電動機車之駐車架自動充電系統研製 何竣漢、賴元隆
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摘 要
因全球之氣候溫室效應及環境汙染問題，使得各國不得不開始採取對應決策；以台灣來說，機車使用密度在亞洲屬名列第 一，幾乎每戶家庭就有一台以上的機車，已嚴重使環境遭受汙染；因此，政府極力推出擁有綠色能源之交通工具-電動機 車。 近年來，電動機車的迅速發展，已漸漸被大眾接受使用，同時對於電池的要求也隨之嚴苛，包括能量密度高、快速充 放電、大電流輸出，以及循環次數高；然而，對於電池充電方法，就以市面上現有的兩種電動機車充電方法做為比較，發 現這兩種充電方法並沒有特別便利。第一種為傳統抽取電池方式更換電池，每當電池能源耗盡，使用者因此需搬運一顆重 量約5至10公斤的電池至充電場所，以補充電池電能。第二種為插電式充電方法，此方法優越於抽取電池方式在於使用者 無須搬運電池，只需利用電池插頭與充電電源連接便可進行充電；但此方法之缺點為使用者必須找尋一個能供應充電電源 之場所，方能對電池進行充電。根據這些不方便的事實，應針對這兩種傳統的電池充電設計之缺失，加以改良。 因此，本 文將針對電動機車之充電系統，發展出一套全自動充電系統；其利用非接觸式充電之特性，既可使用大電流充電法，也能 減少一般充電器之接點壽命問題，且將非接觸式充電系統裝置在駐車架上，當電動機車停駐時，便會自動對電池進行充電
；此外，在電路設計含有均衡充電之功能，以延長電池的使用壽命。然而，本文所研製之全自動充電系統可分為三種子系 統充電法，分別為以下三種： 主動式煞車能量回充系統：當電動機車行走時，若在行走間按下煞車或下坡時，此時輪轂馬 達會因動能而產生電能，利用此電能對電池進行充電，可增加電動機車續航力。 1. 駐車架自動充電系統：當電動機車停駐
，將駐車架佇立，使裝置於駐車架上之非接觸式充電模組與電源供應器耦合時，即充電系統自動對電池進行充電。 2. 插電 式充電系統：當電動機車停駐，將插電式充電系統與家用電源接觸通電，充電系統立即對電池進行充電。 本文提出一些電 動機車的基本充電系統分析，而內文將詳細討論三種充電系統包含主動式煞車能量回充系統、駐車架自動充電系統以及插 電式充電系統。最後，本文已完成全自動充電系統之研製，經由充電平台之實驗，證明本論文之方法成效良好。
關鍵詞 : 電動機車、磷酸鋰鐵電池、全自動充電系統、非接觸式充電、充電平衡 目錄
封面內頁 簽名頁 中文摘要 iii ABSTRACT v 誌謝 vii 目錄 viii 圖目錄 x 表目錄 xiii 第一章 緒論...1 1.1 研究動機與背景...1 1.2 文獻回顧與研究方法 ...4 1.3 內容大綱...5 第二章 電動機車之電池充電系統介紹...6 2.1 插電式充電系統...6 2.2 煞 車回充系統...7 2.3 電量平衡充電系統...10 第三章 插電式充電系統設計與實驗...13 3.1 系統設計...13 3.2 插電式充電系 統實驗...17 第四章 煞車回充系統設計與實驗...22 4.1 系統架構...22 第五章 全自動充電系統設計與實驗...31 5.1全自動 充電系統設計...31 5.2 全自動充電系統實驗...34 第六章 電動機車電池充電系統實驗...37 6.1 平台實驗...37 6.1.1主動式 煞車能量回充系統實驗...37 6.1.2全自動充電系統實驗...41 6.2 整車實驗...44 第七章 結論...49 7.1實驗結論...49 7.2未 來展望...50 參考文獻...51
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