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工研院叁与Automotive World 2018 展出高效率马达发电系统
 

【CTIMES / SMARTAUTO ABC_1 报导】    2018年01月15日 星期一

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随着全球汽车刮起节能风潮,工研院将在日本的Automotive World 2018中展出多项节能车关键技术,创新的「同步整流技术」,让车辆在怠速情况下,不需提高转速就能进行发电,并将发电机效率由90%提升至97%以上,有效减少燃油损耗还兼具节能环保。

工研院叁与Automotive World 2018 展出高效率马达发电系统
工研院叁与Automotive World 2018 展出高效率马达发电系统

此外,将於现场展示的「汽车启动电池用固态继电器SSR」、「车用空调压缩机之智慧型功率模组」等五项动力与电力系统技术,还可降低成本及车用功率模组功耗并提升效率,展现工研院在智慧、节能车辆的研发能量。

根据工研院产业经济与趋势研究中心(IEK)预估,2023年全球汽车电子与车联网产值将达4,511亿美元,较2015年的2,703亿美元成长1.67倍,其中,又以车辆主动安全、节能环保相关零组件的成长率最高,平均年增率将超过25%以上。工研院电光系统所所长吴志毅表示,在全球政府持续支持新能源汽车的发展政策下,未来节能车、电动车、以及汽车电子化的科技将快速发展,成为新一波科技成长的动力。车厂在节能和环保的要求下需整合新技术创造更高效率驱动系统,工研院希??奠基於优良的电子技术,透过系统整合创造出高效能的车用技术,藉由此次的展出,与国际厂商互相交流切磋,进而擦出合作的火花。

为满足欧盟2021年乘用车碳排标准(95g/km),德国五大车厂强势推动48V电力系统,将成为新一代节能车标准配备。工研院积极与台湾业者合作开发48V轻混合节能车动力与电力系统技术。在发电机系统上,工研院团队采用同步整流技术取代传统整流二极体,将整流效率提升至97%以上;透过同步整流器模组与薄膜电容上的设计开发,有效降低成本及系统能耗,使发电机效率达78%,与国际一线大厂并驾齐驱。在动力系统应用方面,工研院团队完成具自我诊断及预警功能之碳化矽智慧功率模组研发,可即时监测高马达运转效能,降低电力损耗,使整体系统低碳运作,友善地球环境。

其它更多的创新车用技术都在工研院Automotive World 2018展出,展览时间为1月17至19日在Tokyo Big Sight作展示。工研院的摊位为【E39-13】,欢迎有兴趣的厂商与民众前往叁观。有关展览的相关讯息,请至http://www.automotiveworld.jp/en/

工研院本次展出的重点成果有:

【同步整流技术】

传统汽车发电机是采用整流二极体将行驶过程中产生的交流AC电转换成直流DC电,再蓄电於电池。为了达到降低损耗、提高燃油效率,工研院成功开发通过AEC-Q101车规可靠度100V/80A同步整流器,采用MOSFET做同步整流时引擎,只需在怠速下不须提高转速就能进行能发电,不仅可减轻引擎负担,并可提升发电机效率达78%,能有效减少燃油消耗,达到节能减碳目的。

【汽车电池用固态继电器SSR】

针对新一代车用电池管理系统(BMS, Battery Management System)所需关键零组件及次系统,工研院研发团队整合MOSFET与感测元件开发出双向导通固态继电器。主要应用於12V燃油车,24V货卡与48 V轻混合动力车所使用启动电池,可以直接以驱动IC(Gate driver IC)达成系统所需保护机制;此固态继电器可透过较低的电压控制较高的电压,并且透过光耦合元件达成模组高压绝缘与驱动控制。

【车用空调压缩机之智慧型功率模组】

工研院针对电动车用变频空调系统对节能、静音、体积小、效率高等需求开发符合车规可靠度的智慧型功率模组(IPM, Intelligent Power Module),此产品透过烧结铜技术有效降低热阻,具备完整的电路监控及保护机制,一旦发现机械或电气异常即停止运作,确保电动车使用的安全性。

【120KW电动车马达驱动用IGBT智慧功率模组】

由工研院成功开发高散热高绝缘厚铜基板功率模组,透过固液扩散接点(SLID, Solid-Liquid Inter diffusion Bonding Technology),取代传统焊锡接点,并采用Cu Clip取代传统铝打线技术(Al Wire)进行晶片连接,有效降低热阻。外壳则采用耐高温材料设计,且通过IEC60747-15规范绝缘电压测试与AEC-Q101车规可靠度验证,并透过简化制程大幅提升产品信赖性,相较於传统陶瓷基板架构模组的热阻改善35%,提升了转换效能。

【碳化矽智慧型功率模组】

工研院开发之5KW碳化矽智慧型功率模组同时整合了驱动IC(Gate driver IC),微控制器(Microcontroller Unit),碳化矽功率元件(SiC power device)以及温度电流感测元件(Temperature Sensors, Current Sensors)於一体,达到有效降低能量耗损、提高系统效率、缩小系统体积> 50%、强化系统可靠性。在功能方面,此5KW碳化矽智慧型功率模组由制动、三相开关切换、整流结构组成,备有监控过电压、欠压、过温、短路等的保护功能,并提供车用CAN Bus通讯介面。

【产品设计与分析平台】

工研院的功率模组设计与分析平台功能涵盖电性、热传、应力与可靠度之多重物理性能评估分析,并建置系统规格环境,产出系统性能评估分析结果,最後,统整不同领域性能分析结果并根据基准进行评比,将评估结果回??并进行功率模组设计修改,进而达成功率模组最隹化设计。预计将建立功率模组设计资料库、开发加速分析工具、运用量测结果验证之分析方法开发与使用者平台整合介面建立,进行功率模组设计服务或平台技术授权使用与合作。

關鍵字: 馬達  同期整流回路  固态继电器  节能车辆  工研院 
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