▋ 前言
當您在工業倉儲區，是否曾因附近工業車輛(卡車/叉車)發動或
堆高機貨叉升降，造成廠區監視器影像莫名地出現雜訊畫面？或是駕駛人員在堆高機，因天氣乾燥人體帶靜電突然發動工業車輛，造成車輛儀表板指針跳動、方向燈非意圖啟動，甚至廠區天車移動影響作業中的堆高機控制驅動系統發生車輛暴衝工安事故？其實這都與工業車輛電磁相容性(EMC)有關。簡單來說，由堆高機本身產生對外的電磁干擾稱為EMI，堆高機可抵抗外界電磁能量不受影響的能力謂為EMS，兩者合稱為EMC。
歐洲標準「EN 12895工業卡車-電磁相容性」適用於住宅、商業、輕工業和工業環境中使用的工業卡車及其電氣和電子系統，但隨之而來就是電磁相容(EMC)的問題將直接影響工業車輛行車安全。由於工業車輛在運作區域會使用電氣油壓缸、照明燈和類比儀表板，因此必須確保工業車輛本身對外部電磁場具有足夠的抗干擾能力(EMS)，再者工業車輛配備了控制器與馬達驅動系統，因此也必須確保車輛發射的電磁場保持在可接受的範圍內。
在國際間極力發展電動工業用車輛等相關技術下，已使電動工業用車輛成為新世代車輛產業的技術發展重點，然而在車輛電氣化下，除大量使用電子設備來滿足使用需求外，亦利用控制器、驅動馬達及電池技術來替代原有的車輛動力系統，電動工業用車輛有別於傳統內燃機車輛，內燃機車輛可透過汽油的精煉或提升引擎效能，而增加動力與續航力，但電動工業車動力來源則是透過電池及驅動控制器精準控制馬達運轉，以達到工業車輛行駛(驅動系統)、動力方向盤與升降貨叉(電力運載系統)之功能。在電氣架構上，電動堆高機所使用之電氣零件比內燃機車輛來的多且複雜，因此在電子產品使用越多情況下，電磁相容性問題將是重要且不可忽視。
本篇將以堆高機為例，介紹說明歐盟「EN 12895工業卡車-電磁相容性」法規要求與檢測方法。「EN 12895工業卡車-電磁相容性」試驗主要分為電磁干擾(EMI)與電磁耐受(EMS)兩大領域，EMI試驗主要透過導線傳導或空氣輻射方式量測
車輛對外產生的電磁能量，而EMS則為模擬外界電磁能量，經導線或空氣耦合等方式進行干擾車輛的驗證測試，其主要目的為改善及要求工業車輛與電氣零組件產品之EMC特性表現。
▋ 一、堆高機各部件介紹
如果我們將堆高機的各部位比喻成人體構造的話，則：堆高機的動力來源「引擎」和「馬達」像是心臟；「電瓶」和「燃料」像是血液；操控著所有指令的「行車電腦」及「控制板」就像是大腦。堅固的「導柱」和「車架」就像是骨骼；讓導柱舉升/放下/傾斜的「液壓系統」是肌肉；負責抬起貨物的「牙叉」是手臂；而能夠讓堆高機移動的「輪子」則是腳。本篇就以下方(圖一)中的「平衡配重型堆高機」為例，可以跟著中英文名稱對照表，來認識堆高機各部位的名稱及功能。
圖一、平衡配重型堆高機<資料來源：Yale堆高機、台豐搬運>
【護頂架 Overhead Guard】
護頂架是為了保護操作員在裝卸貨物的過程中
，不被掉落的重物傷害而設計的安全裝置。護頂架的外觀多為開口式設計(條紋狀)而不是整片式的，其目的是為了讓操作員在尋找位置和檢查負載時能夠保持上方的視野。
【導柱(桅桿) Mast】、【鏈條(鍊條) Chains】
導柱和液壓系統就如人體的骨骼與肌肉般，兩者密不可分。導柱是堆高機最重要的部位之一，搭配著升降/傾斜/舉升液壓系統，可控制貨物的升降高度以及傾仰角度。導柱類型大致上分為「兩節標準導柱」
、「兩節貨櫃導柱」、「三節貨櫃導柱」，不同的導柱類型決定了堆高機的舉升高度以及空間限制。而位於導柱旁邊的鏈條是由鏈目和銷軸所組成，其高強度和高耐用的特性，使其能夠支撐著貨品的量。
