充電站的示意圖
現在台灣使用電動機車、電動車的人口越來越多,充電樁也越來越普及。這些位在台灣各個角落的充電樁,也都有板金設計的參與,所以本篇就要以板金外殼櫃體設計的角度,分享設計充電樁時要注意哪些事項!
充電樁有哪些種類?
通常提及充電樁的種類,會以「用途」和「電壓」區分。若以用途和場所區分的話,充電樁的種類包含:
- 家用充電樁,通常是設置在住宅、新型社區大樓停車場
- 商用充電樁,通常設置在百貨、商辦、飯店的停車場,或是戶外停車場
而若以電壓分類的話,充電樁則分為:
- 直流電充電樁(DC快充):直流電的電壓不會隨著時間而改變,只要輸電的距離不長,就能提升能源使用的效率,只是不經由變電所變壓的電流,通常都會設置在政府核定的公共場所,像是高速公路休息站等,也能滿足過路客下車休息、短暫停留的需求。
- 交流電充電樁(AC慢充):由於直流電長距離輸送會造成相當大的能量耗損,因此會經由變電所變壓,轉為交流電之後,再配電至各住商大樓民宅。也因為交流電會有週期性的變化,使得充電速度較慢,安裝成本較低,一般會設置在住宅、商辦、商場等人潮眾多的地方。
充電樁外殼的設計注意事項
充電樁外殼的設計重點,會因擺放地點而異。和其他綠能設備一樣,室內型的設計嚴苛程度,通常會低於擺放在室外的機型,因為室外必須考慮到重重的天候和地理因素。
不過,一般來說,都需要考量國際標準認證機構 IEC 頒布的電動車充電系統標準IEC 61851-1:2017規範。
在規範中,關於外殼的設計建議如下:
- 防塵防水等級:至少要符合IEC 60529法規中的IP44以上。
關於防塵防水等級,通常都會以「IP」加上兩位數字標示,英文後的第一個數字代表「防塵等級」,第二個數字代表「防水等級」,所以「IP44」代表著「可防止直徑大於1mm的固體侵入,同時具備防濺水保護,長達5分鐘」。
- 電器絕緣性 :
根據IEC 61851-22法規,對樣品施加500Vdc電壓持續60秒,量測到的絕緣電阻值需大於7MΩ。這個標準,通常是「加強絕緣」必備的條件。
為保護使用者的安全,電子儀器設備會設計一些絕緣保護,而絕緣的類型有「基本絕緣」、「雙重絕緣」、「功能絕緣」、「加強絕緣」、「輔助絕緣」等五種標準,是避免基本絕緣失效後的加強防護機制。因此,充電樁的設計,至少要符合此項標準,才能免於使用者觸電。
- 表面溫度:
除了觸電的風險之外,能源產生的熱能,也可能會燙傷使用者,因此IEC 61851-22要求,使用者手持部分,金屬材質的溫度不可超過50°C,非金屬材質需低於60°C。
其餘非手持但可能接觸到的部分,金屬材質溫度不可超過60°C,非金屬材質則需低於85*C。
另外也建議考量:
- 抗衝擊性:俗稱的IK等級,等級從00~10,數字越大,耐衝擊性越好。
- 溫度和濕度範圍
- 散熱程度
- 耐候性
- 阻燃性
- 耐腐蝕性
- 箱體的結構強度
- 抗靜電程度:室內機種較需考量。若有特別要求,就要使用較昂貴的特殊粉料進行塗裝工程。
決定了擺放地點,才會延伸出上述的考量點。上述考量點一旦確定之後,就會影響到:
- 材質選用:若是直流充電樁可能會使用純粹的板金材質。但若是交流電充電樁,可使用的複合式材料就很多元,如:
- SMC複合材料:玻璃纖維強化熱故性塑膠成型材料,因為輕巧和較長的使用年限,所以也會作為外殼的材料候選。但缺點是無法回收。
- PC / ABS 塑膠合金:同時具備PC的耐衝擊、耐熱,以及ABS的耐低溫特性,是很常被使用的材質
- 其他塑膠材料
- 加工工法:要使用折彎的一體成型?還是焊接?還是混合使用?
- 保養與維修:必須讓維護人員方便安全,因此維修孔大小、電箱外殼門的開闔方式與方向、配線口位置及數量。
持續不間斷的噴灑30分鐘,確認箱體的防漏水狀況。圖為迎盛內部的防漏測試。
不只防自然災害,還要好看的充電樁
和其他綠能設備不同,充電樁根據不同車種、國家規格、擺放位置、用途等因素,有不一樣的設計,而且會更加重視外觀造型。
尤其是放在百貨商場、高級社區的機種,對外型的講究更加嚴苛。所以設計這類充電樁時,對於形體的掌握、穩固性的考驗、以及焊接密度與精細度,還有烤漆的平整度與色差,都是極大的考驗。
像迎盛就曾經受理過一項專案,客戶要求「表面液體亮光烤漆色差值」,必須在1以內,噴水測試等級需達IPX6,我們最後使用烤漆廠的自動噴淋設備測試,才完成客戶的需求。一般來說,迎盛的塗裝工程是以粉體烤漆為主,但因為這個案例較特別,需要做成亮銀色,粉體烤漆做不到,才改用液體塗裝。
色差值(Delta E,ΔE)是由國際照明委員會頒布的色彩標準,用來對比螢幕和實品之間的色彩差異,ΔE中的E,是德語的感覺(Empfindung),所以這項標準,就是要人們「感覺不出差異」,也因此ΔE值越小越好。而且除了顏色本身,成品本身的光澤,也會影響呈色,進而影響到色差值。
通常ΔE值只要在1.5左右,未透過專業訓練的人們,幾乎就無法靠肉眼辨識差異,然而迎盛的客戶都非常追求卓越,要求我們必須達到幾乎完全沒有色差的標準:ΔE值1以下。
不過,嚴格的要求,就是迎盛進步的動力,只要客戶能提出需求、畫得出圖面,我們就使命必達!
至於這個案例的另一項要求:須通過「IPX6噴水測試」到底有多嚴苛呢?
這個標準源於「IP國際防護等級認證」,等級從IPX0~IPX8,X代表防塵等級,如果沒有特別檢驗,就會以X代表,若有檢驗,就會看到「IP44」這樣的數值。
IPX6已經算是前三高的等級,代表物體可以抵擋高壓噴水槍水柱,至少3分鐘以上。
由於當時客戶並沒有要求正式檢驗證明,因此我們是以內部現有設備模擬情境自檢。
但若有特別要求,迎盛也能協助將工件送至公信力高的第三方認證組織檢驗,確保產品都能以最完美的狀態,發揮最好的作用。
因此,若有相關的板金需求,歡迎填寫線上詢價表單,我們將盡快評估需求,與您商討最佳解決方案!
資料出處:
- 迎盛設計部暨製造部經理楊斐雯口述。邱鈺玲整理。
- IEC 61851-1:2017 | IEC Webstore
- https://www.spill.hk/glossary/Ingress-Protection/
企劃、選題|李品伊、陳鈺涵、邱鈺玲
採訪、撰稿|邱鈺玲
審稿、校對|楊斐雯、李品伊