臺灣博碩士論文加值系統

隨著科技的進步，可攜式產品、電動車及再生能源之儲能系統的電池需求和性能要求越來越高，鋰離子電池於上述應用中已廣泛使用，其優點具有高能量密度、耐大電流放電、循環壽命長與無記憶效應等。對於鋰離子電池而言，充電方法將影響電池之充電效率、充電速度，電池溫升與使用壽命等，因此一個快速又安全的充電技術至關重要，所以要謹慎選擇充電方式。
本論文將探討三種充電方法，分別為：定電流-定電壓充電法、恆溫恆壓充電法及五階段定電流充電法。首先利用CT-4008充放電機對鋰離子電池進行充放電，以實現上述三種充電方法。此外，實作一台數位控制充電機，以同步整流降壓轉換器作為充電電路，並使用TI C2000系列微控制器，以達成數位控制和五階段定電流充電。接著，撰寫LabVIEW監控平台，將電池充電即時狀態(如：電壓、電流、溫度)顯示於人機介面中。最後，對所提充電方法之結果進行比較，包含充電時間、充電效率、最大溫升及平均溫升，並提供比較結果讓使用者可自行選擇適合的充電方法。

With the advancement of technology, battery demand and performance requirements for portable products, electric vehicles and energy storage systems of renewable energy are getting higher and higher. Lithium-ion batteries are widely used in these applications, and their advantages include high energy density, high current discharge, long cycle life and no memory effect. For lithium-ion batteries, the charging method will affect the charging efficiency, charging speed, battery temperature rise and battery lifespan, etc. Therefore, a fast and safe charging technique is essential, so the charging method should be carefully chosen.
In this paper, we will discuss three charging methods: constant current - constant voltage charging method, constant temperature constant voltage charging method, and five-stage constant current charging method. Firstly, the CT-4008 charger and discharger are used to charge and discharge the Li-ion battery to realize the above three charging methods. In addition, a digitally controlled charger was implemented, using a synchronous rectifier buck converter as the charging circuit and a TI C2000 series microcontroller to achieve digital control and five-stage constant-current charging. Then, a LabVIEW monitoring platform was written to display the real-time battery charging status (e.g., voltage, current, temperature) in the graphical user interface. Finally, the results of the proposed charging methods are compared, including charging time, charging efficiency, maximum temperature rise and average temperature rise, and the comparison results are provided for users to choose the suitable charging method.

摘要 I
Abstract II
誌謝 III
目次 IV
圖目次 VI
表目次 VIII
第一章 緒論 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的及貢獻 2
1.3文獻探討 3
1.4論文大綱 4
第二章 二次電池與二次電池充電技術概論 5
2.1二次電池種類介紹 5
2.1.1 鉛酸電池 5
2.1.2 鎳鎘電池 5
2.1.3 鎳氫電池 5
2.1.4 鋰離子電池 6
2.1.5 二次電池特性比較 6
2.2電池相關名詞介紹 7
2.3二次電池充電技術介紹 9
2.3.1定電壓充電法 9
2.3.2定電流充電法 9
2.3.3定電流-定電壓充電法 10
2.3.4定電流-定電壓衍生型充電法 10
2.3.5多階段定電流充電法 13
2.4本文選用之電池介紹 16
第三章 本文使用之充電法介紹 17
3.1定電流定電壓充電法介紹 17
3.2改良型恆溫恆壓充電法介紹 19
3.3五階段定電流充電法介紹 22
3.4充電平台介紹 27
3.4.1充放電機介紹 28
3.4.2 LabVIEW介紹 30
第四章 數位控制充電機架構 34
4.1降壓式直流-直流轉換器工作原理 35
4.2同步降壓式轉換器工作原理 37
4.3 同步整流降壓轉換器設計實例 40
4.3.1 電感值計算 40
4.3.2 電容值計算 41
4.4數位訊號處理器 41
4.5程式設計流程介紹 44
4.6數位PID控制器之介紹 45
4.6.1 PID介紹 45
4.6.2數位PID控制器 47
4.6.3所提充電法程式流程 49
4.7監控平台介紹 50
第五章 實驗結果與分析 53
5.1本文使用之充電法比較 53
5.2同步整流降壓轉換器實體電路及波形量測 59
5.3實現五階段充電法於同步整流降壓轉換器 65
第六章 結論與未來展望 69
6.1結論 69
6.2未來展望 69
參考文獻 70

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