【貨叉(牙叉) Fork】、【掛架(牙排) Carriage】
貨叉為堆高機最常見的屬具，通常以兩支為一個單位(組)。其外型如英文字母L，水平段的部分用來叉舉及承載貨物，垂直段則是用來開合以及支撐重量。貨叉的長度通常為荷重中心距的兩倍左右，並根據物品的體積及重量的不同來調整貨叉的長度及寬度。可分為「外掛式(Hook Type)」和「插銷式(Pin Type)」兩種，座式堆高機一般使用「外掛式貨叉」，而立式堆高機通常則使用「插銷式貨叉」。另外，貨叉還可以搭配「側移/側位移掛架」來進行『貨品側移』、『貨叉調距』或是『側位移功能』，使貨叉能夠左右移動至適當位置去叉取及堆放貨物。
【擋物架(後扶架) Load Backrest】
擋物架位於掛架(牙排)上，其柵欄式設計可以防止堆高機上的貨物向後傾倒，於保護人員安全方面發揮著重要的作用。
【配重塊 Counterweight】、【電瓶(電池) Battery】
堆高機分為「引擎式」及「電動」兩種動力類型，電動堆高機當然就會需要使用到電瓶。配衡式堆高機利用平衡配重之原理，像蹺蹺板一樣，在抬起貨物時可以自身的重量來穩定堆高機不至於翻覆。因此，此類型的堆高機多在後方設有配重塊以平衡車體，引擎式堆高機的配重塊通常都會是實心的金屬材質。傳統座式平衡重電動堆高機因內部裝有鉛酸電池，因此鉛酸電池也可視作配重的一部份。
補充說明：
電瓶的常見種類為「鉛酸電池」以及目前電動車大量採用的「鋰電池」。須注意鋰電池因重量較輕，所以用在上述堆高機時，可能會需要增加額外配重。
【前輪(驅動輪) Drive Tyre】、【後輪(轉向輪) Steering Tyre】
前輪(驅動輪)：與一般汽車不同，平衡配重型堆高機的前輪為機台動力的驅動輪軸，同時也作為堆高機載重的支點。
後輪(轉向輪)：大多數堆高機是採用後輪轉向，堆高機的轉向輪角度較汽車更大，迴轉半徑較小，亦較為靈活。
【升降/傾斜油壓缸 Main Lift/Tilting Cylinder】、【舉升缸/貨櫃缸 Free Lift Cylinder】、【轉向油壓缸 Steering Cylinder】
油壓缸為控制堆高機功能作動的主要部件，例如：貨品升降、導柱傾斜、自由舉升及堆高機轉向...等堆高機動作。
【前照燈/後照燈 Front/Rear Working Lights】、【警示燈(爆閃燈)Strobe Lights】、【三色燈 Combination Lights】
堆高機的主要燈具包含：工作大燈(前照燈/後照燈)、警示燈、前方向燈、三色燈(煞車燈、倒車燈、後方向燈)。以上為作業安全與台灣堆高機型式檢定必備的燈具。此外，近年來在作業安全上也出現了許多輔助燈具，例如：倒車藍燈、安全作業區域警示燈(U型燈、ㄩ型燈)...等。
如(圖二)平衡配重型堆高機實際操作，如何正確與安全的操作貨物運送與堆棧貨物至倉庫將關係到堆高機的穩定性和重心
，我們都知道人會因為重心不穩而跌倒，堆高機承載物品也會因重心不穩而翻覆。堆高機自身的重心與裝載貨物時的負載重心間，依據堆高機進行各種不同的操作行為會產生新的「複合重心」，並且隨著車速、地面狀況、舉升高度、導柱傾斜角度，以及貨物大小與種類...等產生變化，此時貨物本身的狀態與是否有安全的操作堆高機
，其實就是讓複合重心保持穩定的關鍵。
圖二、平衡配重型堆高機實際操作
