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研究生:賴南宏
研究生(外文):Nan-hung Lai
論文名稱:可攜式儲能裝置之應用設計
論文名稱(外文):The Application Design of the Portable Backup Power Device
指導教授:陳 文 淵
指導教授(外文):Wen-Yuan Chen
學位類別:碩士
校院名稱:國立勤益科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2011
畢業學年度:99
語文別:中文
論文頁數:92
中文關鍵詞:鋰離子電池充電迴路架構MCU邏輯控制單元放電升壓迴路鋰電池保護單元庫侖檢測法檢測殘餘容量
外文關鍵詞:Lithium ion batterycharging circuit architectureMCU logic control unitDischarge boost looplithium batteries protection unitCoulometric detection method
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本論文提出一種便於攜帶的移動式備用電源,當手機電池沒電,且須對外通信情形下,可利用此裝置對手機充電。此裝置利用鋰離子電池當作能量來源,因為鋰離子電池具高能量密度、內阻低、循環次數長、低自放電率。在可攜式電源架構中[1],主要分為四個部份,包括了充電迴路架構、MCU邏輯控制單元、放電升壓迴路、鋰電池保護單元。有鑒於傳統容量計數顯示方式都是使用電壓偵測法,由於較大負載會影響電池容量的精確度。改善容量精確度的方法是先求得鋰電池輕載與重載之放電曲線參數,取殘餘容量對應之電壓製作成表,放電時MCU判定輕重載,依查表方式估算殘餘容量,但是容量精度仍嫌不足。若是利用Gas gauge容量計數IC,利用庫侖檢測法即可達到精確殘餘容量顯示目的。最後依據實驗結果,驗證系統的性能與庫侖檢測法檢測殘餘容量的可行性。
This paper presents a mobile portable backup power. When the phone battery is dead, and external communications to be the case, it can be used to charge their cell phones. The portable backup power use lithium ion batteries as a source of energy because it has high energy density, low internal resistance, the number of long cycle times, low self-discharge rate advantages. In the portable power structure, it is divided into four parts, including the charging circuit architecture, MCU logic control unit, the discharge Boost loop, lithium battery protection unit. Counting battery energy is usually use voltage detection method. However, due to heave load could affected the accuracy of the battery.
In this study, we based on the battery discharge curve produced look up table. Then according to the measurement voltage, the remaining battery power is obtained by look up table. if the accuracy of the battery power is still inadequate, we can use the Gas gauge IC which is the coulometric detection method to improve the accuracy. From the experiment results, it is demonstrate that our scheme is effective method.
中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
誌謝 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅵ
表目錄 Ⅸ
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的與方法 2
1.3 相關文獻探討 3
1.4 論文大綱 6
第二章 相關原理介紹 7
2.1 二次電池介紹 7
2.1.1 鉛酸電池 8
2.1.2 鎳鎘電池 12
2.1.3 鎳氫電池 15
2.1.4 鋰離子電池 19
2.1.5 鋰電池結構與充放電特性 20
2.1.6 二次電池比較 25
2.2 二次電池充電方式介紹 26
2.2.1 定電流(Constant Current,CC)充電法 26
2.2.2 定電壓(Constant Voltage,CV)充電法 27
2.2.3 定電流定電壓混合型(CC/CV)充電法 28
2.2.4 脈衝式充電法(Pulse Charging) 29
2.2.5 正負脈衝充電法(Reflex TM Charging) 30
2.3 無隔離DC-DC轉換器原理 31
2.3.1 降壓式(Buck)轉換器 32
2.3.2 升壓式(Boost)轉換器 37
2.3.3 升壓-降壓式(Buck-Boost)轉換器 42
2.3.4 邱克(Cuk)轉換器 47
第三章 系統結構 50
3.1 主充電系統 54
3.1.1 電池充電電路 54
3.1.2 By-Pass電路 57
3.2 升壓電路系統 58
3.3 電源監控系統 61
3.3.1 MCU邏輯運算控制單元 61
3.3.2 Gas gauge電池容量監測電路 66
3.3.3 輸出電流偵測電路 68
第四章 實驗結果 70
4.1 環境設定 70
4.2 電池容量估測與放電效率 71
4.3 與其他系統比較 76
第五章 結論 77
參考文獻 78

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pp.5-50,民國91年5月。
[2] Support of Multiple Li-Ion Chemistries With Impedance Track™ Gas Gauges
http://focus.ti.com/lit/an/slua372r/slua372r.pdf
[3] 劉彥余,「最佳化鋰電池充電法則研究與充電電路實現」,國立台灣科技大學,碩士論文,pp.1-56,民國97年1月。
[4] 王昱權,「PWM/PFM雙模式排程鋰電池充電控制器之設計」,私立朝陽科技大學,碩士論文,pp.1-97,民國97年7月。
[5] 趙介雷,「鋰電池特性之研究與其充電器之設計」,私立大葉大學,碩士論文,pp.5-44,民國93年6月。
[6] 趙格汎,「切換式電源轉換器之控制器設計」,私立逢甲大學,碩士論文,pp.1-52,民國97年12月。
[7] 廖士傑,「低電流,脈衝-頻率調變轉換器」,私立逢甲大學,碩士論文,pp.1-61,民國93年6月。
[8] 賴世榮,「智慧型鋰離子電池殘存電量估測之研究」,國立中山大學,碩士論文,pp.1-89,民國93年10月。
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http://www.centurybatteries.com.au/index.php/component/docman/doc_download/47-yuasa-np-application-guide
[10] Nickel-cadmium battery - Wikipedia, thefree encyclopedia
http://en.wikipedia.org/wiki/Nickel-cadmium_battery
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[12] J.Heydecke, H.A. Kiehne(VARTA),”Portable NiCd and NiMH Batteries for Telecom Applications”, Eighteenth International Telecommunications Energy Conference(INTELCE), pp.14- 34,1995.
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[17] 孫清華,「最新可充電電池技術大全」,全華科技圖書股份有限公司,pp. 16-53,民國93年。
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[24] 陳連春,「電源電路設計要領」,建興出版社,pp. 3-66,民國89年。

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