Electronics Components | ASTRI - 香港應用科技研究院

智能能源路由器

智能能源路由器是一種針對智能能源互聯網的新型解決方案，其能夠將電網和新能源電動汽車、光伏與風能等新能源，儲能系統，家居等實現能源系統的互聯互通。利用智能能源路由器可以將各種能源與負載實現高度整合並有效利用資源。進而為實現綠色高效的智慧城市作貢獻。

智能能源路由器解決方案可以廣泛的應用於雙向V2X電動汽車充電，儲能以及光伏等系統中。

智能儲能系統與控制

智能儲能系統能夠配合及使用不同種類的鋰離子電池,從而提供可靠的電源。為了推動可持續性及保護環境，所需的儲能模塊是應該從退役的EV電池包中獲取的。雖然這些老化的EV電池組不適合汽車使用，但相關的儲能能力應至少還保持其初始值的70％。由於上述這種特性，它們確實適用於固定式儲能裝置。為確保安全運行，該智能儲能裝置必須:

執行一系列的實時參數識別算法，以跟踪和推算相關的電池物理參數（例如,歐姆(直流)電阻）;
進行在線估算以計算一些不可直接測量的電池屬性（例如,充電狀態(SOC)―剩餘容量）; 及
執行在線電荷均衡（主動式電池均衡）以求盡量減少各個電池模塊之間存儲能量的偏差。

上述技術措施無疑將（i）減少因重複充電/放電而導致的不同電池模塊之間的儲能容量差異; （ii）延長整體使用壽命; （iii）確保儲能應用的安全運行。

特點

能夠配合不同種類的鋰離子電池
儲能模塊的實時獨立電荷均衡
儲能模塊的在線參數識別
高可靠性，可配置的儲能容量

應用

家居用屋頂太陽能光伏儲能裝置
工業設備的備用電源，如4G/5G通訊塔，鐵路信號系統等

先進儲能系統

I. 先進水系儲能模塊

先進儲能技術旨在推動環保及安全電力能源應用以滿足建構智慧城市的需求。應科院研發之先進水系儲能模塊，在不含鉛及其它有害物質的條件下，是一項能夠提供高能量密度又兼具環保性質之綠色能源科技。它採用擁有非易燃特性的水系電解液成份的儲能模塊，其內部固有安全屬性及潛在的低成本性，在預防常規儲能系統危害方面受到極大關注。我們目前研發的水系儲能模塊已達到與常規儲能相當之能量密度水準，具備取代傳統閥控式鉛酸電池(VRLA)之潛能。由於水系電解液不易燃燒，因此產生以下優勢，其一是就算人體接觸到也不會產生危害，其二是即使過熱失效也不存在自燃及爆炸風險，不像鋰電池由於存在易燃易爆安全隱患會在運輸過程中受到諸多限制。

應用

環保儲能系統研發旨在開發兼具高性能及安全度的儲能系統以替代傳統市場。應科院先進儲能模塊可應用於環保及安全性要求高的領域。

自主移動機器人(AMR): 先進水系儲能模塊配合智慧快充系統研發可有助於實現24小時安全不間斷作業。
不間斷電源(UPS): 固定式儲能系統，可替代鉛酸成為滿足安全可靠性高要求資料中心備用電源之理想解決方案。
公用能源存儲:大規模低成本電網儲能，充分利用間斷性可再生能源，如水能，風能，光伏太陽能等，具備取代傳統閥控式鉛酸儲能系統之潛能。

II. 加強安全功能之鋰電儲能模塊

眾所周知，鋰電儲能系統在過熱時存在潛在的火災危害及爆炸風險。嚴重時會產生危險事故，損壞財產，甚至造成人員傷亡。應科院研發的安全性能提升鋰電模塊，重點設計了極具創造力的內置式自關閉塗層(SSL)，可在過熱剛出現時迅速觸發及關閉SSL塗層孔隙，能有效地阻斷離子擴散及電流通路，直接防止短路發生。這設計大大降低熱失控風險，從而有效地保護環境，財產及人命安全。

通過內置式自關閉塗層(SSL)孔隙迅速關閉以切斷電路防止火災及爆炸
具備SSL塗層的模塊各項性能水平均保持不變
傳統商業陶瓷塗層三分之一之價格
製造設備與商業陶瓷塗布設備相容

應用

無人機(UAV)
自動導引運輸車(AGV)
充電寶
電動滑板車

碳化矽器件及碳化矽基功率電子

應科院專注於寬頻隙半導體技術和新一代功率器件研究。碳化矽（SiC）器件是我們的研究重點。我們提供特製解決方案，包括器件設計(尤其是肖特基二極體和MOSFET)、工藝整合、晶圓製造和測試。

碳化矽器件將會取代傳統的矽功率器件。憑著碳化矽本身的低開關損耗、低電阻和卓越的高溫穩定性, 碳化矽基系統可實現低功耗、高功率密度和提升工作溫度極限。.