另外堆高機移動時所産生的動力來自於堆高機在不平坦的地面或斜坡上加速、煞車和轉彎...等，例如傾斜或是顛簸的表面會使堆高機的重心沿著傾斜的方向移動；而轉彎則會將堆高機的重心移至轉彎外側，當轉彎時速度越快堆高機將因為離心力變得越不穩定。此外，行進加速後的煞車則會讓堆高機的重心向前方移動，煞得越急重心前移的速度越快，一旦急轉、急煞造成了堆高機重心失衡，就會發生堆高機翻覆的情形發生。
▋ 二、「工業卡車—電磁相容性 (BS EN 12895:2015+A1:2019)」新版標準概述
圖三、(BS EN 12895:2015+A1:2019)標準章節概述
「工業卡車—電磁相容性 (BS EN 12895:2015+A1:2019)」是BSI標準出版物也是一份歐洲標準(European Standard)，主題為工業車輛—電磁相容性(Industrial trucks—Electromagnetic compatibility)，該文件(如圖三)於2015年7月17日經CEN批准，並包含於2019年2月12日批准的修正案(Amendment 1)，BS EN 12895:2015+A1:2019標準取代了EN 12895:2015版本，此英國標準(British Standard, BS)於2019年9月30日實施了CEN修正案A1:2019。
工業車輛運作區域使用電子設備時，需要確保工業車輛具有足夠的抗外部電磁場干擾能力，由於工業車輛配備電氣和電子設備，因此也需要確保車輛的電磁場輻射符合可接受的限制值。簡而言之，EN12895歐洲標準適用於堆高機等工業車輛（統稱為卡車/叉車
，無論其動力來源為何）的電磁相容性(EMC)要求，標準要求涵蓋發射干擾限制值（卡車本身產生的干擾量）和抗擾度等級（對外部電磁干擾的抵抗力）。
標準適用於：
- 工業用卡車（例如堆高機、載重車）及其相關的電氣和電子系統
- 操作環境包括於EN61000-6-3和EN61000-6-2標準定義的商業、住宅、輕工業和工業環境
標準不適用於：
- 非堆疊式低升程跨運車
- 堆疊式高升程跨運車
- 任何步行式堆高機（不含電動升降車）
- 擬在公共區域行駛且速度超過30公里/小時的堆高機
- 無人駕駛工業用堆高機的定位系統
- 堆高機各系統之間的相互作用
- 車載無線電設備的干擾
- 僅在堆高機不運作時使用連接至交流電源的設備（例如車用充電器）
測試驗證：
工業用卡車應驗證是否符合標準限制值，標準規定的試驗可以在簡化的無負載情況下試驗。
EMC測試驗證應採用以下方法之一來確保符合要求：
此試驗應在單一試驗樣品上進行（型式試驗）；
- 系統試驗：
- 系統可以與卡車分開進行試驗，系統在卡車上的安裝應使用與被測元件相同的實體和電氣元件和電纜線束。
- 測試樣品/系統應處於運作狀態，測試可能需要改變正常運作條件。
- 如果測試樣品/系統設計為在不同的標稱電壓下運行，則應在最差條件下進行測試。
- 測試樣品/系統應代表批量生產。
- 如果完整系統經認證符合本標準的限制值，則無需進行額外測試即可使用。
- 如果安裝與系統製造商的安裝說明有顯著差異，則應對卡車/測試樣品進行測試。
▋ 三、「工業卡車 — 電磁相容性 (BS EN 12895:2015+A1:2019)」測試項目
下方(圖四)將以樹狀圖來介紹新版EMC標準BS EN 12895:2015+A1:2019測試項目與測試配置、能量要求。
圖四、(BS EN 12895:2015+A1:2019)測試項目
對於卡車/系統，距離卡車10公尺、天線高度3公尺處的電場限值應符合(圖五)與(表一)的規定。
