[解密科技寶藏/高可靠度電動(dòng)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)]

工研院資通所研發(fā)團(tuán)隊(duì)自主建構(gòu)電動(dòng)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，已達(dá)到國(guó)際級(jí)的車(chē)規(guī)安全性與可靠度。

臺(tái)灣從半導(dǎo)體與晶片起家，這些技術(shù)大量應(yīng)用於PC產(chǎn)業(yè)、3C領(lǐng)域與消費(fèi)市場(chǎng)上，這也成為了臺(tái)灣科技產(chǎn)業(yè)過(guò)去30年來(lái)的生存命脈。然而，隨著產(chǎn)業(yè)逐步成熟、競(jìng)爭(zhēng)者眾，臺(tái)灣過(guò)去PC王國(guó)的風(fēng)光歲月已經(jīng)逐漸被中國(guó)大陸給取代。此外，3C與消費(fèi)市場(chǎng)缺乏差異化優(yōu)勢(shì)，避不開(kāi)削價(jià)競(jìng)爭(zhēng)，偏低的產(chǎn)品利潤(rùn)、過(guò)短的研發(fā)週期，讓臺(tái)灣科技產(chǎn)業(yè)一路走來(lái)跌跌撞撞。

隨著全球科技風(fēng)向球改變，臺(tái)灣也必須走出傳統(tǒng)以PC、消費(fèi)電子為經(jīng)濟(jì)命脈的思考模式，否則將坐困危城。事實(shí)上，臺(tái)灣擁有十分充沛的半導(dǎo)體研發(fā)能量，若能隨著智慧電子國(guó)家型科技計(jì)畫(huà)的發(fā)展步調(diào)，將這股研發(fā)能量導(dǎo)入綠能產(chǎn)業(yè)與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，將很有機(jī)會(huì)帶領(lǐng)臺(tái)灣科技產(chǎn)業(yè)闖出一片新的天空。而結(jié)合了綠能與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)特性的電動(dòng)車(chē)，將是十分適合臺(tái)灣下一步發(fā)展的新領(lǐng)域。

只不過(guò)，臺(tái)灣以PC起家，這與汽車(chē)產(chǎn)業(yè)有著截然不同的發(fā)展模式。對(duì)於PC產(chǎn)品而言，不需過(guò)高的功率等級(jí)與可靠度，產(chǎn)品偶而出現(xiàn)當(dāng)機(jī)或損壞等狀況，也都是可以容忍的，只需要重開(kāi)機(jī)甚至重灌就可解決問(wèn)題。然而對(duì)於汽車(chē)來(lái)說(shuō)，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(dòng)車(chē)是以電力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，因此元件不論在開(kāi)發(fā)與測(cè)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(chē)輛的使用壽命通常必須要能長(zhǎng)達(dá)十年以上，這使得車(chē)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(tǒng)的設(shè)計(jì)，也是重要的環(huán)節(jié)之一。

正由於電動(dòng)車(chē)產(chǎn)業(yè)是臺(tái)灣的全新機(jī)會(huì)，工研院資通所黃立仁組長(zhǎng)及其團(tuán)隊(duì)，也特別針對(duì)臺(tái)灣的產(chǎn)業(yè)特性，量身打造了車(chē)規(guī)等級(jí)的車(chē)用控制晶片。研發(fā)團(tuán)隊(duì)也以具安全性設(shè)計(jì)的馬達(dá)控制應(yīng)用為平臺(tái)，開(kāi)發(fā)出高可靠度的車(chē)規(guī)晶片技術(shù)。

在過(guò)去，只要提起車(chē)用元件，臺(tái)灣廠商普遍都會(huì)被認(rèn)為只專(zhuān)注於後裝市場(chǎng)。然而這次工研院資通所團(tuán)隊(duì)，正是為了要打破這樣的傳統(tǒng)思維，讓臺(tái)灣有機(jī)會(huì)跨進(jìn)全新的領(lǐng)域，因此思考方向完全是以前裝市場(chǎng)為出發(fā)點(diǎn)。針對(duì)電動(dòng)車(chē)高溫、高雜訊的行車(chē)環(huán)境，研發(fā)團(tuán)隊(duì)直接提升了車(chē)用晶片的可靠度與安全性，設(shè)計(jì)出更安全、更高效能的電子控制晶片。透過(guò)軟硬體整合技術(shù)，還可將整輛電動(dòng)車(chē)的用電與電力分配狀況最佳化。

隨著這次車(chē)用控制晶片的成功研發(fā)，工研院資通所還帶來(lái)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(kāi)發(fā)了碳化矽寬能隙功率元件技術(shù)。這是一項(xiàng)由國(guó)內(nèi)完全自主研發(fā)的技術(shù)，將碳化矽材料從長(zhǎng)晶、磊晶、元件、電路設(shè)計(jì)、製程，到封裝模組等，全都自行包辦，不假他人之手。研發(fā)團(tuán)隊(duì)透過(guò)此次合作，成功將碳化矽元件的電能轉(zhuǎn)換效率提高30%。且由於具備耐高溫與高電流密度等特點(diǎn)，得以有效縮小功率模組的整體體積，而簡(jiǎn)化的散熱設(shè)計(jì)，也有助於提高能源效率，讓電動(dòng)車(chē)行駛中的扭力與速度都可以達(dá)到最佳表現(xiàn)。

這次研發(fā)團(tuán)隊(duì)為了要讓車(chē)用控制晶片擁有15年不當(dāng)機(jī)之穩(wěn)定度，需藉由許多設(shè)計(jì)佈局、保護(hù)機(jī)制與產(chǎn)品認(rèn)證的協(xié)助來(lái)達(dá)成。例如計(jì)算電流密度、調(diào)整線寬來(lái)達(dá)到更好的電路佈局；評(píng)估EMP強(qiáng)度來(lái)考量屏蔽設(shè)計(jì)；透過(guò)備援系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，讓主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)的資料，可相互比對(duì)並進(jìn)行測(cè)試修補(bǔ)；最後則是商品化階段，協(xié)助輔導(dǎo)廠商通過(guò)國(guó)際車(chē)規(guī)晶片認(rèn)證，讓產(chǎn)品能以最好的品質(zhì)面世。

研發(fā)團(tuán)隊(duì)目前已經(jīng)利用這樣的晶片技術(shù)，自主建構(gòu)出電動(dòng)車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)，並已達(dá)到國(guó)際級(jí)的車(chē)規(guī)安全性與可靠度。電動(dòng)車(chē)很有機(jī)會(huì)成為我國(guó)下一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)契機(jī)，從元件設(shè)計(jì)與模組開(kāi)發(fā)，到實(shí)驗(yàn)測(cè)試與實(shí)車(chē)上路，工研院資通所都將持續(xù)走在最前端，為臺(tái)灣邁向電動(dòng)車(chē)新時(shí)代，扮演著最重要的助力。