臺灣博碩士論文加值系統

在環境污染與能源危機等議題逐漸被重視之情形下，電動車因具有低污染與高能源效率的特性，世界各國紛紛投入電動車輛的研究工作。鑑於近年來鋰電池爆炸案例層出不窮，相對於電動車使用之高容量充電電池若在快速充電時發生爆炸，後果將更為嚴重。本研究係提出泛用型電量控制方法，透過 PXI 儀控系統硬體及LabView 虛擬儀控軟體，建構出泛用型電量控制模擬系統，並且依照電池之額定容量、額定電壓等數據進行充電控制，以有效避免電池因過度充電而導致爆炸。透過本研究將電池健康狀況區分為正常電池、老化電池及異常電池等三類，以利電池使用者預先於充電結束時，及早得知電池健康情形，避免在使用過程中面臨電池電量不足之窘境，或是因持續使用異常電池，導致使用危安事件肇生。藉由實驗結果得知，本方法可搭配不同充電方法，並且因應不同類型之電池進行充電，具有應用範圍廣泛之成果，期能對世界各國推動建置電動車充電站之防爆機制有所幫助，進而促進電動車市場之發展。

When the subject of environment pollution and energy crisis is getting serious attention and due to electric vehicle has low pollution and high energy efficiency characteristic, various countries begin researching electric vehicle. Seeing that the case of explosion of lithium battery happen a lot, compare with the explosion of using high-capacity rechargeable battery in electric vehicle in rapid charge, the consequence will be more serious. This research is to propose universal electronic quantity control method and to construct a universal electronic quantity control simulation system by PXI instrumentation system and LabView virtual instrumentation software, in accordance with batteries rated capacity and rated voltage to control the charge, in order to avoid the explosion of over charge. Through this study, according to battery state of health can be divided into normal batteries, aging batteries, and abnormal batteries. Allow users to advance know the battery health status at the end of charging. To avoid facing the situation of low battery, or occurring dangerous events because using abnormal batteries continuously. By experimental results, the method can be used with different charging methods, and for different batteries charging, having a widespread range of applications of the contribution. The purpose is to help building up the mechanism of explosion proof when various countries start to construct the rechargeable station of electric vehicle, promoting the electric vehicle market.

中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 研究背景與動機 1
1.2 研究目的 4
1.3 研究範疇 4
第二章 文獻探討 5
2.1 電池分類 5
2.2 二次電池介紹 7
2.2.1 鉛酸電池 7
2.2.2 鎳鎘電池 9
2.2.3 鎳氫電池 11
2.2.4 鋰離子電池 14
2.3 二次電池充電方法 18
2.3.1 定電壓充電法 18
2.3.2 定電流充電法 19
2.3.3 定電流定電壓混合型充電法 20
2.4 二次電池產生爆炸原因之探討 22
2.5 過度充電產生之原因與防護作法 24
第三章 研究方法與實驗設計 27
3.1 泛用型電量控制方法 27
3.2 電池屬性說明 27
3.3 泛用型電量控制方法判別電池屬性方式 28
3.4 實驗架構 30
3.5 實驗硬體介紹 32
3.5.1 電源供應器 32
3.5.2 泛用型電量控制模擬系統 33
3.5.2.1 機箱 33
3.5.2.2 控制器 34
3.5.2.3 DAQ資料擷取模組 35
3.5.3 測試電池 36
3.5.3.1 鋰離子電池組 36
3.5.3.2 鎳氫電池組 37
3.5.3.3 鉛酸電池組 38
3.6 實驗步驟 39
3.6.1 正常(老化)電池充電測試 39
3.6.2 異常電池充電測試 39
第四章 實驗結果與討論 41
4.1 實驗結果 41
4.1.1 鋰離子電池組 41
4.1.1.1 正常電池 41
4.1.1.2 老化電池 42
4.1.1.3 異常電池 43
4.1.2 鉛酸電池組 44
4.1.2.1 正常電池 44
4.1.2.2 老化電池 45
4.1.2.3 異常電池 46
4.1.3 鎳氫電池組 47
4.1.3.1 正常電池 47
4.1.3.2 老化電池 48
4.1.3.3 異常電池 49
4.2 討論 50
4.3 未來應用情境 52
第五章 結論與未來方向 55
5.1 結論 55
5.2 未來方向 56
參考文獻 57

[1]蔡幼華，地球暖化，怎麼辦？：請看「京都議定書」的退燒妙方?，高雄、台北：高雄市環境保護局、新自然主義股份有限公司，2007，第32-55頁。
[2]台灣因應氣候變化綱要公約資訊網，京都議定書，http://www.tri.org.tw/unfccc/Unfccc/UNFCCC02.htm
[3]行政院環境保護署，溫室氣體排放統計，http://www.epa.gov.tw/ch/artshow.aspx?busin=12379&art=2009011715443552&path=12437
[4]拓墣產業研究所，從綠色車輛角度探究電動車發展契機，台北：拓墣科技股份有限公司，2009，第11-12頁。
[5]艾爾‧高爾，不願面對的真相，台北：商周出版社股份有限公司，2007，第281頁。
[6]曾柏尹、彭國光、周裕福、黃玫芳，「二次電池之電學特性與應用」，工業材料雜誌，第197期，2003，第110-123頁。
[7]張慧君，「電動車用電池市場發展現況與趨勢分析」，工業材料雜誌，第189期，2002，第82-91頁。
[8]陳金銘，「電動車動力鋰電池材料技術趨勢(上)」，工業材料雜誌，第290期，2011，第52-62頁。
[9]Gregory L. Plett, "High-performance battery-pack power estimation using a dynamic cell model," IEEE Trans. Veh. Technol., vol. 53, no. 5, 2004, pp. 1586-1593.
