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交通未來式 電動、無人爆危機!安全很有事 電動交通載具安全標準全面更新

2017/01/24 | 科技走廊 | 程鏡明

電動載具不斷推陳出新?舉凡電動自行車、電動滑板車、電動車甚至到現在最夯的無人機,隨著電動載具市場的擴大,越來越多的業者也開始投資這塊商機,百家爭鳴的盛況讓電動載具的發展變化無窮,以電動自行車來說,就出現可折疊可攜式的電動自行車,無人機的商機也逐步拓展到商業應用。
 
電動滑板車爆不停,美國CPSC指定UL把關安全
然而,就電動滑板車這個產品來看,去年就發生不少爆炸事件,根據統計在美國光是在2015年1月~2016年2月間,便收到52件電動滑板車爆炸報告,造成200萬美元的財產損失,也因此引起美國政府的關注,因此委由UL統籌制定安全標準,美國消費者委員會 (CPSC) 也發文敦促從今年二月開始,所有銷售至美國的電動滑板車皆須通過UL 2272個人電動載具電氣系統標準。

正因為電動載具商機夯,相關產品變化多端,法規及標準也必須與時俱進,協助產業安全發展。UL就於去年底頒布全新及更新版標準,更新的部分包括了使用於“個人”的電動載具電氣系統安全標準 – ANSI/CAN/UL 2272,以及使用於可“載人”的電動自行車、電動輔助自行車、電動摩托車和電動踏板車等的標準 – UL 2849。另針對“無人”的無人飛行載具,也發佈了全新的電氣系統安全標準 – UL 3030。
 
安全上路  美加同步認可個人電動載具ANSI/CAN/UL2272為跨國家標準
適用於個人電動載具的UL 2272更新版標準,不僅於2016年10月正式升級為美加兩國的國家標準,認可為ANSI/CAN/UL 2272標準,相較於初版標準,涵蓋更全面的電池安全和機械安全要求,從基本的過度充電、短路、過度放電及溫度的測試,擴充到充電時會遇到的漏電流、接地測試,以更嚴謹的要求,確保電動載具的電氣系統不會在使用時產生危險。

另外,標準也規範電動載具在不同的使用環境下,能維持基本的安全運作,例如考量在曝水的情況下電動載具是否會故障、短路甚至爆炸?許多人不知道,與完全浸泡在水中相比,產品在部分泡水的情況更危險,因為在這種情況下電動載具亦同時接觸到氧氣,起火的風險可能相對更高!

而電動載具的元件亦是決定安全的關鍵之一,為電動載具帶來動力的馬達亦須經過評估,馬達在過載或是卡住的情況下都有可能產生危險;甚至標準也要求考量標籤的耐用度,標籤上會說明載具該如何使用、有何風險,標籤若脫落就可能造成使用上的意外發生。

可載人的電動載具  UL2849 安全標準考量更全面
針對單一騎乘者,但能夠搭載乘客的電動載具如電動自行車、電動輔助自行車(EPAC自行車)、電動摩托車和電動踏板車等的UL2849第三版標準則有全面的更新。此類電動載具能夠搭載乘客,行駛距離自然會拉長,這時機械測試顯得更加重要,尤其電動載具經過震動、撞擊、摔落後,是否還能維持功能的正常性,甚至在風吹日曬的極端環境下是否還能保證安全,種種皆須考量。

另一關鍵要求在於「乘坐車型測試」,由於此類型電動載具是可腳踩、可馬達輔助的「雙模式動力」,其在上下坡時模式的切換故障便有可能造成危險,所以馬力的供輸也受制於馬達輔助控制系統的穩定性,因此必須進一步考量馬達輔助控制、啟動輔助、最大輔助速度的設定與運作安全等。

無人載具有商機 全新 UL3030 安全標準來規範
電動載具從個人、載人,進展到無人,甚至用途也推展到商業應用,像知名網路電商亞馬遜(Amazon)就推出無人機送貨服務,然而與一般無人機相比,仰賴自動駕駛的商業無人機有更大的風險,針對無人飛行載具的UL3030標準也因應而生。

UL3030規範所有商業應用如農業、科學、搜索救援、電影工業、新聞廣播視訊、屋頂檢查業務…等用途的無人機電氣系統安全。下方表列了相關的測試項目,與個人電動載具不同,看似簡單許多,這是因為相較於頻繁接觸人體的電動載具,漏電與起火並非無人機的第一考量,而最具挑戰性的測試項目在於「功能性安全」。

以先前常聽的台北101附近無人機掉落事故為例,其原因在於該建築物有可能產生載具訊號屏蔽的疑慮,一旦載具接收不到訊號就會產生其危險性,一般電器產品若是出現短路或是故障,最常的處理方式就是斷電,但飛在空中的無人機並不能沿用這個策略,無人機一旦斷電就會失速墜落造成危險,甚至無法追蹤訊號,因此實用情況的危害分析就變得相當重要,但該如何分析,這也是目前廠商面臨的難題。

