打造淨零時代競爭力／低碳製造 助力產業淨零達標

国内第一个专为氢能车打造的的「混合电力整车控制器」，提供整车控制器与车用软韧体方案，可望加速氢能载具布局。

【整理／赖宛靖】

随着全球对气候变迁和环境永续的关注日益增强，创新的低碳制造技术不仅能够协助产业减少碳排放量，降低对环境的影响，更能提升生产效率，有效利用资源，进而节省能源成本。工研院深入了解产业需求和挑战，开发出多项低碳制造解决方案，为实现绿色、低碳的未来努力。

台湾是出口导向国家，面对国际各国陆续制定碳税、碳排限制等压力，产业必须采取积极措施以降低碳排放。为此，垂直分析、检视制程中的碳排放量成为关键，除了采用绿色生产方式和节能设备来减少能源消耗和碳排放，同时也需着重研发创新的减碳技术，以寻求更加低碳制造的方法来达到碳中和目标。

超高功率密度碳化矽马达驱控器 小体积大电力

因应全球净零排放趋势，在交通运输减碳上，全球已有超过20个国家订定车辆电动化或燃油车禁售令，带动电动车产业蓬勃发展。车辆电动化之后，电池提供直流电（DC），但马达运转却靠交流电（AC），要让马达动起来，中间要有桥梁，把DC转AC，这个桥梁就是马达驱控器。

为提升电动车续航力，须提高动力驱动效率，一直是各家车厂努力研发的方向。工研院开发「超高功率密度碳化矽马达驱控器」，具备高切频、小体积、高效率、耐热佳等特性，可应用于高压大功率之电动货车或巴士，为动力驱控器国产自主开发方案。

虽然碳化矽有先天的材料优势，但仍有许多周边设计需要互相搭配。首先，高切换频率虽可减少切换损失、提升马达控制效率，但也会衍生电磁干扰问题，因而要采取高频抗杂讯的驱动电路设计；其次，因为更耐热，散热系统也要做更严谨的设计，工研院透过开发主动温度估测补偿技术，确保模组温度。

透过整体的模组结构设计，碳化矽马达驱控器的功率密度也有提升。一般马达驱控器的功率密度大约在20kW/L，工研院研发的碳化矽马达驱控器却拥有60kW/L的高功率密度，以及大于98%的高效率表现，符合美国能源部对电力驱控系统2025年须提高至100kW/L的阶段性目标。目前车用马达驱动器已技转给东元电机，根据东元电机预估，至2030年市占约8,000辆大巴士，每辆每公里的碳排减量约2公斤，每年以4万公里计算，可减碳约64万吨。

「超高功率密度碳化矽马达驱控器」具备高切频、小体积、高效率、耐热佳等特性，可应用于高压大功率之电动货车或巴士。

混合电力整车控制器　电动车新头脑

若电动车的动力系统是心脏，那么，整车控制技术就如同电动车的大脑。放眼全球，电动车是最具前瞻性的重点产业之一，各国对汽车排放法规的要求愈来愈严格，同时随着整车用电设备的增加和复杂化，市场上出现了愈来愈多的混合动力车型，无论锂电池或是未来前景可期的氢燃料电池，如何巧妙转换不同性质的电力来源，混合电力控制新技术正是让电动车更聪明、有效率的神器。

由工研院研发的「混合电力整车控制器」，可谓是国产的电动车超级大脑。该技术为模型化基础（Model-Based ）设计，并依据ISO 26262的设计规范，可自动生成程式码，加上以CAN进行软体执行码编写及调校，且硬体采用ASIL D等级的微控制晶片及电源管理晶片，使用在电动车锂电池与氢燃料电池的混合电力控制上，就能使控制马达化成电动车前进的动力。

该技术是国内第一个专为氢能车打造的混合电力控制器，提供整车控制器与车用软韧体方案，可望加速氢能载具布局。其中，电动车整车控制器已导入中兴巴士集团、鸿华先进、成运、创奕及华德等多家电动巴士领导厂商，累积丰富的实车道路验证经验，更于2022年促成新创公司「科飞数位」成立，预期目前所开发的混合电力控制器未来在氢能运行载具发展产业推动，亦将扮演关键角色。

视觉拟真出钢双生系统　准确模拟炼钢制程

被视为耗能大户的炼钢厂，面对净零排放的考验，压力更大，因其炼钢制程非常复杂，需根据客户订单调整钢液的成分和温度，以确保产品符合品质标准，操作员投入合金也会采取较保守策略，以避免产品不合格而被退货，但如此一来会增加投料成本。中钢在2023年成立「数位转型推动小组」，将一贯化炼钢制程全面导入智慧制造，开发各种智能化方案以提升生产效益，并委托工研院携手研发「炼钢出钢制程视觉拟真双生系统」提升制程智慧化，减少人为开发，提供更准确的模拟结果，协助决策。

出钢制程数位双生环境是一个虚实同步的模拟系统，有别于过往传统制程需耗费大量人力物力，经验传承不易，制程失败所增加的潜在成本与环境污染较高，且一般的数位双生多为纯数字处理，此模拟系统可借由系统内「制程过程与操控之研究分析」、「回顾并检讨过往制程控制」、「即时制程虚实同步观看」及「分析即时制程状态并提供操控建议」等4种不同模式，来帮助且优化实际出钢制程，达到拟真视觉化成像。

该系统将传统的出钢制程推向数位化，协助炼钢厂因应净零排放的国际趋势，降低过往转炉制程所耗费的成本，以最快速有效的方式避免不必要的污染，同时制程数值化，更有利于经验传承。

「炼钢出钢制程视觉拟真双生系统」可提升制程智慧化，减少人为开发，提供更准确的模拟结果，协助决策。