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工研院展現節能車輛技術能量 搶攻車用電子龐大商機

時間:2017-04-19 13:44來源:工研院 作者:工研院 點擊:
2017年4月19日--隨著全球汽車颳起節能風潮,工研院在2017台灣國際車用電子展中展示國內首創的皮帶式啟動發電機,將傳統車輛的啟動馬達和發電機以一顆皮帶式啟動發電機取代,除了原本啟動引擎的功能外,還兼具怠速熄火和引擎動力輔助,並可降低10~15%的車輛能耗;同時,從降低車用功率模組的功耗、成本及提升效率為出發點,展示車載同步整流發電機、馬達驅動應用碳化矽智慧功率模組,以呈現智慧、節能車輛技術能量與關鍵研發技術,帶領國內廠商搶攻未來車用電子龐大商機。
 

圖說:工研院展示國內首創的皮帶式啟動發電機,將傳統車輛的啟動馬達和發電機以一顆皮帶式啟動發電機取代,較傳統可降低10~15%的車輛能耗。
 
電動節能(Electrification)及智慧安全(Intelligent)乃是當今車輛技術發展重點。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。
 
混合動力車輛動力與電力系統
緊扣節能環保車輛技術發展趨勢,並滿足歐盟2021年乘用車碳排標準(95g/km),在經濟部技術處科技專案的支持下,工研院積極與國內業者合作開發48V輕混合動力車(Mild Hybrid)動力與電力系統技術。以發電機系統為例,工研院團隊採用同步整流技術取代傳統整流二極體,將發電機效率由90%提升至97%以上;團隊所開發的開發之車載發電機控制器係採用IPM功率模組與薄膜電容,可降低成本及系統能耗。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,有效提高馬達運轉效能,降低電力損耗;也開發利用引擎廢熱回收發電之車用廢熱回收發電系統,以協助台灣產業走向低碳製造,提升MIT產品國際競爭力。
 
車輛智慧安全感知系統
針對車輛智慧安全的需求,工研院結合資訊、通訊、電子、機械等跨領域技術,致力發展自動駕駛車輛的影像深度學習感知系統技術,並希望向外進一步形成更大的技術聯盟。工研院機械與機電系統研究所所長胡竹生指出,台灣具有許多優異的汽車零組件廠,工研院希望能透過技術平台的方式讓台灣廠商能夠從中快速量產技術或驗證產品,加快台灣車用電子供應鏈技術升級的速度。
 
車輛管理系統及車聯網商機
值得一提的,還有採用微機電技術打造的多項車輛管理系統,如胎壓、溫度與車輛避震等各項檢測等,都是未來車輛智能生活的重要關鍵。以工研院榮獲2016年全球百大科技獎的「遠距浮空多屏抬頭顯示器」來說,研發團隊採用微機電掃描振鏡投射影像,並經由獨特的分光設計技術,將26吋的寬幅畫面分割成三個獨立畫面,可提供駕駛人更安全、便利的駕駛環境。這項技術今年在導入技轉合作廠商的雷射投影光機後,不只更穩定、耐用,體積也大幅縮減42%,已完全符合前裝與後裝車用市場需求,更具備國際競爭優勢,可協助國內廠商搶攻全球車聯網應用商機。


 圖說:經濟部技術處代處長羅達生(左五)、工研院機械所所長胡竹生(左四)、TARC主任委員黃隆洲(右五)等貴賓共同參與2017台灣國際車用電子展TARC主題館開幕儀式。
 
【附件】工研院本次展出的重點成果有:
皮帶式啟動發電機

皮帶式啟動發電機優點在於相較於其他混合動力系統與電動動力系統,成本低廉且匹配適應度高,但仍可降低10~15%的車輛能耗,具備市場競爭優勢。其具備起停、助力、發電與煞車回充功能,可直接取代傳統車用發電機,以符合引擎車能耗要求。主要因為其電機設計採用Hair pin繞線,能有效提升佔槽率與減少無效端線;並且其控制器採用IPM功率模組與薄膜電容,能減少空間以提升功率密度。
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駕駛感知融合平台
是一個用於自動車輛的傳感器融合平台,可用於實現人工智能(A.I.)圖像識別和控制策略,並協助國內業者創建新的自主駕駛車的零件或系統。目前,已與國內業者就「無人載具」應用,針對封閉場域的接駁需求,開發專屬之駕駛感知平台。
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遠距浮空多屏抬頭顯示器
解決開車時要顧著看導航,有時又得低頭看儀表板的困擾;工研院利用蝶式分光與遠距浮空兩項核心技術,可在駕駛視線前方2公尺遠處投射26吋全彩的遠距浮空虛像畫面,將三個獨立的HUD影像投射在擋風玻璃前方,讓駕駛不用移動視線就可同時看到導航路線、車側影像、車況資訊等,行車更安全。
 
車載同步整流發電機
隨著駕駛人對家庭娛樂、行車安全與聯網通訊的需求提昇,車用電子配備日漸增加,電力消耗需求亦隨之提高,發電機的發電容量與能源使用效率也更加受到關注。工研院利用低內阻Power MOSFET取代高功耗整流二極體,發展高可靠度主動同步整流控制技術,利用車載發電機轉速的非瞬變特性,研發頻率預測以及頻率動態跟隨技術,同步整合電壓電流偵測保護設計,利用電壓、電流及轉速三方資訊做多層次把關,大幅提升同步整流發電機的可靠度及主動開關切換的使用安全性。
 
馬達驅動應用碳化矽智慧功率模組
功率模組是馬達驅動器核心,也是造成系統故障的最主要因素。工研院開發之智慧型功率模組結合系統整合技術、耐高溫組裝接合技術、模組危險預診斷及參數即時監測技術,可大幅降低工業及車用能源消耗、縮小系統體積、提升設備安全及可靠度,同時結合碳化矽功率元件應用,帶動新的電力電子產業發展,將應用於工業4.0節能減碳及EV/HEV綠能產業,提升整體能源轉換效率。

 

(責任編輯:jane)
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