电池充电特性

壹、前言雷池充雷特性家充放雷截止黑古判口斤肆、畜'耄池之充雷控制模式伍、最大功率追蹴模摄及^测鼠结^柒、参考文献■阈立套林科技大尊雷檄工程研究所/革志弓鼠、吴俊^■本及主要在市雷及太陛能雷池SBBSB池的快速充雷。在市雷方面，金十莹寸高峰值充雷雷流逵行充雷以编短充雷畤^，亚且探言寸雷池充雷畤^、充雷雷流、温度燮化、切换原率及KffiS期等。在太陛能供雷方面，舄提高太陛能雷池的^换效率，本研究以8»®察法追蹴太陛能雷源，在最大功率下操作，使其能走生最高的雷功率亚僖送至雷重力聿雷池逵行充雷。现代科技畿展所带来的璘境影警，以及能源可雁用量的限制，能豹研畿出）成少璘境污染及提高能源使用效率的交通工具已成舄富矜之急。由於BB®不畲造成璞境污染，势必将成舄未来畿展及雁用的主要交通工具，有^於此，政府稹檀推BBBS^ffl，希望在1999年畤能建到一蔑台以上的金肖售量，但目前仍未建到此予胃定目中票，因舄畿展B»®遭遇了以下三大瓶笙段零勤卓的^航力比不上一般傅统的汽油卓。

雷勤聿充雷畤^遗畏。充耄技荷不成熟因而毒致耄池■命)成短。本研究将金十莹寸上述之缺黑占加以探言寸及分析，以辱求最佳充雷法剧」，建到快速充雷之目不票。BBSS航力冏题，主要是雷池的能量密度、功率密度及蓄雷容量的影警。目前畿彳重比重交重要之已^畿或畿展中的二次雷池有金号酸雷池、金臬氢B池、金臬£鬲雷池和金里雕子雷池。本研究金十封金号酸B池加以深入探言寸其蓄B容量，以提高B池之使用效率亚且以月底彳觐典ReflexM充B法提高充B峰值B流及提供充足的休息畤^，有助於B池^和化孥反雁，不但可)成短充BB寺^，亚且可提高B池使用嘉命。由於太陛能是一彳重取之不盈、用之不竭的天然能源，太陛能B池所走生的B力可经由B力匣触奥器，使之成舄穗定且可靠之B力来源。太II能B池之可用功率取〉夬於太陛光幅射密度及太陛能B池本身温度等4条件，太陛能B池有其最佳工作黑&於此黑占可獴得最大之输出功率，但太陛能B池的最佳工作黑占往往随著周圉璘境而改燮，如果将太陛能B池之输出B摩固定，剧」照法持S地走生最大输出功率。目前太陛能B池最大功率追蹴的方法可分舄四彳重：增量耄毒法(IncrementalandConductance)援勤^察法(PerturbationandObserveationmethod)曲^近似法(CurveFitting)^神经亭者法(NeuralLearning)其中SB®察舄目前四彳重追蹴方法中技彳杼最舄成熟以及被探用最多的方法，所以本研究使用SB®察法控制以建到太陛能最大功率追蹴之功能。TOP柬、零池充雷特性TOP■1SB池充雷特性曲^圈，由圈可知B池充B可分舄三侗陪段・陪段一：此陪段若以大B流空寸B池充B，将造成B池B摩急速上升，B池照法完全吸收此B流，照法吸收之能量将畲损失於B池内阻，造成B池温度上升。舄了避免损失所造成的低充B效率，本陪段宜探用小B流充B。陪段二：此陪段遒合用大B流充B，所

以探用Reflex充雷方式快速充雷。H1.充1遗程1池WE®以探用Reflex充雷方式快速充雷。陪段三：此陪段由於1池已接近施和，舄了避免1池因大1流充1造成僵害，因此以定1摩或小1流充1,其目的在於将1池1摩保持在施和状熊。由於第三陪段需重交辰的充1B寺^，在本文中不将此陪段列入充1遏程中考虑。TOP虹充放霜截止黔判留］TOPH2.充1流程HH3.放1流程d本研究探用月底彳觐及Reflex充1法莹寸26AH1池作充1测^，亚探言寸充1器之1池充1效率。