由CTIMES主办的【东西讲座】,上周五(11/12)举行了「让电动机车跑得更快、更远」讲题,由工研院电光系统所组长张道智博士担任讲师。他以电动载具应用的电子电力技术作为主轴,剖析功率元件对于电动载具的驱动和电控性统的重要性。此场讲座也吸引了多位产业界的一级主管亲赴现场交流,也是自台湾疫情降温之后,最多人至现场听课的一次。
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CTIMES主办的【东西讲座】「让电动机车跑得更快、更远」 |
包含电动车和电动机车在内,以电池驱动的各式应用正在全球迅速的发展,包含各类的节能家电、工业马达、电动载具、伺服器、基地台及再生能源等。而台湾拥有近全球四分之一的电动机车数量,因此该领域势必成为新兴功率与电控系统重要的成长市场。
张道智博士指出,怎么让电动车或电动机车跑得更快,更远?最重要的就是心脏要够强!而功率模组就是电子驱动\系统的心脏所在,如何打造出更具效率且符合载具系统需求的功率模组就是关键所在。
他表示,目前的矽基的功率模组正从传统的Si IGBT架构,快速转换至Si MOSFET的型态,并会逐步进入电辅自行车和电动机车应用中。此外,宽能隙的化合物半导体如碳化矽(SiC)和氮化镓(GaN)的元件,也会在相关系统设计中展露头角。
因应这些的产业应用需求,工研院也进行了一系统的研究与开发,并实际的制作出原型的功率模组与驱动板。其中功率模组采用整合型的Si MOSFET架构,是世界首个大于8KW的高功率密度电动机车功率模组,并且整合了DC bus与AC马达驱控功能,同时采用高绝缘高导热铜基板制作,达成高密度整合封装技术,使功率密度比离散式方案高三倍。电源效率更高达97 %。
张道智博士表示,该模组也被实际运用至电动机车的竞技赛事中,实现了输出功率9 kW以上、续航力170 km和最大马力12 hp的性能。
他指出,工研院未来将会拓展发展整合高功率模组的效能与应用领域,目前也正在设计输出达1200KW的驱动公版,并将之运用于电动工程车和高阶加工机台之中。
至于电动重机车的研发上,工研院也将采用650V碳化矽功率晶片,进行整合型功率模组设计,并计画以此通过AQG-324车规可靠度测试验证,完成二合一动力系统开发,最后完成电动重机整车整合与系统验证。