圖五、輻射干擾測試頻率與電場強度限制值
表一、輻射干擾測試頻率與電場強度限制值
對於卡車/系統之電磁場抗擾度試驗，需依照(表二)規定的測試方法進行測試，其對電磁環境的抗擾度應高於或等於(表二)規定的限制值。
表二、電磁耐受性測試準位與限制值
▋ 四、「工業卡車 — 電磁相容性 (BS EN 12895:2015+A1:2019)」測試條件設定
- 驅動系統試驗
為測試驅動系統，應將卡車頂起（驅動輪空轉）。如果牽引系統採用速度控制，則應將馬達轉速設定為控制在其最大運轉轉速的60%至80%之間。如果無法做到這一點，則應將馬達轉速設定為最大運轉轉速。
對於內燃機卡車，火星點火引擎應以1500轉/分的轉速運轉，柴油引擎應以低怠速的1.5倍運轉。
- 馬達驅動負載處理系統試驗
如果負載處理系統採用電子脈衝控制，則應將馬達轉速設定為其最大運轉轉速的 60%至80%。如果不是，則應將馬達轉速設定為其最大運轉轉速。如果堆高機液壓系統的規格不允許連續運行，則應修改測試堆高機的液壓系統，以使其能夠進行所需的試驗程序。
如果低堆高機馬達的允許開啟時間不允許其連續運行，則應使用頻譜分析儀進行試驗（濾波器應調整為峰值模式）。
如果負載處理系統採用電動/電子操作的零件，例如電磁閥或比例閥，則應使用通電零件進行測試。
- 馬達驅動動力方向機系統試驗
試驗應在轉向馬達持續旋轉的狀態下進行。如果轉向系統採用電子脈衝控制，則試驗應在脈衝條件下進行。如果不是，則馬達轉速應設定為最大值。
如果堆高機馬達啟動運轉時間限制其持續運行，則應使用頻譜分析儀進行試驗（濾波器應調整為峰值模式）。
- 輔助電氣設備測試
測試期間，電壓轉換器、風扇、雨刷馬達等輔助部件應處於開啟狀態。喇叭、雨刷馬達等僅短時間（幾秒）運作的電氣/電子配件不在本測試範圍內。
- 零速行駛系統測試
為測試行駛系統，應將卡車頂起（驅動輪空轉）。對於電動卡車，行駛系統應處於準備就緒狀態，但速度控制應處於釋放狀態。對於內燃卡車，方向控制應處於空檔狀態。
測試期間，驅動輪轉速不得超過卡車速度0.05公尺/秒對應的值。對於某些類型的內燃卡車，由於傳動系統中的機械/液壓阻力，無法在卡車頂起的情況下進行測試；在這種情況下，測試應在車輪落地且卡車受到限制以防止大幅移動的情況下進行。採用此方法時，卡車在測試期間不得移動。
- 低轉速驅動系統測試
為測試驅動系統，應將堆高機頂起（驅動輪空轉）。驅動輪的轉速應在最高運轉速度的20%至40%之間；對於因安全原因限制行駛速度的堆高機，如果該速度低於最高行駛速度的40%，則應以與該限值相對應的速度旋轉。此速度的變化不得超過其設定值的20%。
- 負載處理系統試驗
應在下列情況下測試負載處理系統的抗擾度：
— 如果液壓閥由電氣/電子設備控制；和/或
— 如果轉向輔助系統與負載處理系統由相同電動馬達驅動。
試驗應在無負載條件下進行。電動馬達的轉速應設定在其最大運轉轉速的10%至30%之間。如果堆高機液壓系統的規格禁止電動馬達持續運行，則應修改測試堆高機的液壓系統，以使其能夠滿足所需的試驗程序。轉速變化不得超過其設定值的20%。
對於低舉升高度（定義詳EN ISO 3691-1:2015，3.11）的堆高機，電動幫浦驅動裝置（僅為升降裝置供電）不包含在轉速測試要求中；電動幫浦應處於隨時可運作的狀態。測試期間，負載處理系統的任何部件均不得出現任何意外移動。
- 電動輔助轉向系統試驗
轉向馬達應：
