臺灣博碩士論文加值系統

南台科技大學多年來致力於太陽能應用研究，也投入太陽能車研發製造，以一年多時間，完成Phoenix Ⅱ太陽能車製作，並於參加2007年World Solar Challenge比賽獲得挑戰組第五名佳績。Phoenix Ⅱ之設計以參加太陽能車比賽為目的，因此本研究主要針對使用於Phoenix Ⅱ的鋰電池之性能與能量管理系統加以研究探討；在蓄電池方面，針對不同充放電特性與蓄電池殘存電量加以研究探討，並建立資料庫以提供能量管理所使用；在能量管理方面，利用研華ADAM 4017+擷取卡和ADAM 6501行車電腦並利用RF Modem，將太陽能車的能量使用量資料傳輸至主控車上。利用庫侖法與電池資料庫計算出蓄電池殘存電量，以提供太陽能車的及時能量耗損狀況與最佳行駛速度建議值。

Southern Taiwan University (S.T.U.T) has been developing the application of solar energy for many years , and also devoted to solar car manufacturing. PHOENIX II solar car was finished after one year hard work, it participated 2007 World Solar Challenge and eventually won the fifth position in challenge class. PHOENIX II was purpose-made for solar car racing, therefore, this study focused on investigating its lithium battery performance and installed energy management system. Concerning about the battery, characteristics of different charging/discharging conditions and state of charge (SOC) were studied, data were collected to build up a database for the energy management system. In the energy management aspect, an ADVANTECH ADAM 4017+ DAQ module and ADAM 6501 communication controller were used, through a RF Modem the energy data were delivered to a control vehicle in the rear. Coulomb method and derived database were adopted to calculate battery SOC, which provided the real time residual energy condition and optimal driving speed suggestion for the solar car.

摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目次 IV
表目錄 V
圖目錄 VI
表目錄
第一章 序論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與目的 2
1.3 論文架構 3
第二章 理論分析與文獻回顧 5
2.1 WSC比賽規則與簡介 5
2.2 太陽能晶片原理與發電量計算 5
2.2.1 太陽能晶片原理 5
2.2.2 太陽能晶片種類與原理介紹 6
2.2.3 GaAs太陽能晶片 6
2.2.4 太陽能晶片發電量計算 8
2.3 太陽能車耗能計算 9
2.3.1 車重參數 9
2.3.2 滾動阻抗 9
2.3.3 空氣阻抗 10
2.3.4 爬坡阻抗 10
2.3.5 加速阻抗 10
2.3.6 太陽能車行駛時耗能計算 11
2.4 二次鋰電池相關原理介紹與分析 11
2.4.1 鋰離子電池構造與化學原理 12
2.4.2 鋰離子電池陰極材料 13
2.4.3 鋰離子電池陽極材料 14
2.4.4 鋰離子電池高分子電解質 15
2.5 文獻回顧 15
2.5.1 混合動力車輛型式 15
2.5.2 太陽能車能量管理 16
2.5.2.1 正向式能量管理 16
2.5.2.2 反向式能量管理 18
2.5.2.3 其他 19
2.5.3 鋰電池與殘存電量關係技術之研究 19
第三章 太陽能車的製作與能量管理系統設計 22
3.1 太陽能車車身結構 22
3.2 太陽能車電力系統設計 24
3.3 太陽能車能量管理系統模組設計 29
3.3.1 資料擷取設計 31
3.3.2 LCD儀表板設計 34
3.3.3 行車電腦與主控車電腦程式運算流程 35
3.3.3.1 電池SOC計算 35
第四章 鋰電池測試實驗 37
4.1 實驗儀器 37
4.2 測試電池相關規格 37
4.3 實驗項目與步驟 38
4.3.1 CNS國家標準 38
4.3.2 電池的檢測項目與流程說明 40
第五章 結果與討論 46
5.1 太陽能車能量管理系統模組效能分析 46
5.1.1 電流訊號擷取與儀表放大器測試 46
5.1.2 蓄電池電壓訊號擷取測試 48
5.1.3 行車電腦系統與主控車電腦資料分析與討論 49
5.1.3.1 電流訊號再處鋰 49
5.1.3.2 電池SOC之初始電容量 51
5.1.3.3 太陽能晶片對鋰電池組的充電效率 51
5.1.3.4 Phoenix II測試資料分析 53
5.1.3.5 2007 WSC比賽資料分析 54
5.2 鋰電池的測試結果 57
5.2.1 鋰錳電池測試結果 57
5.2.1.1 額定電容量測試結果 57
5.2.1.2 高率(high rate)放電測試結果 58
5.2.2 鋰鈷電池測試結果 59
5.2.2.1 額定電容量測試結果 60
5.2.2.2 高率(high rate)放電測試結果 62
5.2.2.3 不同負載下放電測試結果 64
5.2.2.4 變動負載放電測試結果 65
5.2.2.5 不同環境溫度下放電測試結果 66
5.2.2.6 1C定電流充放電測試結果 68
5.2.2.7 電池過充測試結果 69
5.2.2.8 電池SOC測試結果 70
5.2.3 鋰電池組測試結果 72
5.2.3.1 鋰電池檢測結果 74
第六章 結論與未來研究方向 75
6.1 成果總結 75
6.2 未來研究方向 76
參考文獻 77

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