臺灣博碩士論文加值系統

有鑑於現今市售電動機車於使用及開發時之最大問題為電池續航力不足，為提升其續航力，本研究試以54V/24Ah鋰錳電池為主動力源，並加裝一200W質子交換膜式氫氧燃料電池作為輔助動力源，驅動1.5kW輪轂馬達，延續於實驗平台之雙電力增程系統研究，改裝一電動機車成為氫燃料電池複合電力增程機車，並搭配無線網路基地台，使平板電腦可以WiFi傳輸作為無線監控面板及儀表板。
本研究開發能量管理及行車控制系統，於改裝過程中改進了電池殘電量（State of Charge, SOC）的量測方式，並撰寫一電容量更新程式來防止因電池老化造成的量測失準。為使此機車更符合實際上路的需求，本研究於行車控制系統設計了許多配合實際行駛的程式，並以切換模式及限制加速性作為能量管理策略，降低電池在低電量時的輸出功率。實驗結果顯示，雙電力模式約可減少17%的電池功率輸出，而加速性限制約可降低12.82%的整體馬達功率消耗，使用車體動力計所作之實車測試，與實驗平台之差異約在2~5%，與道路測試之差異值則不超過1.5%。

According to current marketed electric scooter, the biggest problem is lack of cruising range. In the light of this, this study presents a hydrogen fuel cell hybrid range extended scooter, which consisted of 54V/24Ah Li-MnO2 battery and 200W hydrogen fuel cell. And use the wireless router to connect your tablet to make it through WiFi connection becomes monitor.
This study focus on energy management system, the conversion process improvements measurement method of battery capacity (State of Charge, SOC). And write a program which update battery capacity to prevent inaccurate measurements caused by battery aging. This study designed a control system to meet the needs of actual driving. And use multi-mode and acceleration limit as an energy management strategy to reduce power output while low SOC. The experimental results show the dual power mode can reduce about 17% of battery power output, and acceleration limit can reduce to approximately 12.82% of the motor power consumption.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 文獻回顧 3
1.2.1 質子交換膜氫燃料電池 3
1.2.2 二次電池殘電量估測 5
1.2.3 能量管理策略 7
1.2.4 行車曲線ECE-40 8
1.3 研究目的 9
第二章 能量管理系統 10
2.1 混成式二次電池殘電量估測法 10
2.1.1 負載電壓法取得對照表 11
2.1.2 開路電壓擷取與庫倫量測法 12
2.2 能量管理策略規劃 13
2.2.1 行車模式切換 14
2.2.2 限制能量輸出 15
2.2.3 根據SOC增加限制法 17
第三章 整車系統規劃與實現 18
3.1 硬體介紹 18
3.2 行車電腦子程式撰寫 22
3.2.1 電容量更新程式 23
3.2.2 氫燃料電池啟閉開關 24
3.3 無線監控面板 25
3.3.1 無線區域網路架設 25
3.3.2 無線儀錶板 26
3.3.3 網路變數設定 28
第四章 實驗結果與討論 29
4.1 測試環境簡介 29
4.1.1 車體動力計 29
4.1.2 自動控制電子把手訊號 30
4.2 殘電量量測實驗 31
4.3 行車模式切換實驗 33
4.3.1 實驗一 一般模式（雙電力模式） 33
4.3.2 實驗二　鋰錳電池模式及節能模式 35
4.3.3 實驗三　氫燃料電池模式 36
4.4 加速斜率限制法實驗 38
4.4.1 實驗一　車體動力計實驗與平台實驗之比較 39
4.4.2 實驗二　道路測試與車體動力計實驗之比較 42
第五章 結論與未來展望 45
5.1 結論 45
5.2 未來展望 47
參考文獻 48
符號彙編 49
作者簡介 50

1. 中華民國交通部，http://www.motc.gov.tw。
2. 吳維軒，「應用模糊邏輯於氫燃料電池與鋰錳電池之雙電力電動機車系統之能量管理研究」，碩士論文，台北科技大學車輛工程研究所，2013。
3. Johnson Matthey Plc,“PEMFC,” http://www.fuelcelltoday.com/technologies/pemfc.
4. A. Jossen, J. Garche, H. Doering, M. Goetz, W. Knaupp and L. Joerissen, "Hybrid systems with lead–acid battery and proton-exchange membrane fuel cell," Journal of Power Sources, 2005, pp. 395-401.
5. 張瓊仁，「鎳氫電池電容量」，國立中山大學電機工程系，2005。
6. V. Paladini, T. Donateo, D. Laforgia and A. d. Risi , “Super-capacitors fuel-cell hybrid electric vehicle optimization,” Energy Conversion and Management, pp. 3001–3008, 2007.
7.黃嘉賢、張舜長、周明正、劉鈞宇，「鋰電池殘電量偵測顯示器研製之應用於複合電動車輛」，車輛工程學刊， pp. 103-121，2009。
8.彭義淵，「類神經網路應用於鋰電池電容量評估與分析」，碩士論文，明新科技大學電機工程研究所，2011。
9. 薛彥鈞，「應用氫燃料電池之雙電力電動機車之整車行車控制」，碩士論文，台北科技大學車輛工程研究所，2013。
10.Amita Technologies, Inc
http://tw.commerce.com.tw/modules.php?modules=products&action=list&ID=E0321962
11.Horizon Fuel Cell Technologies, H-100 Fuel Cell Stack User Manual.
12. EVT輪轂馬達資料http://www.electricmotorsport.com/store/ems_ev_parts_motors_evt_3kw.php.
13.NI美商國家儀器，http://sine.ni.com/ds/app/doc/p/id/ds-204/lang/zht.
14.中華電信，http://www.cht.com.tw/personal/cht-wifi.html
15.C. Maa，「Android Data Dashboard for LabVIEW」，2012。http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2012/11/android-data-dashboard-for-labview.html
16.C. Maa，「建立 Network Shared Variables」，2012。http://coopermaa2nd.blogspot.tw/2012/11/network-shared-variables.html
17.S. D. &. Flowbenches., “SuperFlow Dynamometers,”http://www.superflow.com/Dynamometers/Chassis/cycle_dyn.php.