[10]孫清華，最新可充電電池技術大全，台北：全華科技圖書股份有限公司，2003，第10-12至10-13頁。
[11]陳金銘，「鋰離子二次電池技術現況與未來趨勢」，工業材料雜誌，第244期，2007，第129-138頁。
[12]汪繼強等譯，電池手冊，北京：化學工業出版社，2007，第106-107頁。
[13]方暘霖，電動代步車殘電檢測與續航力估測，碩士論文，國立嘉義大學生物機電工程學系研究所，嘉義，2007。
[14]王德志、范孝銓、李蘭寧，閥控密封鉛酸蓄電池，北京：中國鐵道出版社，2001，第1-3頁。
[15]汪繼強等譯，電池手冊，北京：化學工業出版社，2007，第457頁。
[16]朱松然，鉛蓄電池技術，北京：機械工業出版社，2002，第1-3頁。
[17]李世興，電池活用手冊，台北：全華科技圖書股份有限公司，1997，第83-84頁。
[18]孫清華，最新可充電電池技術大全，台北：全華科技圖書股份有限公司，2003，第7-2頁。
[19]陳高煌，「歐盟與產品或產業有關的環保政策及法規介紹」，貿易政策論叢，第十期，2008，第133-191頁。
[20]陳慧娟，鎳氫電池技術發展概況，金屬中心ITIS計畫產業評析專欄，2006，http://www.mirdc.org.tw/FileDownLoad/EpaperFile/2/9/MPNEWS/text/9601_2_itis03.pdf
[21]鎳氫電池網，http://www.ni-mh.cn/ziliao/zcjg.htm
[22]孫清華，最新可充電電池技術大全，台北：全華科技圖書股份有限公司，2003，第7-19、7-20頁。
[23]李世興，電池活用手冊，台北：全華科技圖書股份有限公司，1997，第98-100頁。
[24]吳宇平,萬春榮,江長印，鋰離子二次電池，北京：化學工業出版社，2002，第4-8頁。
[25]汪繼強等譯，電池手冊，北京：化學工業出版社，2007，第725-726頁。
[26]汪繼強等譯，電池手冊，北京：化學工業出版社，2007，第744-745頁。
[27]孫清華，最新可充電電池技術大全，台北：全華科技圖書股份有限公司，2003，第8-1至8-3頁。
[28]郁仁貽，電池的科學，台南：復文書局，2003，第101、106頁。
[29]李世興，電池活用手冊，台北：全華科技圖書股份有限公司，1997，第354-355頁。
[30]孫清華，最新可充電電池技術大全，台北：全華科技圖書股份有限公司，2003，第5-11至5-45頁。
[31]王慧娥譯，圖解電池入門，台北：世茂出版有限公司，2009，第180-193頁。
[32]自動化在線，蓄電池充電方法的研究，http://www.autooo.net/utf8-classid124-id48181.html
[33]李明駿，鉛酸電池之快速充電技術研究，碩士論文，國立中央大學電機工程研究所，桃園，2003。
[34]洪俊睿、謝登存，「電解液及隔離膜對鋰電池安全性的影響」，工業材料雜誌，第275期，2009，第66-76頁。
[35]廖世傑、林煜尊、林榮正、鄭佳容，「快速充電鋰電池負極材料技術」，工業材料雜誌，第267期，2009，第71-77頁。
[36]鄭錦淑、楊長榮、許榮木，「高安全性鋰電池材料」，工業材料雜誌，第275期，2009，第77-82頁。
[37]楊模樺，「從電動車系統產品應用的角度看鋰電池的安全問題」，工業材料雜誌，第275期，2009，第121-126頁。
[38]林振華、林振富，充電式鋰離子電池：材料與應用，台北：全華科技圖書股份有限公司，2001，第12-1至12-10頁。
[39]張金泉，「模擬在鋰離子電池熱失控機制研究的應用」，工業材料雜誌，第275期，2009，第55-65頁。
[40]藍信彰，鋰電池防爆技術已成熟，爆炸事件可漸平息，http://www.edan.com.tw/SiteShare/AP/CDownloadProductFile.php?ProductFn=faq11&ComDIR=org/ee/edancell
[41]李世興，電池活用手冊，台北：全華科技圖書股份有限公司，1997，第5-6頁。
[42]郁仁貽，電池的科學，台南：復文書局，2003，第92頁。
[43]王慧娥譯，圖解電池入門，台北：世茂出版有限公司，2009，第156-157頁。
[44]汪繼強等譯，電池手冊，北京：化學工業出版社，2007，第6-8頁。
[45]Jong I. Park, Seung H. Baek, Myong K. Jeong, and Suk J. Bae, "Dual features functional support vector machines for fault detection of rechargeable batteries," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part C: Applications and Reviews, vol. 39, no. 4, 2009, pp. 480-485.
