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張貼日期：2022/11/29
電動車發展態勢火熱，根據彭博新能源財經（BNEF）預估，2035年~2040年間電動車銷售量將會超越燃油車，成了未來交通移動的新寵兒。
針對電動車的關鍵零組件，在經濟部技術處科技專案支持下，2021年工研院開發臺灣首款車用「碳化矽馬達驅控器」，該技術目前在全球僅少數大廠開發成功，助攻我國廠商搶先布局未來電動車商機。
■ 克服材料特性 創下高功率密度水準
工研院機械所經理張欣宏解釋，汽車電動化之後，電池提供直流電（DC），馬達運轉卻靠交流電（AC），「要把DC轉AC，中間轉換的橋梁就是馬達驅控器。」而碳化矽（SiC）正是全球積極投入的第三代半導體材料，具備高切頻、高效率、耐高壓、耐高溫等特性。由於在電動車零件中，馬達驅控器的電壓最高、功率最大，最能展現碳化矽材料優勢，一旦改善驅動效率，就能大幅提升續航力。
然而將碳化矽應用在驅控器中的功率元件，模組周邊設計也是一大挑戰。首先，高切換頻率可讓電流驅動更順暢、提升馬達控制效率，卻也衍生電磁干擾問題，引發其他的電子系統失效，因此採用抗雜訊、變頻的驅動電路設計，讓電磁干擾降到最低。
第二，高切換頻率有利微縮驅控器體積，散熱系統的設計也要更加精細。工研院開發主動溫度估測補償技術，在控制器中導入專利演算法，可精準監控模組溫度。
透過整體的模組結構設計，相較一般馬達驅控器的功率密度約在20kW/L，工研院的碳化矽馬達驅控器卻有高功率密度40kW/L，以及高效率98%以上的表現，躋身國際水準。
■ 促成廠商切入電動車關鍵零組件市場
事實上，工研院在科技專案支持下，長期耕耘先進車用驅控器研發，2019年也將第二代半導體材料應用在驅控器上，技術移轉給東元和大同廠商。2020年東元開發的「電動車動力系統T Power 」，比起同級距馬達輸出功率增加1.8倍，已取得臺灣車廠訂單，將應用於3.49噸商用貨卡車，目前正積極與日本、泰國、印度及越南車廠洽談中。
2021年工研院攜手大同發表首款國產電動巴士動力系統「250kW動力系統」，適用於一般12公尺電動巴士及17噸貨卡車，驅動器最高效率逾97%，效率表現與歐美大廠並駕齊驅。
由於車規零件極度要求可靠度和安全性，對以傳統馬達起家的東元、大同來說，並不熟悉車用市場，張欣宏說「科技專案協助廠商從工業用馬達順利晉身到車用等級。」
至於最新研發的碳化矽功率模組，由於技術門檻更高，國外投入的廠商不多，量產車款中更僅有特斯拉採用。「過去這些技術都掌握在國外大廠，但現在我國能跟國際大廠同步，」工研院2022年率先將進行小貨卡實車測試，未來可應用在電動貨卡車或電動巴士，提供動力驅控器國產解決方案，協助廠商搶占先機。
【技術特色】
將第三代半導體材料碳化矽（SiC），用於電動車馬達驅控器中的功率元件，發揮高切頻、高效率、耐高壓、耐高溫等特性，提升續航力。
【產業擴散】
車用驅控器技術移轉東元和大同廠商，促成切入車用市場。此外，針對碳化矽功率模組，提供國產解決方案，與國際大廠研發進度同步。
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