利用DSP虔理器言*录充1畤^，在一遇充1遏程中抓取30次1池充11流，亚^算及判■斤充入1池之容量。1池充1截止黑占判制条件舄1池是否已充入70%1池容量或1池上升温度大於45度，若满足其中一项剧」立即中止充1遏程，其充1流程如圈2。本及探用2.6A定1流放1，利用DSP虔理器言己^放1B寺^，亚^算1池所放出之^容量。1池放1截止黑占判■伸条件舄1池之端1摩是否到B10.7V，H2.充1流程HH3.放1流程d肆，蓄雷池之充雷控制模式TOP—、月底彳重i充雷法■4^Kffi肆，蓄雷池之充雷控制模式TOP—、月底彳重i充雷法■4^Kffi充雷雷路经由TM320F240敷位信号虎虔理器抓取雷池雷摩及充雷雷流，亚经由^算结果走生所需之PWM信号虎来控制^辱冒元件，因Q1充雷雷流的舄DC雷流200A，所以避用耐流80A之TOSHIBA公司所出走的富色^M«®性雷晶髓GT80J101四果M以平均分流建到月底彳i充雷之功能亚经由LabVIEW款髓言*录雷池雷摩、雷池温度及充雷雷流之燮化。■4.月底彳i充It路■5(a舄第一陪段月底彳充t之^测t流波形，以峰值雷流200A,工作遇期舄10%;^5(b舄第二陪段月底彳充t之Sfflt流波形，以峰值t流200A，工作遇期S30%o^6(ag^6(c以LabVIEW款髓言*熟底彳充t遏程中t池温度、t池t摩及t池t流之燮化，■6(d舄放t遏程中t池tfi之®化。■5(a).第一陪段月底彳充tt流波形(40A/div)^5(b).第二陪段瞩彳充tt流波形(40A/div)H6(b).月底彳i充t之1池t厘燮化H6(a).月底彳重iH6(b).月底彳i充t之1池t厘燮化H6(a).月底彳重i充t之1池温度燮化H6(c).月底彳充t之雷池雷流波形12■H6(d).t池放雷之雷池t厘燮化■7(a).月底彳充t之t池充tB®比更交■7(a至圈7(c舄月底彳充t峰值t流200A在不同步^率及不同工作遇期之充tB寺鼠t池上升之最高温度及充t效率作比Ko^^7(aM得知，在相同工作遇期畤，若工作原率重交大者，其所需的充tB®相莹寸增加;在相同之工作^率，若工作遇期增加畤，其所需的充tB®相新成少。雀^7(b可得知，在相同工作遇期畤，若工作原率重交高者，其t池温度比重交低;在相同之工作步^率下，若工作遇期增加畤，其t池温度比重交高。有^充t效率由^7(c可得知，工作遇期加大畤其效率畲上升但t池温度也同檬畲往上升将莹寸t池嘉命走生影馨5-》号H是五昌H7(b).5-》号H是五昌H7(b).瞩重i充t之1池充1温度比更交n7(c).月底彳i充t之1池充1更交率比更交二、Reflex充t法Reflex充t法舄月底彳充t法之改善，其特色即在每一侗充t月底彳之彳爰，聚跟著T固放t瞩彳，此遏程可以^t池内部的t解液獴得航彳寺鼠可以去除t檀之兼泡及延辰t池嘉命圈8舄Reflex充tt路圈9舄充t^^切换及Reflext流波形，此t路架横在充tB寺，有三侗工作模式(Model:。〜T0、ModeII:T0~T1.Modem：T1~T2)0ModeI^充t休息B寺段，ModeII舄t池充tB寺段，Modelll舄t池放tB寺段。圜8.Refle充tt路圜8.Refle充tt路H9.t^^切挨及Reflext流波形■10(a舄Reflex充t遏程中第一陪段Sfflt流波形，本陪段是以瞩it流充t，峰值t流100A，工作遇期舄10%°^10(b舄第二陪段Reflex充t之^测t流波形，T1峰值t流100A，工作遇期舄30%;T2峰值t流T00A，工作遇期

