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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:吳秉宸
研究生(外文):Wu, Bingchen
論文名稱:輕型電動載具電池管理系統之研究
論文名稱(外文):The Battery Management System Of Light Electric Vehicle
指導教授:張舜長
指導教授(外文):Chang, ShunChang
口試委員:張義芳洪翊軒張舜長
口試委員(外文):Jhang, YiFangHung, YiHsuanChang, ShunChang
口試日期:2012-07-13
學位類別:碩士
校院名稱:大葉大學
系所名稱:機械與自動化工程學系
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:113
中文關鍵詞:輕型電動載具電池管理系統被動式電量平衡
外文關鍵詞:Light electric vehiclesBattery Management SystemPassive balance
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本文探討輕型電動載具特性與電池管理系統規劃設計,規劃電池組狀態監控與電池保護機制設立,避免電池壽命縮短,降低電池使用效率,避免影響到電動載具行駛時的電力可靠度。本研究使用殘餘電量估算、被動式電池等化平衡電路、電池狀態監控保護電路(過電壓與過電流)、電池組與系統溫度監控、即時電流資訊顯示等方式管理。以輕型電動載具做為藍本,電池組單元為磷酸鋰鐵電池LiFePO4排列構成,四顆電池並聯成一節,每一節電池串聯堆疊成額定電壓48V之動力電池組,利用車輛底盤動力計與微電腦電池充放電機進行載具續航力測試與電池特性曲線研究,主要探討電池管理系統對動力電池續航力之影響或者電池保護機制對輕型電動載具電池組充電與放電的效率影響,系統內使用電池保護IC,S-8209A應用於被動式電池電量平衡與電池狀態保護機制,有效精簡電池管理系統體積。研究的方法:將電池開路電壓對應殘電量數值建立對照表,瞭解鋰鐵電池的特性,建立類比數位轉換電路監測電池的電流、電壓與溫度,選用可匹配鋰鐵電池特性的電池保護IC進行周邊電路製作,選擇適當功率的消耗式電阻,最終以微電腦充放電機驗證電池保護的機制是否正常作動,再將此電池管理系統結合鋰鐵電池組於車輛底盤動力計下進行負載測試,證明此電池管理系統可提供輕型電動載具使用。
This article discusses the characteristics of light electric vehicle and the design of the Battery Management System. Plan the battery status monitor and set up battery protective mechanisms can avoid shortened battery life which reduces the battery efficiency; furthermore, it might affect power reliability when we drive. This study used various management methods including estimate state of charge and passive battery balance circuits and battery status monitoring and protection mechanisms (prevent the battery over-voltage and over Current) and the battery pack temperature monitor and display real-time information with current. Light electric vehicles were used as a model, battery pack was formed with LiFePO4. Four single-battery was connected in a parallel circuit and four of the same parallel circuits were connected in series to stack a 48V battery pack. It used DYNO and Microcomputer discharger and charger to study the vehicle mileage show the charge and discharge curves; the main objects for this study were electric vehicles sturdiness and research the battery characteristic curve to investigate the battery management System affects the battery pack or how battery protection mechanism affects the battery charge and discharge curves efficiency.
In this study, we used IC-S-8209A to protect the battery cell and battery power balance. Used this IC can effectively reduce the size of battery management system circuit. Research methods: It used open-loop voltage to contrast with state of charge to establish data table. From the table, we can understand the characteristics of lithium-ion battery so we can establish ADC Circuit to monitor temperature and voltage and current. Select batteries with similar characteristics of lithium ion to protect IC to establish of circuit hardware; Select appropriate resistor to consume excess power. Next, use Microcomputer discharger and charger to test the battery charge and discharge curves to verify that protection mechanism of action. After all, combine battery module and battery management system, set in the DYNO experimental platform and running road resistance prove that this system can be used for light electric vehicles.
封面內頁
簽名頁
中文摘要...... iii
ABSTRACT...... iv
致謝...... vi
目錄...... vii
圖目錄 ...... ix
表目錄...... xii
符號說明...... xiii

第一章 緒論...... 1
1.1 前言...... 1
1.2 研究動機與目的...... 2
1.3 論文架構...... 3
1.4 研究步驟...... 4
第二章 輕型電動載具電池組與管理系統介紹...... 6
2.1二次電池特性...... 7
2.2 輕型電動載具電池充電模式...... 11
2.3 電池管理系統...... 13
2.3.1 電池模型...... 14
2.3.2 殘電量估算...... 15
2.3.3 電池組老化預估...... 18
2.3.4 熱流分析...... 18
2.3.5 電池狀態監控...... 19
2.3.6 電池電量平衡...... 20
2.3.7 通訊系統...... 23
2.3.8 資訊顯示與故障診斷...... 23
第三章 輕型電動載具電池管理系統規劃與製作...... 26
3.1電池芯單體材料、特性選擇與電池組建立...... 28
3.2輕型電動載具電池管理系統策略規劃...... 32
3.2.1殘電量估測系統...... 33
3.2.2電池管理IC...... 36
3.2.3電池管理系統硬體製作...... 38
3.3輕型電動載具電池管理系統製作...... 45
第四章 電池管理系統實驗平台建立...... 50
4.1實驗平台硬體...... 50
4.2實驗平台軟體...... 53
第五章 電池管理系統驗證與續航力測試...... 67
5.1 輕型電動載具電池狀態監控實驗...... 68
5.2輕型電動載具續航力測試...... 78
第六章 結論與未來研究方向...... 92
參考文獻...... 96

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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