工研院參與Automotive World 2018 展出高效率馬達發電系統

根據工研院產業經濟與趨勢研究中心(IEK)預估，2023年全球汽車電子與車聯網產值將達4,511億美元，較2015年的2,703億美元成長1.67倍，其中，又以車輛主動安全、節能環保相關零組件的成長率最高，平均年增率將超過25%以上。工研院電光系統所所長吳志毅表示，在全球政府持續支持新能源汽車的發展政策下，未來節能車、電動車、以及汽車電子化的科技將快速發展，成為新一波科技成長的動力。車廠在節能和環保的要求下需整合新技術創造更高效率驅動系統，工研院希望奠基於優良的電子技術，透過系統整合創造出高效能的車用技術，藉由此次的展出，與國際廠商互相交流切磋，進而擦出合作的火花。

為滿足歐盟2021年乘用車碳排標準（95g／km），德國五大車廠強勢推動48V電力系統，將成為新一代節能車標準配備。工研院積極與台灣業者合作開發48V輕混合節能車動力與電力系統技術。在發電機系統上，工研院團隊採用同步整流技術取代傳統整流二極體，將整流效率提升至97%以上；透過同步整流器模組與薄膜電容上的設計開發，有效降低成本及系統能耗，使發電機效率達78%，與國際一線大廠並駕齊驅。在動力系統應用方面，工研院團隊完成具自我診斷及預警功能之碳化矽智慧功率模組研發，可即時監測高馬達運轉效能，降低電力損耗，使整體系統低碳運作，友善地球環境。

其它更多的創新車用技術都在工研院Automotive World 2018展出，展覽時間為1月17至19日在Tokyo Big Sight作展示。工研院的攤位為【E39-13】，歡迎有興趣的廠商與民眾前往參觀。有關展覽的相關訊息，請至http://www.automotiveworld.jp/en/

工研院本次展出的重點成果有：

【同步整流技術】

傳統汽車發電機是採用整流二極體將行駛過程中產生的交流AC電轉換成直流DC電，再蓄電於電池。為了達到降低損耗、提高燃油效率，工研院成功開發通過AEC-Q101車規可靠度100V/80A同步整流器，採用MOSFET做同步整流時引擎，只需在怠速下不須提高轉速就能進行能發電，不僅可減輕引擎負擔，並可提昇發電機效率達78%，能有效減少燃油消耗，達到節能減碳目的。

【汽車電池用固態繼電器SSR】

針對新一代車用電池管理系統（BMS, Battery Management System）所需關鍵零組件及次系統，工研院研發團隊整合MOSFET與感測元件開發出雙向導通固態繼電器。主要應用於12V燃油車，24V貨卡與48 V輕混合動力車所使用啟動電池，可以直接以驅動IC（Gate driver IC）達成系統所需保護機制；此固態繼電器可透過較低的電壓控制較高的電壓，並且透過光耦合元件達成模組高壓絕緣與驅動控制。

【車用空調壓縮機之智慧型功率模組】

工研院針對電動車用變頻空調系統對節能、靜音、體積小、效率高等需求開發符合車規可靠度的智慧型功率模組（IPM, Intelligent Power Module），此產品透過燒結銅技術有效降低熱阻，具備完整的電路監控及保護機制，一旦發現機械或電氣異常即停止運作，確保電動車使用的安全性。

【120KW電動車馬達驅動用IGBT智慧功率模組】

由工研院成功開發高散熱高絕緣厚銅基板功率模組，透過固液擴散接點（SLID, Solid-Liquid Inter diffusion Bonding Technology），取代傳統銲錫接點，並採用Cu Clip取代傳統鋁打線技術（Al Wire）進行晶片連接，有效降低熱阻。外殼則採用耐高溫材料設計，且通過IEC60747-15規範絕緣電壓測試與AEC-Q101車規可靠度驗證，並透過簡化製程大幅提升產品信賴性，相較於傳統陶瓷基板架構模組的熱阻改善35%，提升了轉換效能。

【碳化矽智慧型功率模組】

工研院開發之5KW碳化矽智慧型功率模組同時整合了驅動IC（Gate driver IC），微控制器（Microcontroller Unit），碳化矽功率元件（SiC power device）以及溫度電流感測元件（Temperature Sensors, Current Sensors）於一體，達到有效降低能量耗損、提高系統效率、縮小系統體積> 50％、強化系統可靠性。在功能方面，此5KW碳化矽智慧型功率模組由制動、三相開關切換、整流結構組成，備有監控過電壓、欠壓、過溫、短路等的保護功能，並提供車用CAN Bus通訊介面。

【產品設計與分析平台】

工研院的功率模組設計與分析平台功能涵蓋電性、熱傳、應力與可靠度之多重物理性能評估分析，並建置系統規格環境，產出系統性能評估分析結果，最後，統整不同領域性能分析結果並根據基準進行評比，將評估結果回饋並進行功率模組設計修改，進而達成功率模組最佳化設計。預計將建立功率模組設計資料庫、開發加速分析工具、運用量測結果驗證之分析方法開發與使用者平台整合介面建立，進行功率模組設計服務或平台技術授權使用與合作。

關鍵字：馬達同步整流固態繼電器節能車輛工研院