第一章 项目的背景和必要性
―中国自行车、电动自行车行业产业链完整,技术水平较为先进,在国际竞争中的优势依然存在。‖马中超分析,今年行业整体生产将呈现―先抑后扬、稳中有增‖的态势,产业结构升级将成为支撑自行车、电动自行车产业增长的主要内在动力
目前电动自行车锂电池已经形成一定规模的市场,骆驼特种电源的电动自行车锂电池也已经进行到试产阶段,但带内置充电器的电动自行车电池目前国内外市场上还没有出现,为了公司在此领域的后续长远发展,计划开展此项目。
目前市场上流通的银鱼锂离子电池PACK 型号:4810-48V/10Ah 型号:4808-48V/8Ah 型号:3610-36V/10Ah 型号:3608-36V/8Ah
注:鉴于利用现有的银鱼壳,外壳尺寸不变的基础上,减小项目风险与成本风险;故此系列项目首先开发3608型号的银鱼壳锂离子电池PACK;
系统电气连接图
BT10P12L3GND1NFU12AFU230AAC/DC充电器VCC+VCC-负载????220VACBT0BT0采样板BT10
? 输入电压:174ac-240ac ? 输入电流: ≤1A
输出(额定)电压:42V±0.5VDC 输出电流:2A±0.2A ? 输出最小功率:≥80W
利用电力电子进行能源的变换以实现节能是目前被广泛推广的方案。电力电子领域的每一次大的技术进步都是以功率变换器件的发展为基础的。从最初晶闸管的发明,到后来的大
3
第一章 项目的背景和必要性
功率晶体管的出现,一直到今天被广泛应用的功率MOSFET和IGBT,这一系列的技术革新都使得变换装置能够以更高的开关频率工作,做到更小的体积与重量,并向模块化、集成化和智能化方向发展。同时,来自于市场日益增长的对更高功率密度、更大系统集成度、坚固耐用性以及更高可靠性的需求,以及随之而来的对产品低成本、标准化接口、灵活可扩展以及模块化的需求,促使各大功率器件厂家都在着力研究开发新一代的功率模块。另外,IGBT驱动器作为与功率器件的直接关联部分,其性能直接影响IGBT的功耗、安全性与可靠性等特性,在功率变换器内发挥相当重要的作用。
当今大多数功率电子装置都是由MOSFET和IGBT来实现电能的变换,IGBT是MOS栅器件结构同双极晶体管相结合进化而成的复合型功率开关器件。所以,IGBT的使用具备了双极晶体管和功率MOSFET的双重特点,从而形成了具有更好的折衷特性(通态压降和开关时间之间)、较低的总损耗(导通损耗和开关损耗等损耗之和)和更稳实的开关安全工作区(SOA)。于是,IGBT成功地持有绝缘栅的良好控制能力及通态电导调制的综合优点。基于这些优势,目前,IGBT已经基本上取代了大功率晶体管,成为电力电子电路主要采用的功率器件,广泛应用在电力电子、工业控制、消费电子、网络通信、计算机、汽车电子等国民经济建设的各个领域,被认为是实现高效转换和控制的心脏,对节约能源、实现高速自动控制,推动电子技术改造传统产业起着重要作用。
最原始的IGBT概念是在1980年代的前半期被引出来。对于IGBT芯片技术的发展,各芯片制造商根据本公司的技术特点有着不同的提法,但都是朝着更低的饱和压降和更快的开关速度,以及得到更小的通态和开关功率损耗,更宽的安全工作区等特点在发展。图1-1给出了富士电机的IGBT芯片技术变迁。
对IGBT等功率器件的芯片和封装的需求是推动功率器件发展的源动力。在过去的几年中,电力电子领域关注的焦点多集中在定位于特定目标市场的新型大功率集成电路的研究与开发及其更新换代上。这样不仅导致了标准IGBT模块的产生,而且也出现了一些经过优化满足特定客户需求的特殊类型的模块。模块化封装技术概括起来主要体现在以下几个方面:
体积小型化。功率半导体的面积直接影响功率变换器的体积和重量,新的技术可以增加IGBT芯片的电流密度,减小模块的体积。
结构合理化。芯片面积的缩小对于变换器来说只是一个方面,电容和滤波器等器件所占的体积远远大于芯片。因此,目前IGBT模块封装更注重结构方面的合理化设计,研究新的安装和连接技术。
4
第一章 项目的背景和必要性
产品标准化。以基本模块为基础,针对不同的功率范围、拓扑结构、集成度以及不同的封装形式,可以产生不同的模块版本,从而适时地满足特定用户的需求。也就是说,同一系列不同封装形式的IGBT模块都是建立在同样的内部元器件平台基础上的,也就是说直流环节和驱动电路的接口在整个功率范围内都是一致的。对变换器设计者而言,这意味着量测模块组件的功率和功能变得更加简单,同时还降低了开发过程的复杂度。
模块智能化。由于MOS结构的IGBT是电压驱动的,因此所需的驱动功率小,易于用集成化控制。若把驱动、保护等电路集成到IGBT模块中,即成为智能模块(IPM)。IPM有自我保护能力,降低了器件在开发和使用中的损坏几率,大大提高了整机的可靠性。 1.2 对产业发展的作用与影响
随着科学技术的高速发展,国际的竞争越来越激烈。一个国家要在激烈的竞争中取胜,关键要看这个国家的综合实力,而综合实力说到底是科技实力。目前,全世界86%的研发投入、90%以上的发明专利都掌握在发达国家手里。发达国家及其跨国公司凭借科技优势和建立在科技优势基础上的国际规则,形成了对世界市场特别是高技术市场的钳制和垄断,牢牢把持着国际产业分工的高端,获取超额利润。我国许多产业尽管在规模上不断扩大,但由于缺乏核心技术,很难真正做大做强。