舄5%。圈11(a至圈11(c即是将不同原率及不同工作遇期之充雷畤^、雷池上升之最高温度及充雷效率作比重如圜10(a).第一陪段Reflex圜10(a).第一陪段Reflex充It路(50A/div)H10(b).第二［皆段Reflex充t(50A/div)在ReflexM在ReflexM充t方面，由H10(b中可知T1及T2之充放tt流各舄100At流。由H11(a可知，若原率不同而工作遇期一檬，t池充tB寺^的略相同。由H11(b可知，充t遏程中步^率及工作遇期都畲影警充tB之t池温度，若充雷步^率)成少或工作遇期加大B，t池温度将畲上升重交高。在效率方面由H11(c可知，工作遇期)成少畤其充雷效率畲上升，t池温度也同檬畲往下降，如此莹寸t池嘉命有提升之效果，但相莹寸的需花费更辰的充tB寺凯H11(a).Reflet之t池充tB冏比更交:—是d11(c).Reflet!之1池充1:—是d11(c).Reflet!之1池充1效率比更交圜11(b).RefA充1之1池充1温度比更交三、太陛能1池功率追蹴^法及演算法援重力暮邸察法是目前太陛能！池最大功率追蹴技彳桁中最舄成熟以及被探用最多的方法，其系统方墟圈如B12所示。由d中可以很明^的看出此法的硬髓需求重交少，美页比/敷位^换器筋省得相富多，因此在裂造的成本上将大舄降低。援重力^察法之缺黑占在於最大功率追蹴遏程中，富大兼』条件迅速改燮畤，由於警雁速度未能因雁^整，畲使追蹴的速度燮^,造成功率的损失，不遏此一缺黑占可以用款髓技彳桁来加以改善，！《予系统自我^整警雁速度之功能，是也是本文的研究重黑&亦即以款髓演算法来建到太陛能！池最大功率的追蹴，亚分析系统操作於重交高原率下，其追蹴的性能。依！路理^而言，富太陛能！池的等效输出阻抗等於^截端的等效输入阻抗畤，太陛能！池所送出的功率舄最大，是就是最大功率@享移定理。因此富太陛能！池模角且串接直流-直流^换器之彳爰如圈13,若要得到太陛能！池的最大功率，剧撞触奥器的输入阻抗必硝和太陛能！池的输出阻抗相等，但是太陛能1池的输出功率受到大朝I条件的影誓使得其等效输出阻抗亚不畲固定在某一定值。莹撞触奥器而言，其输入阻抗是随著工作遇期的改燮而有所不同，所以^换器若要签隹持太陛能1池於最大功率下操作，就必硝随畤地^整其工作遇期。d12.援重力饕邸察法方墟d12.援重力饕邸察法方墟dH13.信者能系统方墟H富输入到^换器的功率舄一定值，且^换器的输出是可志耕寺，剧」此^换器即具有^阻抗的特性如B14所示，也就是志兑，若输入Bfi»少剧」输入雷流将增加，以签隹持输入到^换器的功率舄一定在圈14中，是输出可志耕寺的最小输入雷摩，即富输入雷摩小於此值，剧撞触奥器就不具有^筋功能，而^换器所呈现的是正阻抗的特性。由於@享换器具有^阻抗的特性，使得在追蹴最大功率的遏程中易造成系统崩溃，因舄富^换器的输入阻抗比太陛能雷池的输入阻抗小畤，系统将照法追蹴到最大功率。换句^^，^太陛能雷池操作在高阻抗匾畤，系统舄了要追蹴太陛能雷池的最大功率，因此畲^整^辱冒的^任遇期，使得^通畤^增加，是将造成太陛能雷池的输出雷摩降低，如此反^复循璘，最彳爰使得^辱冒的^任遇期保持在最大，但谷。不是系统的最大功率。因此莹寸於一侗具有^阻抗特性的函奥器，太陛能蠢也只能操作在低阻抗鼠即最大功率黑占的右遑匾域，而不能操作在高阻抗匾。H14.页暮挨器在定功率下的特性曲^舄了改善上述现象，系统控制之言殳言十需避免^换器操