中文摘要................................................ Ⅰ 英文摘要................................................ Ⅱ 目 錄................................................ Ⅲ 圖 目 錄................................................ Ⅵ 表 目 錄................................................ Ⅸ 第一章 緒論............................................ 1 1.1研究動機......................................... 1 1.2研究目標......................................... 2 1.3內容大綱......................................... 3 第二章 鉛酸電池的構造及特性............................ 4 2.1鉛酸電池的組成結構............................... 4 2.2鉛酸電池的基本原理............................... 7 2.2.1壽命特性................................... 9 2.2.2充電特性................................... 10 2.2.3放電特性................................... 12 2.3鉛酸電池的等效電路............................... 14 2.4鉛酸電池的保存方式............................... 16 第三章 鉛酸電池的充電方式.............................. 17 3.1定電流(C.C.)充電法............................... 17 3.2定電壓(C.V.)充電法............................... 18 3.3混合型(C.C./C.V.)充電法.......................... 19 3.4半定電流充電法................................... 20 3.5脈衝充電法....................................... 20 3.6正負脈衝充電法................................... 21 第四章 鉛酸電池的狀態估測.............................. 23 4.1內阻的估測方式................................... 23 4.1.1電壓求取法................................. 23 4.1.2定電壓源求取法............................. 24 4.1.3定電流源求取法............................. 25 4.1.4類似定電流源求取法......................... 26 4.1.5等效內阻求取法............................. 26 4.2殘電量的估測方法................................. 27 4.2.1內阻測定法................................. 28 4.2.2比重計法................................... 28 4.2.3開路電壓法................................. 29 4.2.4庫倫量測法................................. 29 4.2.5模糊量測法................................. 30 第五章 充電系統的設計與規劃............................ 40 5.1交換式電源供應器................................. 41 5.1.1連續導通模式之穩態分析..................... 43 5.1.2連續導通模式與不連續導通模式之邊界條件..... 45 5.1.3不連續導通模式之穩態分析................... 46 5.2高頻變壓器設計................................... 48 5.3量測與介面電路................................... 52 5.3.1電壓量測電路............................... 52 5.3.2電流量測電路............................... 52 5.3.3溫度量測電路............................... 53 5.3.4 RS-232介面電路............................ 54 5.4控制架構......................................... 56 第六章 實驗結果........................................ 62 6.1程式流程......................................... 62 6.2充電波型......................................... 64 第七章 結論與未來研究方向.............................. 68 參考文獻................................................ 70 作者簡介................................................ 73 圖 目 錄 圖1.1 鉛酸電池適用範圍 2 圖2.1 CSB電池產品圖 4 圖2.2 密閉原理圖 8 圖2.3 循環使用壽命 9 圖2.4 浮充使用壽命 10 圖2.5 定電壓14.7V(2.45V/Cell)下循環使用的充電特性 11 圖2.6 定電壓13.65V(2.275V/Cell)下浮充使用的充電特性 12 圖2.7 不同放電率下放電特性 13 圖2.8 過放電及靜置放電後之充電特性 14 圖2.9 鉛酸電池等效電路 15 圖2.10 鉛酸電池等效簡化電路 15 圖2.11 容量保持特性、補充電和儲存條件 16 圖3.1 定電流充電特性 18 圖3.2 兩階段式充電特性 19 圖3.3 半定電流充電特性 20 圖3.4 脈衝充電法波形 21 圖3.5 正負脈衝充電波型 21 圖4.1 電壓求取法 24 圖4.2 定電壓源求取法 25 圖4.3 定電流源求取法 25 圖4.4 類似定電流求取法 26 圖4.5 等效內阻求取法 27 圖4.6 開路電壓與剩餘容量關係圖 29 圖4.7 殘電量100%時放電電壓波形 31 圖4.8 殘電量80%時放電電壓波形 32 圖4.9 殘電量60%時放電電壓波形 32 圖4.10 殘電量40%時放電電壓波形 33 圖4.11 殘電量20%時放電電壓波形 33 圖4.12 模糊殘電量估測器 34 圖4.13 電壓歸屬函數 35 圖4.14 電壓變化率歸屬函數 35 圖4.15 殘電量歸屬函數 35 圖4.16 觸發之模糊規則與適合度 38 圖4.17 模糊集合 38 圖5.1 實驗架構圖 40 圖5.2 返馳式電源轉換器 41 圖5.3 返馳式轉換器之導通等效圖 42 圖5.4 返馳式轉換器之截止等效圖 42 圖5.5 連續導通模式/不連續導通模式邊界情況之電流波形 45 圖5.6 不連續導通模式狀態與電流波型 46 圖5.7 電壓量測電路 52 圖5.8 電流量測電路 53 圖5.9 溫度量測電路 54 圖5.10 RS-232介面電路圖 55 圖5.11 控制程式視窗 55 圖5.12 控制架構圖 56 圖5.13 殘電量20%定功率充電電壓與電流 57 圖5.14 殘電量20%充電的等效內阻變化曲線 57 圖5.15 殘電量40%定功率充電電壓與電流 58 圖5.16 殘電量40%充電的等效內阻變化曲線 58 圖5.17 殘電量60%定功率充電電壓與電流 59 圖5.18 殘電量60%充電的等效內阻變化曲線 59 圖5.19 殘電量80%定功率充電電壓與電流 60 圖5.20 殘電量80%充電的等效內阻變化曲線 60 圖6.1 程式流程圖 63 圖6.2 定電流充電法波型 64 圖6.3 定電壓充電法波型 64 圖6.4 定功率充電法波型 65 圖6.5 殘電量20%快速充電波型 66 圖6.6 殘電量40%快速充電波型 66 圖6.7 殘電量60%快速充電波型 67 圖6.8 殘電量80%快速充電波型 67 圖7.1 應用於太陽能與燃料電池之電量調節器 69 表 目 錄 表2-1 最大充電電壓及最大充電電流 11 表2-2 放電電流與放電終止電壓限制 13 表2-3 儲存溫度與建議補充電間隔 16 表4-1 模糊規則表 37