臺灣博碩士論文加值系統

本論文旨在設計一個可調式正負脈衝充電管理系統，此系統電路以Mircochip公司製作的PIC18F4520為控制核心，以單顆12V、1.3AH電池為例，充電時可以設定充電電流的大小，並以正負脈衝的方式充電，因此，能夠掌握充電時程，同時有效減少電池內部氣泡與壓力的產生。在電池電壓達到過充電壓時，系統會自動轉換為維持電流模式進行小電流的充電，維持電流模式係以20%之PWM周期進行脈衝電流充電且帶有定電壓模式，確保電池電壓位於浮充電壓範圍內，即可使鉛酸電池容量可以維持在80%容量以上。

This study develops an adjustable-current reflex battery charging system. PIC18F4520 is used as a control core, and 12V, 1.3AH single battery is applied as a case study. The charging current can be adjusted using a constant value, based on reflex charging mechanism. Therefore, the battery temperature can be effectively restrained when it is in the charging process. Also, the charging current can thus increase to reduce the charging time. Once the battery voltage reaches the overcharge point, it can soon switch to the floating charging stage with a minimal current, where 20% duty cycle of PWM based on a constant voltage is used to implement reflex charging. The experimental results revealed that the proposed scheme has promised the battery achieving 80% fully charged capacity in a short period.

中文摘要 I
英文摘要 II
審定書 III
誌　謝 IV
目 錄 V
圖目錄 VII
表目錄 IX
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 電池壽命特性 2
1.3 文獻回顧 5
1.4 論文架構 11
第二章 系統架構 12
2.1 充電系統架構 12
2.1.1 電源供應模組 13
2.1.2 微控制器PIC18F4520 15
2.1.3 電壓偵測電路 17
2.1.4 充電迴路切換電路 18
2.1.5 定電壓電路 21
2.1.6 電能儲存裝置(鉛酸電池) 22
第三章 鉛酸電池充電電路系統參數分析 25
3.1 充電狀態分析 25
3.2 最大充電電流( ) 31
3.3 維持電流( ) 32
3.4 電壓訊號參數分析 33
3.4.1 電池置入電壓( ) 34
3.4.2 過充電壓( ) 35
3.4.3 浮充電壓( ) 36
第四章 實驗結果 38
4.1 資料擷取端 39
4.2 正負脈衝電流訊號分析 42
4.3 正負脈衝電流訊號頻率對於充電的影響比較 44
4.4 充電電流大小對於充電的影響比較 47
第五章 結論與未來展望 51
5.1 結論 51
5.2 未來展望 52
參考文獻 53

[1] 賴信有，“具自動回授之大型鉛酸電池恆定大電流快速充電系統”，勤益科技大學，碩士論文，2012年。
[2] 黃聖欽，“具準確電量估測之鉛酸電池快速充電系統”，中央大學，碩士論文，2004年。
[3] 李明駿，“鉛酸電池之快速充電技術研究”，中央大學，碩士論文，2003年。
[4] 曾裕傑，“鉛蓄電池充電特性與檢測之研究”，中原大學，碩士論文，2001年。
[5] 詹朝淵，“大型鉛酸電池充電控制與即時檢測系統之設計”，勤益科技大學，碩士論文，2014年。
[6] 陳伯任，“具有電量估測功能之鉛酸電池充電器研製”，聖約翰科技大學，碩士論文，2010年。
[7] 陳嘉斌，“ 電動車電池充放電特性之研究”，國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文，1999年。
[8] 黃俊盛，“電動車用鉛酸電池快速充電策略之研究”，國立彰化師範大學工業教育學系碩士論文，2001年。
[9] 蔡明恩，“緊急照明燈自動檢測軟體系統之開發”，國立勤益科技大學，碩士論文，2013年。
[10] 朱延松，“具能量回送與功因修正之正負脈衝電池充電器”，國立成功大學，碩士論文，2002年。
[11] 巫翔凱，“具有功率因數修正功能之CC-CC/CC-CV可選擇兩段式充電器”，台北科技大學，碩士論文，2008年。
[12] 曾百由，“微處理器原理與應用-C語言與PIC18微控制器”，五南圖書出版，2012年。
[13] 孫清華編譯，“可充電電池技術大全”，全華科技圖書。
[14] 劉晃瑋，“廣隆光電經營實績與未來展望”，廣隆光電，2013年。
[15] B. Dickinson and J. Gill, “Issues and benefits with fast charging industrial batteries”, The 15th Annual Battery Conference on Applications and Advances, pp.223-229, 1999.
[16] C. C. Hua and M. Y. Lin, “A study of charging control of lead-acid
battery for electric vehicles”, in Proc. Ind. Electron., Vol.1, pp. 135-140, 2000.
[17] Chunling Xie and Conghui Zhang, “Research on the Ship Electric Propulsion System Network Power Quality with Flywheel Energy Storage”, Power and Energy Engineering Conference (APPEEC), 2010 Asia-Pacific, pp.1-3, 2010.
[18] E. M. Valeriote, T. G. Chang, and D. M. Jochim, “Fast charging of lead - acid batteries”, The 9th Annual Battery Conference on Applications and Advances, pp.33-38, 1994.
[19] Hong-Sun Park, Chong-Eun Kim, Chol-Ho Kim, Gun-Woo Moon, and Joong-Hui Lee, “A Modularized Charge Equalizer for an HEV Lithium-Ion Battery String”, IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol.48, pp.1464-1476, 2009.
[20] Koyanagi, F., and Uriu, Y., “A strategy of load leveling by charging and discharging time control of electric vehicles”, IEEE Transactions on Power Systems, Vol. 13 pp.1179-1184, 1998.
[21] Kung Long Batteries Industrial, “WP1.2-12 12Volt 1.2Ah Lead Acid Battery ”, Datasheet.
[22] Kung Long Batteries Industrial, “WP2.9-12TR 12Volt 2.9Ah Lead Acid Battery”, Datasheet.
[23] Moura, S.J., Fathy, H.K., Callaway, D.S., and Stein, J.L., “A Stochastic Optimal Control Approach for Power Management in Plug-In Hybrid Electric Vehicles”, IEEE Transactions on Control Systems Technology, Vol. 19, pp.545 - 555, 2011.
[24] Mean Well, “150W Single Output Switching Power Supply", Datasheet.
[25] Takagi, M., Iwafune, Y., Yamaji, K., Yamamoto, H., Okano, K., Hiwatari, R., and Ikeya, T., “Electricity pricing for PHEV bottom charge in daily load curve based on variation method”, Innovative Smart Grid Technologies (ISGT), 2012 IEEE PES, pp.1-6, 2012.
[26] Texas Instruments, “TL431 Precision Programmable Reference”, www.ti.com.
[27] Texas Instruments, “LM117/LM317A/LM317-N Three-Terminal Adjustable Regulator”, Datasheet.
[28] Yijia Cao, Shengwei Tang, Canbing Li, Peng Zhang, Yi Tan, Zhikun Zhang, and Junxiong Li, “An Optimized EV Charging Model Considering TOU Price and SOC Curve”, IEEE Transactions on Smart Grid, Vol. 3, pp. 388-393, 2012.