| 姓名 |
李乃誠(Nai-Cheng Li)
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畢業系所 |
光機電工程研究所 |
| 論文名稱 |
具有殘電及壽命監測之可堆疊串接之貯電系統
(Stackable Power Storage System with Residual Power and Life Monitoring)
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| 摘要(中) |
本論文要旨在於設計具有壽命監測以及殘電量測功能且能夠串聯堆疊之無人自走車電源系統。使用鋰離子電池作為儲電電池，並以並聯二顆為一組，串聯三組共六顆鋰電池的方式組成12V單組電池包，而電池包之間能夠串聯堆疊，提供12V倍率之電壓源，且每組電池包皆具有電池壽命監測之功能，同時亦完成電池電量管理、充電流程管理以及充供電調度之功能及規劃。
本電源系統中，壽命監測採用累積誤差法，配合充供電調度完成動態壽命量測，並利用開路電壓法配合庫倫積分法之混合式殘電量測法進行電量量測，且具有平衡放電控制技術延長鋰離子電池壽命，以及溫度、電流監測避免電池使用於危險狀態，而充電時依據鋰離子電池之電壓進行充電流程管理，具有過度充電、逆向充電保護，藉此確保鋰電池使用上的安全。
根據不同的電壓需求，本電源系統可藉由不同的配置方式串聯堆疊使用，且在本文最後的實驗設計中，設計壽命量測、供電管理、充電流程管理以及用電邏輯調度等實驗，並經過各實驗後，實驗結果符合預期結果。 |
| 摘要(英) |
The aim this paper is to proposed designing stackable power storage system of the Automated Guided Vehicle which monitors battery life and measures residual power. By using Li-ion battery as storage battery, single 12V battery package assembles by six Li-ion which is series and parallel. Between each battery packages can connect together, and provide power source of 12V magnification. In addition, each battery packages has the function of life monitoring. We also plan completely the function of battery’s capacity management, charging process measurement, and scheduling of charging and supplying.
In this power system, life monitoring can be established based on the method of cumulative error and scheduling of charging and supplying to complete dynamic measurement. Then using mixed type of residual power measurement which consisting of the method of open circuit voltage and the method of Coulomb Counting to measure capacity. Otherwise, the power system can extend battery life by discharging balance and monitoring temperature and current, and prevent it from dangerous state. When the power system is charging, it is managed by process measurement according to voltage of Li-ion batteries. Besides, it can be protected when overcharging and reverse charge and ensure safety of batteries.
Depending on various voltage requirement, the power system can satisfied by using different configuration. Therefore, the author designs experiments of life monitoring, power supply management, charge process management, and scheduling of charging to confirm the feasibility of this power system. Finally, we confirm result of experiments are same as anticipation. |
| 關鍵字(中) |
★ 壽命監測
★ 殘電量測
★ 串聯堆疊電源系統
★ 無人自走車
★ 鋰離子電 池
★ 電池電量管理
★ 充電流程管理
★ 充供電調度
★ 開路電壓法
★ 庫倫積分法
★ 平 衡放電組成 |
關鍵字(英) |
★ Life monitoring
★ Residual power measurement
★ Stackable power storage system
★ Automated Guided Vehicle
★ Li-ion battery
★ Battery’s capacity management
★ Charging process measurement
★ Scheduling of charging and supplying
★ Open circuit voltage
★ Coulomb Counting
★ Discharging balance |
| 論文目次 |
摘要 ii
Abstract iii
致謝 iv
目錄 v
圖目錄 ix
表目錄 xv
第 1 章 緒論 1
1.1 研究目的 1
1.2 動機及其文獻支持 2
1.3 問題及解決方案構想 4
1.3.1 電量管理電路 4
1.3.2 充電流程管理電路 4
1.3.3 電池盒充供電管理電路 4
1.4 論文架構 6
第 2 章 研究背景 7
2.1 理論基礎 7
2.1.1 二次電池特性介紹 7
2.1.2 鋰離子電池介紹 9
2.2 技術背景 14
2.2.1 殘電量測方式 14
2.2.2 電流量測方式 16
2.2.3 平衡放電方式 17
2.2.4 壽命量測方式 24
2.2.5 直流電源升降壓電路介紹 29
2.2.6 逆充保護電路介紹 45
第 3 章 系統設計 47
3.1 系統需求 47
3.1.1 電量管理電路 48
3.1.2 充電流程管理電路 49
3.1.3 電池盒充供電管理電路 50
3.2 功能方塊 51
3.2.1 電量管理電路功能方塊 51
3.2.2 充電管理電路功能方塊 52
3.2.3 電源控制次系統功能方塊 54
3.3 狀態機械 56
3.3.1 電源行動控制狀態機(同充電夾爪控制) 56
3.3.2 電池盒充供電管理狀態機 58
3.3.3 A/B單組電池盒殘電量測狀態機 61
3.3.4 A/B單組電池盒異常偵測狀態機 62
3.3.5 A/B電池盒壽命量測狀態機 63
3.3.6 充電流程管理狀態機 64
3.3.7 充電管理保護狀態機 66
3.3.8 單組電池包電量狀態機 67
3.3.9 單組電池包異常偵測狀態機 68
3.3.10 單組電池包壽命量測狀態機 69
3.3.11 平衡放電狀態機 70
3.4 具體實現 71
3.4.1 電路實現 71
3.4.2 機構實現 94
第 4 章 性能實驗與數據分析 102
4.1 電池壽命(SOH，State Of Health)測試實驗 102
4.1.1 實驗目的 102
4.1.2 實驗器材 102
4.1.3 實驗步驟 102
4.1.4 實驗數據 104
4.1.5 實驗討論 108
4.2 供電-電壓及電量量測實驗 110
4.2.1 實驗目的 110
4.2.2 實驗器材 110
4.2.3 實驗步驟 110
4.2.4 實驗數據 111
4.2.5 實驗討論 113
4.3 平衡放電功能實驗 114
4.3.1 實驗目的 114
4.3.2 實驗器材 114
4.3.3 實驗步驟 114
4.3.4 實驗數據 115
4.3.5 實驗討論 115
4.4 充電-電壓電流電量量測實驗 116
4.4.1 實驗目的 116
4.4.2 實驗器材 116
4.4.3 實驗步驟 116
4.4.4 實驗數據 117
4.4.5 實驗討論 118
4.5 充電-轉換效率量測實驗 119
4.5.1 實驗目的 119
4.5.2 實驗器材 119
4.5.3 實驗步驟 119
4.5.4 實驗數據 120
4.5.5 實驗討論 121
4.6 充電-漣波量測實驗 122
4.6.1 實驗目的 122
4.6.2 實驗器材 122
4.6.3 實驗步驟 122
4.6.4 實驗數據 123
4.6.5 實驗討論 123
4.7 用電調度邏輯測試實驗 124
4.7.1 實驗目的 124
4.7.2 實驗器材 124
4.7.3 實驗步驟 124
4.7.4 實驗數據 125
4.7.5 實驗討論 126
第 5 章 結論 128
5.1 本文貢獻 128
5.2 未來可能研究 128
參考文獻 130 |
| 參考文獻 |
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| 指導教授 |
江士標
|
審核日期 |
2018-7-23 |
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