《產業分析》零碳商機系列7-3:臺達EV動力系統利器曝光

《產業分析》零碳商機系列7-3:臺達EV動力系統利器曝光

根據IEA預估至2030年,電動車銷售佔全球整體汽車銷售比重將從2022年的13%攀升至突破20%,全球私有及公有充電樁亦將從目前近180萬支擴增12倍以上。

臺達創辦人鄭崇華在臺達成立50週年記者會表示,臺達20年前開始做汽車電子產品,並從10年前開始專注做電動車產品,由於臺達的電源供應器做得比別人好,轉換效率可以做到96%到97%,用在汽車電路上效能比別人好,且臺達把功能從過去的一個一個簡化組合在一起,讓客戶很驚豔,吸引很多客戶,現在已開發很多機種,電動車將是臺達未來營運的重心。

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在電動車三大核心電池、電控及電機,臺達着重在「電控及電機」領域;臺達表示,車用產品最重視的就是可靠度及信賴度,由於臺達深耕電源管理、散熱相關技術,產品涵蓋電源、風扇、伺服馬達、被動元件電感等,且針對磁性元件、半導體等相關材料均有研發團隊,擁有磁性材料繞制、驅動控制等專利及設計能力,可以對所有元件及線路去模擬,並依照材料特性設計開發高性能及模組化產品,提供客戶系統及整體解決方案。

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在當紅的第三代化合物半導體部分,臺達也着墨甚深,除獲力智電子(UPI)、中美晶(5483)及日商羅姆半導體(Rohm)入股、前身爲臺達氮化鎵(GaN)技術先進元件研發團隊的子公司—碇基半導體產品已廣泛應用在臺達高功率電源產品,Gan及更高技術門檻的碳化矽(SiC),臺達也克服技術門檻開始導入車用電源及充電樁產品。

臺達表示,由於Gan及SiC元件切換速度非常快,導入電動車充電或車載電源時,高速切換容易造成嚴重電池干擾,造成高頻RF產品某些訊號distortion(失真),必須加強抑止EMI增加抗干擾能力,爲避免雜訊有太多路徑跑到電源或車上機電系統,機板Lay out(電路佈線)非常重要,如元件耦合是靠電容性耦合,距離拉大,電容性變小,所以元件間必須有足夠的距離,減少元件之間因爲高頻產生雜訊的干擾,在磁性材料上繞制使用單層繞法,電感設計變成單層亦可使電容變小,降低電池干擾。

再者,由於碳化矽元件晶圓很小,又得承受同樣的熱量,如何設計有效的散熱系統,確保SiC可靠度也很重要,尤其是汽車產品往往需要高達30萬公里、將近1萬小時以上的可靠度測試,使用過程中又有重複性高的冷熱衝擊,爲達到高效能散熱,電路板設計很關鍵,必須很瞭解SiC物理特性,在電路板與SiC元件間做散熱設計,放上協助散熱的元件避免積熱,由於車內體積較小,目前散熱系統採用水冷散熱,如果應用在充電樁上,則多使用風扇或氣冷。

在驅動線路方面,如何降低SiC元件導通損失及切換損失,驅動器是減少耗能的關鍵,因此驅動器上元件必須考量如何能更有智慧地控制其開關方式,才能最有效使用SiC元件,提升整體效率。

至於充電樁部分,由於充電樁不是單一系統,而是一個介面,不僅要跟車子相聯,也必須跟電網相聯,若更進一步使用V2X充電設備,則並非只是單向轉換,而是雙向轉換,可以由電網向車子充電,也可以由車子回充到電網或建築物,而SiC因擁有Reverse recovery(逆向回覆電流)非常小的特性,無論充電或逆變放電回到負載端,都比使用MOSEFT或IGBT有更大好處,天生適用在雙向充放電上,臺達很早就跨入充電椿領域,有各種系統整合方案,可以因應客戶需求。(7-3)

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