臺灣博碩士論文加值系統

電動車具有低噪音低污染之優點，但其主要動力來源蓄電池卻需要花較長的充電時間，而成為實用上的瓶頸。為了縮短蓄電池之充電時間及減少傳統快速充電對電池壽命的影響，本論文提出一種新型的電動車用快速充電器。主要核心是利用德州儀器公司出品之積體電路 BQ2954 IC，設計並製作一輕量化、高效率、快速之切換式充電器。本充電器能以市電在 30 分鐘左右充滿一個 36V、5.6AH 的鋰錳電池組，且重量小於 1kg。
在馬達驅動系統之機電整合等效電路推導，則應用機電系統間之動態方程式的相似性，將機械系統模型轉換為等效電路模型。並由直流馬達、無刷直流馬達及線型無刷直流馬達之動態方程式推導出馬達與機械系統等效電路之介面。將馬達電路模型與機械系統等效電路整合為一個電路，這一個機電整合等效電路有助於了解機電系統間之交互作用。

Part 1: Electric Vehicles posses some advantages such as lower noise and less pollution. However, there is a big problem retarding their development. That is the long charging time for batteries. In order to overcome this problem, we proposed a novel charging approach to fast charge the high power batteries. The core of the proposed fast charger is an integrated circuit of TI, model BQ2954, which is designed specifically for the charging control of Li-ion batteries. Based on the BQ2954, we have designed and manufactured a charger featured in lightweight, high-efficient and fast. The battery charger, weighs less than 1kg, is able to fill up a 36V/5.6AH Li-ion battery within 30 minutes or so.
Part 2: For a DCM/BLDCM/LBLDCM driving system, the mechanical system model is transformed to an equivalent circuit based on the analogy of dynamic equations between electrical and mechanical systems. And an interface circuit is derived according to the dynamic equations of DCM/BLDCM/LBLDCM. By combining the motor circuit model, interface circuit model and equivalent circuit model of mechanism, an integrated equivalent circuit of DCM/BLDCM/LBLDCM driven electro-mechanical system is thus derived. These circuits are helpful for understanding the interactions between electrical and mechanical systems.

中文摘要 Ⅰ
英文摘要 Ⅱ
致謝 Ⅲ
目錄 Ⅳ
圖目錄 Ⅷ
表目錄 ⅩⅠ
第一章 緒論
1.1 研究動機 1
1.1.1 攜帶式充電器 1
1.1.2 馬達驅動系統之機電整合 1
1.2 研究背景與目的 2
1.2.1 攜帶式充電器 2
1.2.2 馬達驅動系統之機電整合 3
1.3 論文架構 5
第二章 二次電池與電池等效電路之介紹
2.1 理想電池與實際電池的差別 6
2.2 二次電池 11
2.2.1 鉛酸電池 14
2.2.2 鎳鎘電池 15
2.2.3 鎳氫電池 16
2.2.4 鋰離子電池 17
2.2.5 鋰高分子電池 18
2.2.6 二次電池特性比較 18
2.3 蓄電池的各式充電方法 20
2.3.1 定電壓充電法 20
2.3.2 定電流充電法 20
2.3.3 混合定電流/定電壓充電法 21
2.3.4 脈衝式充電法 22
2.3.5 Reflex充電法 23
第三章 充電器設計之製作
3.1 電池組 25
3.2 充電器設計規格 28
3.3 主電路設計 29
3.3.1 功率電感設計 30
3.3.2 輸入及輸出電容設計 31
3.3.3 閘極驅動電路設計 32
3.3.4 預充電路設計 33
3.3.5 保護設計 34
3.4 控制器設計 34
3.4.1 顯示模式設計 35
3.4.2 充電截止設計 36
3.4.3 電壓量測設計 36
3.4.4 電流量測設計 36
3.4.5 逾時設計 37
3.5 功能 37
3.6 成品及測試 39
第四章 無刷直流馬達介紹
4.1 無刷直流馬達基本介紹 40
4.2 無刷直流馬達之數學模型 43
4.3 無刷直流馬達與有刷直流馬達之差異比較 47
第五章 直流馬達之機電整合
5.1 研究系統 51
5.2 系統模型 51
5.2.1 直流馬達電路模型 51
5.2.2 機械負載模型 53
5.3 機電整合 54
5.3.1 機電類比 54
5.3.2 機電整合等效電路 56
5.4 相似運轉特性之馬達驅動系統 57
5.4.1 無刷直流馬達驅動系統 58
5.4.2 線型無刷直流馬達驅動系統 62
第六章 結論與未來展望
6.1 結論 63
6.1.1 攜帶式充電器 63
6.1.2 馬達驅動系統之機電整合 63
6.2 未來展望 63
參考文獻 64
作者簡歷與論文發表 68

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