應科院已建立了多項專利技術, 旨在進一步改善碳化矽器件的性能和生產成本, 我們正積極把應科院技術推廣至業界, 推動香港創新科技產業。

應用

電動車
機械人
太陽能系統
緊急供電系統
電子通信系統
資料庫
消費者電子

無線電能傳輸技術

無線電能傳輸是不通過導線或導體，直接由供電設備將電能(電力)傳送至用電裝置, 用於對電池充電，或同時供其本身運作之用。無線傳電通常可利用電磁場耦合效應運作，包括感應耦合（Inductive Coupling）和共振耦合（Resonant Coupling）。廣義而言,所有無線電波的傳播都是一種能量傳輸，區別在無線傳電的「效率」和「功率」較高。

應科院研發的中等距離無線電能傳輸方案是基於磁場耦合共振理論。此中等距離無線充電系統的設計可實現發射功率大於33瓦及充電距離遠至15釐米，并支援多個接收器同時工作，成為支援用於不同類型產品的無線充電技術平台。

特點

覆蓋中等距離（高達線圈直徑的7~8倍）
靈活對準位置
支援多款設備同時充電
安全性高、無電磁輻射及低電磁感應發熱

應用

消費類電子應用、智慧家居、感應器及致動器等；
其他應用，例如機器人、電動汽車、軍工、無人船及無人水下裝置、植入式醫療裝置等。

先進電力電子技術

矽基半導體技術在上個世紀點燃了電子行業的星星之火，促成了英特爾，IBM和其他世界半導體巨頭在「矽谷」的誕生。如今，全球40％的能源消耗與電力的使用相關，而電力主要由功率半導體設備消耗，因而促使電力電子成為現代電子工業的基礎。然而，傳統的矽基功率器件難以滿足當今應用端對高效率、高密度和高可靠性的需求，以應對惡劣的環境和輕量化及小型化的趨勢。隨著材料及工藝的成熟，以氮化鎵和碳化矽為代表的第三代半導體器件取得了突破性的進展，被資料中心、5G通訊、電動汽車、機器人、智慧能源、智慧電網，智慧交通，智慧移動，智慧製造等智慧城市相關行業廣泛接受為下一代的能源解決方案，以支援國家及地方政府的節能環保措施，而與其相關的所有技術可歸類為先進電力電子技術。

根據Global Market Insights發佈的市場調研資料，預計到2024年全球電力電子市場份額將超過450億美元，而亞太地區（APAC），特別是因其不斷創新和製造活動而成為全球製造業中心的中國，預計將佔據最大份額。此外，第三代半導體器件及其相關封裝和應用的發展已定位為中國「十三五」和「十四五」規劃的主要方向之一，並有望在實施「中國製造2025」和「一帶一路」的國家戰略中發揮主導作用。應科院的電子元件技術部與中國第三代半導體產業聯盟（CASA）已合作3年以上，並被聯盟指定為連接內地和海外的副理事長單位。

專注于將第三代半導體器件應用於先進電力電子技術中，應科院在過去的5年裡成功構建了一系列的技術平台，其中包括：

1. 三維高功率電子模塊封裝技術平台

基於三維無引線封裝技術和大規模塑封成型技術，應科院于2015年成功展示了一種新型的三維全塑封無引線封裝形式。該模塊封裝具有雙面散熱介面及超低的電寄生參數，可以有效解決現有模塊的可靠性及散熱性能的瓶頸。該模塊技術受到6項美國及中國專利的保護，是將第三代半導體器件應用於電動汽車中的理想封裝平台。

2. 集成功率模塊技術平台

通過採用器件、基板和模塊三個等級的系統級封裝技術，應科院已成功開發出为下一代網路和電信設備提供更高功率密度、電性及散熱性能的集成功率模塊。所有開發的平台技術，包括設計、建模模擬、工藝配方和測試等，都已成功地轉移到工業夥伴手中，並在客戶的產線上實現量產。該項技術受到5項中國專利的保護。

3. 基於氮化鎵的高密度電能轉換技術平台

該技術平台旨在通過開發「垂直驅動氮化鎵」封裝技術來實現一種新型的模塊化功率開關封裝，以解決柵極高速和高效率的驅動及氮化鎵器件互連的長期可靠性挑戰，為資料中心、電信設備、機器人、軍事和航空航太工業中廣泛採用的下一代直流-直流功率轉換模塊提供解決方案。該產品的部分技術參數已被收錄于第三代半導體產業聯盟于2018年發佈的第三代半導體電力電子技術路線圖中，且已開發的技術受到10項美國及中國專利的保護。

4. 三維繫統級封裝中試線

作為開發上述各項平台技術的基礎，應科院與香港科技園公司于2014年共同建成了三維繫統級功率半導體封裝中試線。該中試線包含24套主要封裝設備，目的是支援各項新產品及封裝形式的工藝研發及技術轉移，並為當地企業提供小批量生產服務。