能源和环境问题让功率半导体备受瞩目。世界能源短缺日趋严重,根据美国能源部的资料,若以2003年全球用油状况再加上适当而合理的推测,地球蕴藏的石油将在35年后消耗殆尽,天燃气和煤炭也分别在60年及210年后耗尽。人类原本辉煌的创造化时代面临着重大的挑战。自然环境是人类维持正常生活的重要基础,由于现代社会对能源的需求不断增长,由此带来对环境的压力也在增大,而节能和环保项目都需要功率半导体技术的支持。
功率半导体的主流是IGBT。IGBT设计与制造对于技术要求较高,目前基本被欧美、日本企业所垄断。现阶段,国内IGBT市场上的供货商绝大部分都为国外厂商,主要包括欧洲的ST、Semikon、EUPEC、IXYS;美国的IR、Fairchild、APT;日本的Fuji、Toshiba、Mitsubishi;中国台湾的富鼎虽也从事IGBT的生产,但在技术上与欧美、日本厂商相比还存在一定的差距。
国内近年来由于消费电子、工业控制等领域的迅猛发展,IGBT作为这些领域的基础和关键器件,其需求量逐年剧增,而国外供应商供货周期长(一般都要3个月以上),价格高,严重制约了很多产业的发展。因此,特别要重视具有自主知识产权的芯片和模块的研发,加快具有自主研发能力、产业化能力的终端企业建设,摆脱我国在能源等相关产业受制于人的落后局面,成功实现国家十一五节能减排目标。
5
第一章 项目的背景和必要性
在国家发改委和电力电子协会的关怀下,国内已经有少数企业开始了IGBT芯片设计和模块生产。虽然都处于起步阶段,但产业链已基本建立起来,产品的开发也得到进一步的推动,越来越多的半导体厂商纷纷投入到IGBT产品的开发阵营中来。其中上海先进、华润上华等纷纷推出IGBT芯片代工业务,斯达半导体、新佳电子、银河科技等开始进行IGBT模块的设计和生产。目前,从芯片到模块,整个产业链已经初具规模,IGBT的产业化开始步入一个健康、开放、稳步发展的轨道。
IGBT的应用领域主要包括: ? 电力传输 ? 太阳能/风力发电
? 汽车电子,包括电动汽车驱动,机车牵引,电子点火等 ? 医疗设备
? 家电应用:变频家电、数码相机、电磁炉等 ? 其它应用,如UPS、焊接设备等
比亚迪的IGBT项目主要内容是芯片和模块的设计开发,并组建一条IGBT模块生产线,具体分为以下两个方面:
1、 进行IGBT芯片和模块设计,建设模块组装生产线,主要生产电机驱动IGBT模块,
并兼顾其它应用领域的600V~1700V /25A~1000A系列化模块产品; 2、 推出IGBT配套驱动,提供整体应用方案;
因此,本项目将大力推动以上提及的各产业的发展,对经济的发展有非常大的带动作用。
6
第二章 承办企业的基本情况
第二章 承办企业的基本情况
2.1 企业简介
比亚迪股份有限公司(以下简称“比亚迪” )由现任总裁王传福于1995年创立,是一家香港上市(股票代码:1211HK)的高新技术民营企业,全球第一大的二次充电电池生产商,在深圳、北京、上海和西安等地区建有七大生产基地,总面积超过10平方公里,并在美国、欧洲、匈牙利、罗马尼亚、日本、韩国、印度、台湾、香港等地设有分公司或办事处,现员工总数已超过12万人。
比亚迪现拥有IT和汽车两大产业群。IT产品主要包括二次充电电池(锂离子、镍镉、镍氢)、液晶显示屏模组、塑胶壳、键盘、柔性电路板、摄像头、振动马达、充电器等;汽车产品包括各种高、中、低端系列燃油轿车,以及汽车模具、电动汽车等。比亚迪IT产业群的客户既包括摩托罗拉、诺基亚、爱立信、京瓷、飞利浦等国际通讯业巨头,也有波导、TCL、康佳、海尔等国内手机诸强,而无绳电话用户包括伟易达、松下、索尼等行业领导者。
2006年,比亚迪销售总额129亿元,利润总额11.2亿元,纳税总额11亿元,出口创汇8.5亿美元。2007年销售总额预计可达到300亿元。公司持续高效增长的势头得到延续,核心竞争力和行业龙头地位得到进一步提升。
比亚迪实行董事会领导下的总裁负责制,下设总裁办、营销、人事、采购、财务、后勤、管理本部等中心管理机构及第一到第十七事业部和中央研究院。本项目由比亚迪第六事业部—深圳比亚迪微电子有限公司负责实施。
深圳比亚迪微电子有限公司(BYD Microelectronic Co., Ltd,简称“BME”),前身为比亚迪IC设计部。比亚迪为了更好的支持集团垂直整合的战略发展规划,和美国BFE公司于2004年10月合资成立了深圳比亚迪微电子有限公司,注册资本1000万美元。BME的管理和技术带头人为曾经在美国从事几十年IC设计的博士和硕士,他们给BME带来了先进的IC设计技术和丰富的管理经验,依照现代IC设计流程,开发符合国内外市场需求的IC产品。
BME现有员工500余人,50%以上是大学本科或以上的技术研发人员,其中20%以上是硕士以上或有丰富经验的高级IC设计工程师。BME主要依靠自身拥有的技术基础,正向进行CIS、LCD driver和电源管理类IC设计,委托国际领先的半导体代工厂生产。目前,BME已经开发设计出拥有自主知识产权的多款电源管理芯片,CMOS成象芯片和LCD显示驱动芯片。同时,BME也从事这些IC的系统级应用开发,为用户提供成套的解决方案。相关产品可
7