[46]B. A. Johnson and R. E. White, "Characterization of commercially available lithium-ion batteries, " J. Power Sources, vol. 70, 1998, pp. 48-54.
[47]R. B. Wright and C. G. Motloch, "Cycle-life studies of advanced technology development program gen 1 lithium ion batteries," US Department of Energy, Washington, DC, 2001, Tech. Rep. US DOE/ID-10845. [Online]. Available: http://www.inl.gov/technicalpublications/Documents/3323029.pdf
[48]A. Affanni, A. Bellini, G. Franceschini, P. Guglielmi, and C. Tassoni, "Battery choice and management for new-generation electric vehicles," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 52, no. 5, 2005, pp. 1343–1349.
[49]Y.-S. Lee and G.-T. Cheng, "Quasi-resonant zero-current-switching bidirectional converter for battery equalization applications," IEEE Trans. Power Electron., vol. 21, no. 5, 2006, pp. 1213-1224.
[50]Y.-S. Lee and M.-W. Cheng, "Intelligent control battery equalization for series connected lithium-ion battery strings," IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 52, no. 5, 2005, pp. 1297-1307.
[51]B. T. Kuhn, G. E. Pitel, and P. T. Krein, "Electrical properties and equalization of lithium-ion cells in automotive applications," in Proc. IEEE Vehicle Power Propuls. Conf., Chicago, IL, 2005, pp. 55-59.
[52]A. Baughman and M. Ferdowsi, "Battery charge equalization-state of the art and future trends," in Proc. Future Transp. Technol. Conf., Chicago, IL, 2005, Doc. no. 2005-01-3474.
[53]S. W. Moore and P. J. Schneider, "A review of cell equalization methods for lithium-ion and lithium polymer battery systems," in Proc. SAE World Congr., Detroit, MI, 2001, Doc. no. 2001-01-0959.
[54]Michael G. Pecht, "Editorial Re-Thinking Reliability," IEEE Transactions on Components and Packaging Technologies, vol. 29, no. 4, 2006, pp. 893.
[55]Business Wire, "Aerovironment achieves electric vehicle fast charge milestone," 2007. [Online]. Available: http://www.businesswire.com/portal/site/google/index.jsp?ndmViewId=news_view&newsId=20070530005396
[56]Heat Transfer Service Network, "Medium duty, all-electric combination commercial and family vehicle travels over 186 miles in a single day," 2007. [Online]. Available: http://www.gohtsn.com/article_794.shtml
[57]孫清華，最新可充電電池技術大全，台北：全華科技圖書股份有限公司，2003，第4-40頁。
[58]朱延松，具能量回送與功因修正之正負脈衝電池充電器，碩士論文，國立成功大學電機工程學系，台南，2002。
[59]孫清華，最新可充電電池技術大全，台北：全華科技圖書股份有限公司，2003，第3-10頁。
[60]Agilent Technologies，Products，http://www.home.agilent.com/agilent/product.jspx?cc=TW&lc=cht&nid=-35684.384516&pageMode=OV
[61]National Instruments，Products，http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/zht/nid/208933
[62]National Instruments，Products，http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/zht/nid/207523
[63]National Instruments，Products，http://sine.ni.com/nips/cds/view/p/lang/zht/nid/209218
[64]TENERGY Company，Products，http://www.tenergybattery.com/index.php?page=shop.product_details&flypage=shop.flypage&product_id=125&category_id=7&manufacturer_id=0&option=com_virtuemart&Itemid=27
[65]Monstermarketplace，NiMH Rechargeable Batteries and Chargers，http://www.monstermarketplace.com/nimh-rechargeable-batteries-and-chargers/6v-tenergy-1400mah-nimh-hump-t-maxx-and-savage-receiver-battery-pack
[66]TENERGY Company，Products，http://www.tenergybattery.com/index.php?page=shop.product_details&flypage=shop.flypage&product_id=217&category_id=9&manufacturer_id=0&option=com_virtuemart&Itemid=27
[67]Hong Kong Batteries Manufactory Limited，Products，http://www.hk-batteries.com/index.do
[68]王慧娥譯，圖解電池入門，台北：世茂出版有限公司，2009，第190頁。
[69]汪繼強等譯，電池手冊，北京：化學工業出版社，2007，第579頁。