取进行数据存取速率调节的观念，可将超级电容与电池串并联，利用超级电容快速取电后离去；在行进间或停止后，超级电容利用低速度对电池进行二阶充电。如果要持续行驶，电力可直接由超级电容供应，透过先进的电源管理系统配置，将有机会突破电池受制于充电速度的瓶颈。由于降低对充电时间的依赖，也降低了对电池的续航力要求，电池体积可以下降以容纳超级电容，达到动力系统容积不变的目的，让电池设计不需因应高功率要求而牺牲容量。

更快速的充电代表必须提高充电时的电流与电压，却也存在更多的安全疑虑。UL标准提供了设计上的安全准则，透过标准要求，让新技术不断推陈出新的同时，亦能考虑到基本的安全问题。