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邁向安靜節能的電動車時代,從打造可靠的動力系統開始!

2015/03/12 | | 標籤:

文/ 廖英凱

3C產業是我國經濟發展與技術研發相當倚重的一塊。隨著各國競爭加劇與產業快速變遷的特性,3C產業的低利潤與技術研發偏短的週期,使得倚賴3C產業作為國家經濟命脈擁有一定的風險。隨著智慧電子國家型科技計畫的發展,其中一個發展方向是將我們所具優勢的電子產業,再衍伸到綠能產業與汽車產業。而結合這些特性的新興產業,就是電動車了。

然而,從我國深具經驗的電子業跨足到汽車業,這需要面臨大功率與高可靠度兩大門檻。在電子業產品中並不如汽車元件,需要大電壓與大電流的功率承載需求,車用元件的開發與測試,需要滿足大功率的條件。而車用元件跟3C產品比起來,使用時間可長達數十年無法輕易更換,也不如電子產品當故障時可重開機或重灌,車用元件使用時必須確保不故障,以保障交通工具的安全,故相關元件在長時間使用的耐用程度,及極低故障率和備援系統的設計,變得格外地重要。

為了使我國能打入電動車產業,工研院資通所黃立仁組長及其團隊,開發了車用控制晶片技術至車規等級,並以具安全性設計之馬達控制應用為平台,打造車規高可靠度晶片技術。有別於以先切入後裝市場為思維,資通所的團隊直接以提升車用晶片可靠度及功能安全為努力方向,設計應用於電動車上大量的電子控制晶片,在高溫、高雜訊的環境的條件下,提供安全、高效能的電子裝置,並利用軟、硬體整合技術,最佳化整部車的用電效率。並以提供大量生產及長期穩定的優勢,藉此打入車電前裝市場。

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研發團隊的另一個突破,是建立國內自主碳化矽寬能隙功率元件技術,這項技術與中科院和工研院電光所共同合作。利用碳化矽材料,從長晶、磊晶、元件、電路設計、製程、到封裝模組全部自製。此種碳化矽元件,使得電能轉換損失較傳統降低30%,其耐高溫、高電流密度之優點,更能使功率模組體積縮小,散熱設計簡化,進一步提高能源效率,達到汽車扭力及速度等最理想的表現。

09_1代表照

為了讓晶片元件能擁有15年不當機之高可靠度,需要許多設計技巧、保護機制和產品認證之協助。例如在電路布局上,要計算電流密度來調整線寬;評估EMP強度來設計屏蔽;利用備援系統的設計方式,讓主系統和備用系統的資料互相比對測試並修補,最後這些技術商品化後,還需要輔導廠商通過國際車規晶片的認證以確保產品水準。

目前,研發團隊已經利用相關技術建構國人自主的電動車動力系統,也達到了國際車規可靠度及安全性之等級。從零組件與模組技術的設計開發,到實驗室測試和電動車實車測試。相信研發團隊的成果能為我國在電動車產業奪得先機,未來將高功率、高效能與高可靠度的電子技術擴展應用至工業、綠能電子等產業,提升我國產業的競爭力。

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