a) 連接至其通電控制系統，且轉向控制裝置未運作；和
b) 以最大運轉速度的20%至40%旋轉。
b) 條件僅適用於堆高機轉向系統的設計允許轉向馬達連續運轉的情況。
試驗期間，根據a)，車輪轉向速度不得超過0.5°/s；根據b)，實際值的變化不得超過設定值的20%。
如果助力轉向系統是電子自動導航系統的一部分，則試驗應在系統模擬並通電的情況下進行。堆高機應鎖定在設定為標稱值的導航裝置上，轉向馬達應保持靜止。如果安裝了機械轉向限制器，則限制器應在整個試驗過程中保持嚙合。
試驗期間，轉向馬達不得移動，系統在校正誘發誤差時允許輕微移動。系統應保持引導模式，不得恢復為手動模式。
- 輔助電氣設備試驗
試驗應在系統通電的情況下進行。在驗證電磁場抗擾度要求的試驗過程中，不應發生任何可能引起危險的變化。
▋ 五、「工業卡車 — 電磁相容性 (BS EN 12895:2015+A1:2019)」發射測試方法與要求
- 輻射干擾測試配置與程序
- 天線高度應設置為3公尺，並放置在距離卡車/系統側面10公尺處，與測試樣本的中心線成直角（不包括負載處理裝置）。
- 天線高度在2公尺至4公尺之間變化，在(表一)測試頻率下重複測試，以確保不超過(圖五)限制值曲線上的值。
- 堆高機共三種運轉模式：(1)控制驅動系統 (2)貨叉上下升降 (3)堆高機控制驅動、動力轉向與貨叉上下升降同時運作。
- 輻射干擾測量應在卡車/系統的兩側進行，並針對運轉模式分別採用垂直和水平極化的天線方向。(圖六、圖七)
圖六、輻射干擾測試配置示意圖
a)天線和車輛的水平位置示意圖
b)天線和車輛的垂直位置示意圖
圖七、輻射干擾測試配置
限制值
測試數據限制值須包含三種運轉模式：(1)控制驅動系統 (2)貨叉上下升降 (3)堆高機控制驅動、動力轉向與貨叉上下升降同時運作。(圖八與圖九)僅以控制驅動系統水平與垂直極化代表。
圖八、輻射干擾控制驅動系統測試_水平極化
圖九、輻射干擾控制驅動系統測試_垂直極化
圖十、輻射干擾實測(
垂直極化-左圖)、輻射干擾實測(水平極化-右圖)
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▋ 六、 「工業卡車 — 電磁相容性 (BS EN 12895:2015+A1:2019)」抗擾度測試方法與要求
電磁抗擾度(耐受性)測試項目與電磁抗擾度(耐受性)測試能量準位，如下(圖十一)所示。
電磁耐受性測試項目
- 電磁輻射耐受性測試
- 靜電放電耐受性測試
- 輔助磁場耐受性測試
圖十一、電磁耐受性測試項目與測試能量
耐受性測試旨在確保工業用車輛在電磁環境中能保持正常運作，且其抗擾度(耐受性)必須高於或等於(表二)電磁耐受性測試準位中規定的限制值。
接受標準(Acceptance Criteria)： 測試期間引起的任何干擾不得：
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- 影響駕駛員對卡車的直接控制
- 影響卡車或系統中與安全相關元件的性能
- 產生任何可能導致駕駛員執行危險操作的錯誤信號
- 若行走煞車和停車煞車是電氣/電子控制的，煞車功能在測試期間必須保持功能正常。
電磁輻射耐受性測試
- 電磁輻射耐受性測試配置
- 卡車/系統測試： 天線必須放置在距離卡車/系統側面至少3公尺處，並與測試車輛的中心線成直角。測量同樣在卡車/系統的兩側進行，採用垂直和水平極化，詳如(圖十二)天線位置示意圖與(圖十三)整車/系統輻射耐受測試天線至堆高機配置圖。
