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姓名	林季鋒(Chi-Feng Lin)  查詢紙本館藏	畢業系所	電機工程學系
論文名稱	應用模糊控制於正負脈衝充電法之快速充電器
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摘要(中)	摘要 本論文設計一個以PIC單晶片為基礎之模糊控制快速充電器。系統硬體架構採用PIC微處理器分析處理回授的電壓、電量訊號，調整PWM的輸出值，控制充電電流的大小及充電時間，並以二開關式順向電源轉換器作為主要直流來源。充電方法則採用正負脈衝充電法，讓電解液有緩衝釋放雜質的時間，改善電池充電時的溫升現象。並以定電壓充電法(CV)、定電流-定電壓充電法(CC-CV)與本文所提出之充電方法做比較。控制方式則利用模糊理論設計一個智慧型的模糊控制器，依照電池充電狀態不同，適時調整充電電流大小，避免過充造成電池損害。 實驗結果顯示，在相同的電池殘電量下，比較三種不同方式對電池充電，本論文所提的充電方法能縮短充電時間，並將溫度控制在36℃附近，有效改善充電時的溫升現象；而針對不同殘電量的電池，實驗結果也證明，模糊控制器確實能針對電池殘電量的不同，適時給予不同的充電電流，不至於發生大電流過充造成電池受損或電池充不飽的情況，達到在縮短充電時間的同時，能維護電池使用壽命的目的。
關鍵字(中)	★ 電池 ★ 充電器 ★ 脈衝充電法 ★ 微處理器 ★ 模糊	關鍵字(英)	★ pulse charging method ★ charger ★ battery ★ PIC ★ Fuzzy
論文目次	目錄 摘要 I 目錄 II 圖目錄 IV 表目錄 VI 第一章 緒論 1.1 前言 1 1.2 研究動機與目標 2 1.3 內容大綱 3 第二章 鉛酸二次電池的簡介及充電方法 2.1 前言 4 2.2 鉛酸電池的種類 4 2.3 密閉式鉛酸電池的工作原理 5 2.4 鉛酸電池的充電方法 9 2.5 電量估測法 13 第三章 充電器之硬體架構 3.1 前言 18 3.2 切換式電源轉換器單元 20 3.3 PIC微處理器單元 28 3.4 脈波寬度調變單元 32 3.5 光耦合器單元(Photo Coupler) 34 3.6 EMI濾波器及輸出濾波器單元 35 第四章 模糊控制之充電方法 4.1 前言 38 4.2 模糊理論 38 4.3 模糊控制器 40 第五章 實驗結果 5.1 前言 46 5.2 充電程式流程 47 5.3 正負脈衝充電法 48 5.3 不同充電方法相同殘電量實驗結果比較 54 5.4 正負脈衝充電法對不同電量電池充電比較 57 第六章 結論與未來展望 6.1 結論 59 6.2 未來研究方向 60 參考文獻 62 圖目錄 圖1.1 充電器之架構 3 圖2.1 鉛酸電池的種類 5 圖2.2 密閉原理 6 圖2.3 充放電特性曲線 8 圖2.4 溫度與放電量曲線 8 圖2.5 循環使用次數與電池剩餘容量變化圖 9 圖2.6 定電流充電法 10 圖2.7 定電壓充電法 11 圖2.8 二階段充電法 11 圖2.9 脈衝充電法 12 圖2.10 正負脈衝充電法之充電區間圖 13 圖2.11 電池開路電壓與殘電量關係圖 14 圖2.12 電池等效模型 15 圖2.13 內阻與殘電量關係圖 15 圖2.14 電池放電特性曲線 17 圖3.1 充電器系統方塊圖 19 圖3.2 順向式電源轉換器基本電路 23 圖3.3 順向式電源轉換器於連續導通模式之狀態 25 圖3.4 順向式電源轉換器於連續導通與不連續導通模式之邊界 26 圖3.5 順向式電源轉換器於不連續導通模式之狀態 27 圖3.6 二開關式之順向轉換器 28 圖3.7 PIC12C672內部方塊圖 30 圖3.8 A/D工作流程圖 31 圖3.9 UC3845內部電路方塊圖 32 圖3.10 電流模式控制電路 34 圖3.11 H11L3的切換測試電路 35 圖3.12 輸入輸出波形圖 35 圖3.13 防制傳導性EMI之濾波器 36 圖3.14 輸出LC濾波器 37 圖4.1 模糊控制器方塊圖 39 圖4.2 模糊歸屬函數 41 圖4.3 模糊推論工廠-以最小推論法為例 44 圖4.5 重心解模糊化法 45 圖5.1 程式流程圖 47 圖5.2 模糊控制推論圖 48 圖5.3 正負脈衝充電初期電池電壓 49 圖5.4 正負脈衝充電初期電池電流 49 圖5.5 正負脈衝充電後期電池電壓 50 圖5.6 正負脈衝充電後期電池電流 51 圖5.7 10%PWM責任週期 52 圖5.8 10%PWM責任週期的充電電流 52 圖5.9 90%PWM責任週期 53 圖5.10 90%PWM責任週期的充電電流 53 圖5.11 電池電壓-時間關係圖 54 圖5.12 充電電流-時間關係圖 55 圖5.13 電池溫升比較圖 56 圖5.14 不同殘電量充電時電池電壓-時間關係圖 58 圖5.15 不同殘電量充電時充電電流-時間關係圖 58 表目錄 表6.1 三種充電方法比較 59
參考文獻	參考文獻 [1] J. P. Gun, J. N. Fiorina, M. Fraisse and H. Mabboux, “Increasing UPS battery life main failure modes, charging and monitoring solutions,” Proc. Int. Telecommunications Energy Conf., pp.389-396, 1997. [2] D. W. Novotny, “Introduction to Batteries,” Hawker Energy Products Inc, 1989. [3] 孫清華編譯，”可充電電池技術大全”，全華科技圖書1992。 [4] 李世興編譯，”電池活用手冊”，全華科技圖書，1990。 [5] C. C. Hua and M. Y. Lin, “A study of charging control of Lead-Acid battery for electric vehicles,” IEEE International Symposium on Industrial Electronics, vol. 1, pp.135-140, 2000. [6] A. Kaswamura and T. Yangagihara, “State of charge estimation of Sealed Lead-Acid batteries used for electric vehicles,” IEEE Power Electronics Specialists Conf. Rec., pp.583-587, 1998.梁適安，”交換式電源供給器之理論與實務設計”，全華科技圖書，1994。 [7] E. S. Kim, K. Y. Joe, and Y. B. Byun, “An improved soft switching forward DC/DC converter using energy recovery snubber,” IEEE Telecommunications Energy Conf., pp.46-49, 1997 [8] G. C. Chryssis, “High Frequency Switching Power Supplies: theory and design,” Second Edition, McGraw-Hill Inc, 1987. [9] 梁適安譯，高頻交換式電源供應器，全華科技圖書，1998年。 [10] A. I. Pressman, “Switching Power Supply Design”, New York: McGraw-Hill, 1991. [11] H. S. Chung, S. Y. Hui, and W. H. Wang, “A zero-current- switching PWM flyback converter with a simple auxiliary switch,” IEEE Trans. on Power Electronics, vol.14, pp.329-342, 1999. [12] L. Rossetto, and G. Spiazzi, “Design considerations on current-mode and voltage-mode control methods for half-bridge converters,” IEEE Applied Power Electronics Conf. and Exposition, vol.2, pp.983-989, 1997. [13] H. W. Whittington, B. W. Flynn, and D. E. Macpherson, “Switching Mode Power Supplies design and construction”, SRP Ltd., Exeter, 1997. [14] 王文俊編著，”認識fuzzy”，全華科技圖書，2001。 [15] 何信龍，李雪銀編著，”PIC16C7X 原理與實務”， 全華科技圖書，1998。 [16] S. Sato and A. Kawamura, “A new estimation method of state of charge using terminal voltage and internal resistance for Lead Acid battery,” IEEE Power Conversion Conf., vol.2, pp.565-570, 2002. [17] A. Fortan, S. Ollero, E. de la Cruz, and J. Sebastian, “Peak current mode control applied to the forward converter with active clamp,” IEEE Power Electronics Specialists Confe, vol.1, pp.45-51, 1998. [18] 梁適安，”交換式電源供給器之理論與實務設計”，全華科技圖書，1994。 [19] 孫宗瀛、楊英魁編著，”Fuzzy 控制理論、實作與應用”，全華科技圖書，1994。 [20] G. C. Bandara, R. Ivanov, and S. Gishin, “Intelligent Fuzzy controller for a Lead-Acid battery charger,” IEEE International Conf. on Systems, Man, and Cybernetics, vol.6, pp.185-189, 1999. [21] G. C. Hsieh, L. R. Chen, and K. S. Huang, “Fuzzy-controlled Li-Ion battery charge system with active state-of-charge controller,” IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol.48, no.3, pp.585-593, 2001. [22] A. H. Anbuky, P. E. Pascoe, “VRLA battery state-of-charge estimation in telecommunication power systems,” IEEE Trans. on Industrial Electronics, vol.47, no.3, pp. 565-573, 2000.
指導教授	徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)	審核日期	2002-7-19
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