[解密科技寶藏/高可靠度電動車動力系統(tǒng)]

臺灣從半導體與晶片起家，這些技術大量應用於PC產業(yè)、3C領域與消費市場上，這也成為了臺灣科技產業(yè)過去30年來的生存命脈。然而，隨著產業(yè)逐步成熟、競爭者眾，臺灣過去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(yōu)勢，避不開削價競爭，偏低的產品利潤、過短的研發(fā)週期，讓臺灣科技產業(yè)一路走來跌跌撞撞。

隨著全球科技風向球改變，臺灣也必須走出傳統(tǒng)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，臺灣擁有十分充沛的半導體研發(fā)能量，若能隨著智慧電子國家型科技計畫的發(fā)展步調，將這股研發(fā)能量導入綠能產業(yè)與汽車產業(yè)，將很有機會帶領臺灣科技產業(yè)闖出一片新的天空。而結合了綠能與汽車產業(yè)特性的電動車，將是十分適合臺灣下一步發(fā)展的新領域。

圖一 : 　工研院資通所研發(fā)團隊，針對臺灣的產業(yè)特性，打造了高可靠度電動車動力系統(tǒng)。

只不過，臺灣以PC起家，這與汽車產業(yè)有著截然不同的發(fā)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(fā)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(tǒng)的設計，也是重要的環(huán)節(jié)之一。

正由於電動車產業(yè)是臺灣的全新機會，工研院資通所黃立仁組長及其團隊，也特別針對臺灣的產業(yè)特性，量身打造了車規(guī)等級的車用控制晶片。研發(fā)團隊也以具安全性設計的馬達控制應用為平臺，開發(fā)出高可靠度的車規(guī)晶片技術。

在過去，只要提起車用元件，臺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(tǒng)思維，讓臺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(fā)點。針對電動車高溫、高雜訊的行車環(huán)境，研發(fā)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(fā)，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(fā)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(fā)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(fā)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。

圖二 : 　工研院資通所研發(fā)團隊自主建構電動車動力系統(tǒng)，已達到國際級的車規(guī)安全性與可靠度。

這次研發(fā)團隊為了要讓車用控制晶片擁有15年不當機之穩(wěn)定度，需藉由許多設計佈局、保護機制與產品認證的協(xié)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(tǒng)的設計，讓主系統(tǒng)和備用系統(tǒng)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(xié)助輔導廠商通過國際車規(guī)晶片認證，讓產品能以最好的品質面世。

研發(fā)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(tǒng)，並已達到國際級的車規(guī)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(yè)契機，從元件設計與模組開發(fā)，到實驗測試與實車上路，工研院資通所都將持續(xù)走在最前端，為臺灣邁向電動車新時代，扮演著最重要的助力。