李坤彥：SiC逆變器（inverter）是電動車電池動力提升的關鍵

國立臺灣大學工程科學及海洋工程學系李坤彥教授指出，碳化矽元件的應用包括再生能源、充電樁、電動車及軌道業，能降低功率損失，還能提高再生能源的發電量及轉換效率；幫助充電樁及電動車提高充電速度、縮短充電時間。同時，也能縮小充電樁的體積，提升電動車的續航力且讓車子變得更輕。此外，日本已將碳化矽功率模組應用於新幹線上，經測試，機電系統的重量及體積能縮小30%以上。

為什麼碳化矽材料將是電動車發展的關鍵材料？

過往電動車礙於價格、電池容量與壽命、充電速度等因素，發展速度緩慢。但是，近期新興的碳化矽（SiC）材料，因其特性有助於提升車子性能，應用至機電系統中則能降低車子的體積與重量。例如，特斯拉（Tesla）Model 3就是全世界第一個使用碳化矽元件的電動車，大幅提升車子的續航力及性能，超越當時市面上的各家電動車而一砲而紅。

李坤彥分析，由於碳化矽材料能承受的最大電場強度是矽材料的十倍，也就是說，其能承受的電壓較矽材料更多，但功率損失相對較少；再加上碳化矽元件能在高溫下操作，不會受到電動車機電系統的高溫所影響。由於碳化矽的本質濃度低及寬能隙的特性，使得碳化矽元件在高頻下操作，不會有漏電流的現象。

由於碳化矽元件被認為適合用在高電壓的系統中，以降低功率損失，因此，電動車公司便想將整個電池動力系統由400伏特提升至800伏特。但是，李坤彥指出，系統提升不僅要克服效率轉換、尺寸大小、充電速度，以及續航力等技術，最重要的是逆變器（inverter）的轉換。「一般的逆變器，將能量從電池傳遞到馬達的效率可能介於97~98％間，但如果換成碳化矽的逆變器，整體效率就能提升到99％。」李坤彥分析，儘管只是1%到2%的小幅增加，但帶來的效益卻十分明顯。

試想，在同樣功率標準下，使用較高的電壓（例如：800伏特），所需的電流相對較小，電線線徑及長度也會跟著變小。這意味著車輛的重量也會跟著減輕，材料成本將會降低。帶來的好處除了速度增加，耗電量減少，組裝也變得更簡單。對追求更長續航力、更大電池容量、更快充電速度的電動車而言，碳化矽設備將會是最佳解決方案。

台廠進軍電動車市場的進階挑戰

李坤彥指出，無論是車廠、零件商、碳化矽的材料商，可以發現電動車市場已經是許多知名公司的必爭之地，而台灣的公司該如何找到一個切入點與這些大公司競爭呢？他認為，透過MIH的開放平台，能讓有興趣、有能力的公司進來，彼此合作整合資源，找到有利的市場切入點。