除了安全問題,進一步探究無人機,在美國,美國聯邦航空總署(FAA, Federal Aviation Administration)規定無人機必須取得適航證(Airworthiness)才能夠飛行,然而這必須先經過長時間的試飛才可以辦理,因此有加註了豁免條款,適用於一般個人嗜好休閒使用非商用的無人機、重量必須在25公斤以內、得依據FAA的公告安全規則運作、不可干擾有人機的飛航,在接近機場時亦必須告知塔台等。

在歐洲,隨著無人機逐漸民有化,歐盟亦訂出無人機法規。一般民用的無人機是不需要取得適航證,但這類「開放型」無人機必須有高可視性,其飛行的高度與區域亦受限制,飛行區域必須遠離機場或其他有安全疑慮的地區;而「特殊用」無人機(用於商業、農業等)或是較高規格的無人機則必須申請許可證並接受嚴格的管制,除此之外,歐盟更為大型的「認證型」無人機訂定法規,由於飛行原理接近於一般的飛機,這類無人機則必須遵循飛機的管制原則。

車子也將走向無人化 風險在哪裡
除了無人機,Tesla, Google, Uber都陸續推出了「無人車」,美國目前在已在加州、佛州、內華達、密西根州通過無人車管制法規,不難發現無人車也將是個趨勢。美國高速公路安全管理局資助了一份名為 ”Safety and Liability of Autonomous Vehicle Technologies” 的無人車法令研究報告,除了建議將 無人車定名為 Autonomous Vehicle (自動車輛)外,並將無人車依照自動化程度分成了五級,而下方表中的level 4便是「真正意義上」的無人車,這種不需駕駛人操作便可自動運行的車子將為貨運業者帶來大量的商機。
 
相較於傳統的燃油車,電動車的動力來自整個電池系統,現今的電動車大量使用鋰電池,因此影響安全最直接的便是電氣系統,若是不慎便有可能瞬間產生高溫汽化周遭的東西,為了避免電池系統遭受破壞,UL也因此為電動車訂定了一系列的安全標準。

電動載具也“智慧”  四大挑戰不能忘
走向無人化勢必就得智慧化,但人工智慧可靠嗎?無人駕駛的載具若出現判斷錯誤便可能發生危險,無人車首次發生事故便是如此,之前的案例調查,無人車在行駛時遇到一台白色的貨櫃車從眼前經過,而系統誤判斷白色雲朵,無人車沒減速繼續向前,也因此造成意外發生。

UL提醒電動載具智慧化的四大進程與挑戰。其中「語音辨識」被視為第一階段,許多智慧型手機已大量內建語音功能,我們得以透過語音辨識搜尋資料、使用地圖導航,更甚者可以直接進行同步翻譯,然而語音辨識在接收指令的項目仍未成熟,倘若開車時,非駕駛乘客突然下了不同指令,就有可能發生危險;接下來「影像辨識」,但高度仰賴運算資料庫與速度,接下來則是「立體動作辨識」,車輛可以辨識前方是否有車輛,甚至是駕駛人的肢體動作,但深度的推算與比較更加重了運算的負擔,仍有可能誤判,但仍然是值得期待的;最後的「行為辨識」,可望藉由行為模式的辨認與累積,達到自我學習的目的,並且與駕駛人互動。然而安全是無可妥協的,單一模式的精進,不見得有多重獨立資訊互相比對決策的可靠,因此智慧載具也將分為多重層次以便風險管理,兼顧科技推動與使用安全的目標。

除了上述挑戰,資訊安全也要考量。駭客利用網路入侵系統挾持載具是有可能發生的事情,美國便曾出現手術室駭客案例,駭客藉由漏洞成功勒索醫院手術室裝置,假使不付款病患恐有極高死亡風險。 雖然網路安全並不涵蓋在UL電動載具標準中進行規範,但UL亦有一套針對網路安全的標準,提供未雨綢繆的廠商進行認證。

交通未來式  UL安全來把關
從個人、載人到無人,電動化與智慧化是未來應用潮流。電動載具不再無標準可用,UL 已發展 UL 2272/UL 2849/UL 3030 涵蓋單人、雙人乃至於無人電動載具的電氣系統安全評估,不是只有電池,充電器、馬達與控制都要考量!無人載具依據用途與規模分級,輔助駕駛也依照智慧程度分級,聯網安全更是智慧載具的成功關鍵,全球正在立法,商機蓄勢待發。UL 是電動與智慧載具的標準領導者,除了能為製造商把脈,也能為使用者安全把關。