臺灣博碩士論文加值系統

本文提出於串聯電池組，運用柔性切換之多組並聯返馳式轉換器放電平衡電路，在電池放電過程中，幫助電池組達到電量平衡。另外，由於元件並非理想，在開關切換的過程中，會降低轉換器效率。本文利用準諧振零電壓切換的方式，在開關導通時，降低開關的切換損失，以提高效率。
本論文推導準諧振返馳式轉換器開關跨壓與電流，模擬每顆電池能釋放出的功率與磁化電感以及諧振電容參數的關係，透過模擬的結果找出合適的參數。目標則是達到零電壓切換，提高準諧振返馳式轉換器效率與輸出功率。本文並提出適當的控制策略，調整轉換器開關頻率，而達成電池放電平衡與零電壓切換。最後，本文串聯4顆鋰離子電池實驗，利用實驗結果證明放電平衡電路的可行性。

誌謝 I
中文摘要 I
Abstract II
目 錄 III
圖表目錄 V
第一章 緒論 1
1-1 研究背景 1
1-2 研究目的 2
1-3 本文大綱 2
第二章 文獻探討 5
2-1 鋰電池介紹 5
2-2 電量平衡電路 7
2-3 返馳式轉換器動作原理 10
2-4 主動式箝位零電壓切換返馳式轉換器 11
第三章 準諧振零電壓切換返馳式轉換器 15
3-1 返馳式轉換器應用準諧振零電壓切換動作分析 15
3-2 電路參數設計 19
3-2-1 變壓器設計 20
3-2-2 電路參數設計 20
3-2-3 零電壓切換範圍 27
第四章 電池電量平衡電路 29
4-1 電路架構 29
4-2 平衡電路的操作 30
4-2-1 平衡放電操作模式 30
4-2-2 電量平衡策略 33
4-3 控制核心 40
4-3-1 電壓偵測電路 40
4-3-2 驅動電路 42
4-4 軟體規劃 43
4-4-1 主程式規劃 43
4-4-2 Timer中斷副程式規劃 44
第五章 實驗結果 47
5-1 電量平衡電路參數設定 47
5-2 放電平衡電路實驗結果 47
5-3 輸出穩壓實驗 51
第六章 結論與未來研究方向 53
6-1 結論 53
6-2 未來研究方向 54
參考文獻 55


圖 2 1 各類串聯電池組平衡充放電電路架構 8
圖 2 2基本返馳式轉換器電路圖 9
圖 2 3開關導通電流路徑圖 9
圖 2 4開關截止電流路徑圖 9
圖 2 5零電壓切換返馳式轉換器電路架構圖 11
圖 2 6零電壓切換返馳式轉換器理論波形圖 12
圖 3 1返馳式轉換器等效電路圖 14
圖 3 2電流及電壓理論波形圖 14
圖 3 3模式1等效電路 15
圖 3 4模式2等效電路 16
圖 3 5 模式3等效電路 17
圖 3 6 模式4等效電路 17
圖 3 7諧振電感與磁化電感和開關峰值跨壓關係圖 19
圖 3 8諧振電感與磁化電感和開關峰值電流關係圖 20
圖 3 9 諧振電感與開關電壓波形圖 21
圖 3 10諧振電感與諧振電容和開關峰值電流關係圖 22
圖 3 11諧振電感與諧振電容和開關峰值跨壓關係圖 22
圖 3 12諧振電容與開關跨壓波形圖 23
圖 3 13 諧振電感與磁化電感和輸出功率關係圖 24
圖 3 14 諧振電感與諧振電容和輸出功率關係圖 24
圖 3 15零電壓切換參數計算流程圖 26
圖 4 1返馳式轉換器電量平衡架構 27
圖 4 2平衡放電理論波形圖 29
圖 4 3平衡放電操作電路圖 31
圖 4 4鋰電池開路電壓與電量關係圖 32
圖 4 5返馳式轉換器等效電路圖 33
圖 4 6電流及電壓簡化的理論波形圖 34
圖 4 7實際電流及電壓波形圖 34
圖 4 8考慮Rt與未考慮Rt之電流模擬圖 35
圖 4 9平衡放電流程圖 37
圖 4 10 電壓偵測電路 38
圖 4 11負載電壓偵測電路 40
圖 4 12驅動電路示意圖 41
圖 4 13主程式設定流程圖 42
圖 4 14 中斷副程式流程圖 43
圖 5 1開關驅動訊號波形圖 45
圖 5 2一次側電流波形圖 45
圖 5 3零電壓切換波形圖 46
圖 5 4平衡放電電池電壓波形圖(1) 47
圖 5 5平衡放電電池電壓波形圖(2) 48
圖 5 6負載變化輸出電壓波形圖 49

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