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[解密科技宝藏] 台湾电动车动力系统Ready Go
电动车全速前进!

【作者: 王岫晨】2015年07月01日 星期三

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[解密科技宝藏/高可靠度电动车动力系统]


台湾从半导体与晶片起家,这些技术大量应用于PC产业、3C领域与消费市场上,这也成为了台湾科技产业过去30年来的生存命脉。然而,随着产业逐步成熟、竞争者众,台湾过去PC王国的风光岁月已​​经逐渐被中国大陆给取代。此外,3C与消费市场缺乏差异化优势,避不开削价竞争,偏低的产品利润、过短的研发周期,让台湾科技产业一路走来跌跌撞撞。


随着全球科技风向球改变,台湾也必须走出传统以PC、消费电子为经济命脉的思考模式,否则将坐困危城。事实上,台湾拥有十​​分充沛的半导体研发能量,若能随着智慧电子国家型科技计画的发展步调,将这股研发能量导入绿能产业与汽车产业,将很有机会带领台湾科技产业闯出一片新的天空。而结合了绿能与汽车产业特性的电动车,将是十分适合台湾下一步发展的新领域。



图一:  工研院资通所研发团队,针对台湾的产业特性,打造了高可靠度电动车动力系统。
图一:  工研院资通所研发团队,针对台湾的产业特性,打造了高可靠度电动车动力系统。

只不过,台湾以PC起家,这与汽车产业有着截然不同的发展模式。对于PC产品而言,不需过高的功率等级与可靠度,产品偶而出现当机或损坏等状况,也都是可以容忍的,只需要重开机甚至重灌就可解决问题。然而对于汽车来说,却需求更大功率与更高可靠度的元件特性。在大功率方面,由于电动车是以电力驱动车辆,因此元件不论在开发与测试阶段,都必须要能承载大电压与大电流。而在可靠性方面,车辆的使用寿命通常必须要能长达十年以上,这使得车用元件均必须具备更高耐用性与更低故障率。此外,备援系统的设计,也是重要的环节之一。


正由于电动车产业是台湾的全新机会,工研院资通所黄立仁组长及其团队,也特别针对台湾的产业特性,量身打造了车规等级的车用控制晶片。研发团队也以具安全性设计的马达控制应用为平台,开发出高可靠度的车规晶片技术。


在过去,只要提起车用元件,台湾厂商普遍都会被认为只专注于后装市场。然而这次工研院资通所团队,正是为了要打破这样的传统思维,让台湾有机会跨进全新的领域,因此思考方向完全是以前装市场为出发点。针对电动车高温、高杂讯的行车环境,研发团队直接提升了车用晶片的可靠度与安全性,设计出更安全、更高效能的电子控制晶片。透过软硬体整合技术,还可将整辆电动车的用电与电力分配状况最佳化。


随着这次车用控制晶片的成功研发,工研院资通所还带来另一重大突破,也就是与工研院电光所与中科院等单位,共同合作开发了碳化矽宽能隙功率元件技术。这是一项由国内完全自主研发的技术,将碳化矽材料从长晶、磊晶、元件、电路设计、制程,到封装模组等,全都自行包办,不假他人之手。研发团队透过此次合作,成功将碳化矽元件的电能转换效率提高30%。且由于具备耐高温与高电流密度等特点,得以有效缩小功率模组的整体体积,而简化的散热设计,也有助于提高能源效率,让电动车行驶中的扭力与速度都可以达到最佳表现。



图二:  工研院资通所研发团队自主建构电动车动力系统,已达到国际级的车规安全性与可靠度。
图二:  工研院资通所研发团队自主建构电动车动力系统,已达到国际级的车规安全性与可靠度。

这次研发团队为了要让车用控制晶片拥有15年不当机之稳定度,需藉由许多设计布局、保护机制与产品认证的协助来达成。例如计算电流密度、调整线宽来达到更好的电路布局;评估EMP强度来考量屏蔽设计;透过备援系统的设计,让主系统和备用系统的资料,可相互比对并进行测试修补;最后则是商品化阶段,协助辅导厂商通过国际车规晶片认证,让产品能以最好的品质面世。


研发团队目前已经利用这样的晶片技术,自主建构出电动车动力系统,并已达到国际级的车规安全性与可靠度。电动车很有机会成为我国下一个新的产业契机,从元件设计与模组开发,到实验测试与实车上路,工研院资通所都将持续走在最前端,为台湾迈向电动车新时代,扮演着最重要的助力。


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