1.7 V 至 2.33 V,因此當電池電壓超過此範圍,則不再進行充/放電。
電池工作模式可細分為六種模式。充電狀態時,電池充飽則進入模式 I,否 則判斷為模式 II。若電池為開路狀態,則為模式 III。放電時,若電池電壓高於 系統設定之截止電壓1.7 V,則進入模式 IV。若低於 1.7 V 或等於 1.7 V 則可能 是模式V 或模式 VI。而模式 V 與模式 VI 的區分取決於當下放電電流是否大於 為0.1 C,判斷為「否」則進入模式 V,「是」則進入模式 VI。六個模式的動作 如下:
模式 I:
將SOC代入 SOH,同時強迫設 DOD為 0。此外,告知使用者電池已充飽,可 進行放電。
模式 II:
DOD會以式()累減,SOC會以式()累加。
模式 III:
此時電池已經開路,因此直接告知使用者電池SOC及SOH。
模式 IV:
DOD會以式()累加,SOC會以式()累減。
模式 V:
又稱為 SOC 驗證模式。電池已停止放電,同時提醒使用者低電壓警訊。同 時利用式()將 DOD代入SOH,完成電池SOH 評估,同時把 SOC歸零。並且告知使 用者必須進行充電。
模式 VI:
電池已停止放電。利用式()將 DOD代入SOH,完成電池SOH 評估。此外電池 內部還有電量可釋出,因此 SOC為 QR與ΔT 之乘積,所以建議使用者若允許降 低放電電流,則仍可繼續供電,否則告知使用者必須進行充電。
×∆
×∆
×∆
×∆
圖5-25 SOC 與 SOH 估測流程圖 5-4-2 電量初始值及效率補償
圖5-26 為充電狀態下,SOC 與開路電壓之關係。分別以 0.15 C 充入不同電 量後,讓電池休息2 小時後量測開路電壓,接著以 0.1 C 放電至截止電壓 1.7 V,
記錄其累積釋出電量,由此可得開路電壓及SOC 之間的關係。由實驗結果得知,
SOC 愈高,開路電壓也愈高,且開路電壓與 SOC 幾乎呈線性關係。因此可由簡 單之方程式求此線性關係:
1 2
= +
OC B
S a V a (5-29)
上式中的係數,a1為451.45,a2為-881.89。藉由式(5-29),擷取電池端開路電壓,
可估測當下的SOC。
圖 5-27 為鉛酸電池在充飽的狀態下,以不同放流率進行放電之電池端電壓
出電量受放電流率的影響非常明顯。放電率愈小,電池電壓下降的愈平緩,可使
Battery voltage (V)
Time (h)
1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 Battery voltage (V)
Released capacity (Ah)
0.10 C 0.25 C 0.50 C
0.75 C 1.00 C
圖5-28 不同放電率下電壓與釋出電量的關係
圖5-29 為兩段式定電流放電實驗。電池在充飽的狀態下以定電流放電率 0.5 C 放電,隨著放電時間增加,電池電壓下降,因此釋出電量也隨之增加。當電池 端電池下降到1.7 V,第一階段放電結束,進入次階段放電。當放電率轉變為 0.1 C 時,電流產生的壓降瞬間減少,電池電壓驟升,但電池仍在供電狀態,所以電 池電壓緩慢下降,直到電池電壓下降到第二階段截止電壓1.7 V,放電結束。
圖 5-30 為不同電流兩段式放電之電壓曲線。第一階段的放電率愈大,對電 池產生的壓降也愈大,因此愈快到達第一階段截止電壓,能釋放的電量愈少。另 一方面,第二階段的電壓上升愈高,所能釋放的電量也愈多。圖5-31 為取 10 顆 同型號之電池,以兩段式定電流放電之釋出電量的平均值。圖中各符號所代表的 意義如下:
Qt:電池充飽後用0.1 C 放到 1.7 V 所釋出之總電量 Qd:第一階段釋出電量
Qr:未能釋出的電量
Qloss= Qt - Qd - Qr:第一階段電流所造成的損耗
實驗結果說明了放電率的大小對電池的可釋出電量影響甚鉅。其中值得注意 是,電池以較大放電率放電至預設之截止電壓時,並不代表電池本身的電量都已 釋盡,實際上電池內部還有許多電量未能釋出。且放電率愈大,未能釋出的電量 愈多。Qloss是不同電流率所造成的內部損耗。
Battery voltage (V) Discharge rate (C)
Released capacity (Ah) Discharge rate
Stage 1 Stage 2
圖5-29 兩段式定電流放電實驗
Battery voltage (V)
0.15 C-0.10 C
0.2 C-0.1C
0.25 C-0.10 C
0.75 C-0.10 C
1.0 C-0.1 C
Released capacity (Ah) 圖5-30 兩段式定電流放電實驗