具準確電量估測之鉛酸電池快速充電系統

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黃聖欽(Sheng-Qin Huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

具準確電量估測之鉛酸電池快速充電系統
(Accurate Estimating the State of Charge for Rapid Charge System for Lead-Acid Battery)

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摘要(中)

本論文設計一個以Microchip-PIC單晶片為基礎的鉛酸電池快速充電系統，並且採用正負脈衝的充電方式對電池充電。為了進行快速且有效的充電，有別於以往固定脈衝充電時間之方式，本論文則根據電池內部的內阻變化來調整充電脈衝的時間長短，將可使得充電過程更有效率。因此本論文提出內阻的估測方法，在內阻到達上限值時進行放電，避免電池充電時的溫昇現象。
另外為了評估充電時電池之狀態，提出了模糊電量估測器，在正負脈衝的充電過程中，由電池的電壓變化，精確估測出電池的電量；除了能即時的知道電池電量外，更可以適時的給予適當的充電電流，以保護電池，延長其壽命。
為了便於觀測實驗結果，本論文以Visual Basic設計一視窗程式進行監控，並顯示電池的電流、電壓與溫度變化。

摘要(英)

This thesis presents a PIC-based rapid charger of a Lead-Acid battery. The charger applies Reflex method for battery charge. However, different from existing methods with fixed charging interval, this thesis proposes a more flexible design with variable charging time according to the internal resistance of the battery. Therefore, this thesis firstly proposes an estimating method of the internal resistance of Lead-Acid battery. To prevent the temperature rising of the battery from charging, the charger will discharge when the internal resistance reaches a threshold value.
Moreover, for estimating the state of charge accurately, a fuzzy estimator is proposed by observing the voltage variation of the charging state of the battery. With the estimator, not only the capacity of battery can be obtained immediately, but also the suitable charging current can be controlled to protect the battery, which can lengthen the battery life.
For the purpose of observing the experimental process, a window display, which shows current, voltage, remaining Coulomb, and
temperature, is designed by using Visual Basic.

關鍵字(中)

★ 鉛酸電池
★ 正負脈衝充電法
★ 內阻
★ 殘電量

關鍵字(英)

★ Lead-Acid battery
★ Reflex charger
★ internal resi

論文目次

中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 VII
表目錄 X
第一章緒論 01
1.1研究動機 01
1.2研究目標 02
1.3內容大綱 03
第二章鉛酸電池簡介 04
2.1電池的組成結構 05
2.2電池特性 07
2.2.1充電特性 10
2.2.2放電特性 12
2.2.3壽命特性 14
2.3電池的等效電路 16
2.4電池的保存方試 18
2.5電池的充電方式 19
2.5.1定電壓( C.V. )充電法 19
2.5.2定電流( C.C. )充電法 20
2.5.3混合型(C.C./C.V.)充電法 20
2.5.4脈衝式充電法 21
2.5.5正負脈衝充電法 22
第三章電池的狀態估測 24
3.1電池的內阻估測方式 24
3.1.1電壓求取法 25
3.1.2定電壓源求取法 25
3.1.3定電流源求取法 26
3.1.4類似定電流源求取法 27
3.1.5等效內阻求取法 27
3.2電池的殘電量估測方式 28
3.2.1比重計法 29
3.2.2開路電壓法 30
3.3.3內阻測定法 31
3.2.4庫倫量測法 31
3.3模糊理論量測法 32
3.3.1模糊化與歸屬函數 35
3.3.2模糊知識庫與模糊推論工廠 37
3.3.3解模糊化 41
第四章充電系統的設計與實現 43
4.1系統硬體設計 43
4.1.1順向式電源轉換器 44
4.1.1.1連續導通模式(CCM )之穩態分析 47
4.1.1.2不連續導通模式之穩態分析 49
4.1.2量測與介面電路 52
4.1.2.1電壓量測電路 52
4.1.2.2電流量測電路 53
4.1.2.3溫度量測電路 54
4.1.2.4 RS-232 介面電路 55
4.1.3控制架構 57
4.2系統軟體流程規畫 59
4.3實驗結果 61
4.3.1實驗結果I 61
4.3.1.1充電實驗 61
4.3.1.2放電實驗 66
4.3.3實驗結果II 73
4.3.4實驗結果III 75
第五章結論與未來研究方向 80
參考文獻 82
作者簡介 85

參考文獻

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指導教授

徐國鎧(Kuo-Kai Shyu)

審核日期

2004-7-13

推文