- 輻射耐受性替代性測試：採BCI大電流吸收夾具於動力線、控制線與訊號線所產生模擬電磁場強V/m訊號，詳如(圖十四)。
圖十二、輻射耐受性測試示意圖
圖十三、整車/系統輻射耐受測試天線至堆高機配置圖
圖十四、輻射耐受性測試替代性BCI配置圖
- 2.電磁輻射耐受性測試照片
- 靜電放電(ESD)標準要求
- 測試標準：靜電放電測試應按照EN 61000-4-2:2009（測試等級4）進行。
- 測試條件：(1)測試期間存在對人員和設備造成危險的風險，則應將堆高機頂起（空轉驅動輪）。
(2)所有系統均應通電。
(3)測試應在堆高機/系統準備就緒但速度控制已釋放的情況下進行；對於內燃式堆高機，方向控制應處於空檔。
(4)不得啟用負載處理功能，不得操作轉向控制裝置。
(5) ESD測試設備應連接接地線至堆高機車架。
- 接受標準：允許出現臨時的功能降級或喪失，但必須能夠自我恢復。
- 靜電放電(ESD)耐受性實測照片
靜電放電(ESD)耐受性測試照片，如(圖十六)左圖-靜電放電(ESD)-接觸放電，右圖-靜電放電(ESD)-空氣放電。
- 輔助磁場耐受性標準要求
- 測試範圍：必須測試任何可能受磁輻射影響的安全相關組件。這些組件可以與卡車分開測試。例如，加速器感測器、升降高度感測器和操縱桿。
- 測試要求：組件必須在均勻磁場中進行測試，並在所有三個軸向(X,Y,Z)上進行定位測試。
- 輔助磁場耐受性測試配置圖，詳(圖十七)
圖十七、輔助磁場耐受性配置圖
- 輔助磁場耐受性測試照片
輔助磁場耐受性測試照片，如(圖十八)左圖-電動式堆高機實測照片，右圖-內燃式堆高機(瓦斯)實測照片。
圖十八、輔助磁場耐受性實測照片
結論
工業電動車輛與傳統內燃機引擎車輛在關鍵系統設計上最大的不同之處就在於動力系統以及充電系統。而構成這兩大系統的相關關鍵零組件則包括有：控制器、交直流轉換器、電動馬達、電池組、車載充電器等。為確保這些關鍵零組件裝配到車上時，可確保其所引發之電磁相容問題受到良好的控制，故而必須遵循國際驗證標準「EN 12895 工業卡車-電磁相容性」的規定來執行相關的試驗，精密機械研究發展中心(PMC)憑著全方位的檢驗技術與服務，在工業電動車輛設計與關鍵零組件選用開發初期就將電磁相容性(EMC)的觀念導入，不但可以有效減少工業用車輛上市後的干擾現象，也可以有效的減少上市前的認證費用，提昇工業電動車輛品質與附加價值的競爭能力。
工業用電動車輛(例如：堆高機) CE歐盟EMC電磁相容檢測服務 (EN 12895 for EMC Directive 2014/30/EU, BS EN 12895 for UKCA)
服務內容：
◎ 整車(Truck)EMC試驗；
◎ 驅動系統(Driving System)EMC試驗；
◎ 動力方向盤(Power steering system with electric motor driver)EMC試驗；
◎ 電力運載系統(Load handing system with electric motor drive)EMC試驗；
◎ 其他零組件之EMC試驗；
◎ 輔導產品符合EN 12895及證書取得。
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聯絡人: 林士迪、周育奇
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