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台灣電動車 動力系統Ready Go

 [解密科技寶藏/高可靠度電動車動力系統]
工研院資通所研發團隊自主建構電動車動力系統,已達到國際級的車規安全性與可靠度。
工研院資通所研發團隊自主建構電動車動力系統,已達到國際級的車規安全性與可靠度。

 

台灣從半導體與晶片起家,這些技術大量應用於PC產業、3C領域與消費市場上,這也成為了台灣科技產業過去30年來的生存命脈。然而,隨著產業逐步成熟、競爭者眾,台灣過去PC王國的風光歲月已經逐漸被中國大陸給取代。此外,3C與消費市場缺乏差異化優勢,避不開削價競爭,偏低的產品利潤、過短的研發週期,讓台灣科技產業一路走來跌跌撞撞。

 

隨著全球科技風向球改變,台灣也必須走出傳統以PC、消費電子為經濟命脈的思考模式,否則將坐困危城。事實上,台灣擁有十分充沛的半導體研發能量,若能隨著智慧電子國家型科技計畫的發展步調,將這股研發能量導入綠能產業與汽車產業,將很有機會帶領台灣科技產業闖出一片新的天空。而結合了綠能與汽車產業特性的電動車,將是十分適合台灣下一步發展的新領域。

 

 

只不過,台灣以PC起家,這與汽車產業有著截然不同的發展模式。對於PC產品而言,不需過高的功率等級與可靠度,產品偶而出現當機或損壞等狀況,也都是可以容忍的,只需要重開機甚至重灌就可解決問題。然而對於汽車來說,卻需求更大功率與更高可靠度的元件特性。在大功率方面,由於電動車是以電力驅動車輛,因此元件不論在開發與測試階段,都必須要能承載大電壓與大電流。而在可靠性方面,車輛的使用壽命通常必須要能長達十年以上,這使得車用元件均必須具備更高耐用性與更低故障率。此外,備援系統的設計,也是重要的環節之一。

正由於電動車產業是台灣的全新機會,工研院資通所黃立仁組長及其團隊,也特別針對台灣的產業特性,量身打造了車規等級的車用控制晶片。研發團隊也以具安全性設計的馬達控制應用為平台,開發出高可靠度的車規晶片技術。

在過去,只要提起車用元件,台灣廠商普遍都會被認為只專注於後裝市場。然而這次工研院資通所團隊,正是為了要打破這樣的傳統思維,讓台灣有機會跨進全新的領域,因此思考方向完全是以前裝市場為出發點。針對電動車高溫、高雜訊的行車環境,研發團隊直接提升了車用晶片的可靠度與安全性,設計出更安全、更高效能的電子控制晶片。透過軟硬體整合技術,還可將整輛電動車的用電與電力分配狀況最佳化。

隨著這次車用控制晶片的成功研發,工研院資通所還帶來另一重大突破,也就是與工研院電光所與中科院等單位,共同合作開發了碳化矽寬能隙功率元件技術。這是一項由國內完全自主研發的技術,將碳化矽材料從長晶、磊晶、元件、電路設計、製程,到封裝模組等,全都自行包辦,不假他人之手。研發團隊透過此次合作,成功將碳化矽元件的電能轉換效率提高30%。且由於具備耐高溫與高電流密度等特點,得以有效縮小功率模組的整體體積,而簡化的散熱設計,也有助於提高能源效率,讓電動車行駛中的扭力與速度都可以達到最佳表現。

 

這次研發團隊為了要讓車用控制晶片擁有15年不當機之穩定度,需藉由許多設計佈局、保護機制與產品認證的協助來達成。例如計算電流密度、調整線寬來達到更好的電路佈局;評估EMP強度來考量屏蔽設計;透過備援系統的設計,讓主系統和備用系統的資料,可相互比對並進行測試修補;最後則是商品化階段,協助輔導廠商通過國際車規晶片認證,讓產品能以最好的品質面世。

研發團隊目前已經利用這樣的晶片技術,自主建構出電動車動力系統,並已達到國際級的車規安全性與可靠度。電動車很有機會成為我國下一個新的產業契機,從元件設計與模組開發,到實驗測試與實車上路,工研院資通所都將持續走在最前端,為台灣邁向電動車新時代,扮演著最重要的助力。

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