車用鋰離子電池充電控制器之研究 林慧英、鍾翼能
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摘 要
隨著電子產品趨向輕薄短小，以及環保呼聲日高，二次鋰電池因具有高能量密度、高輸出功率，可快速充電，重量輕、體 積小以及無污染等特性，已成為可攜式3C（Computer, Communication, Consumer Electronics）產品電源供應的最佳選擇。
目前世界各主要電池公司均積極開發體積更小、重量更輕、能量密度更高、具經濟、安全、環保性的二次電池。 本文之主 要研究動機在於研製一低單價之車充充電器，改善傳統鋰離子電池充電方式，使在不影響電池之循環使用壽命的條件下，
能夠縮短充電所需時間，並能提高充電效能，並依據鋰離子電池充電特性研究其基本原理、功能及特點，並製作、量測一 個實例。
關鍵詞 : 二次鋰電池、充電器
目錄
第一章 緒論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 1 1.1 論文之組織架構．．．．．．．．．．．．．．．
2 第二章 二次電池之特性簡介．．．．．．．．．．．．．．． 4 2.1 文獻探討．．．．．．．．．．．．．．．．
．． 4 2.2 二次電池特性之簡介．．．．．．．．．．．．． 6 2.3 二次電池種類．．．．．．．．．．．．．．．．
10 2.3.1 鉛酸電池(Lead Acid)．．．．．．．．．．． 10 2.3.2 鎳鎘電池(Ni-Cd)．．．．．．．．．．．．． 10 2.3.3 鎳氫電池(Ni-H)．．．．．．．．．．．．． 11 2.3.4 鋰離子電池(Li-ion) ．．．．．．．．．．． 12 2.4 電池保護電路
．．．．．．．．．．．．．．．． 12 2.5鋰離子電池充放電過程．．．．．．．．．．．． 14 2.5.1 二次電池的未來 領域．．．．．．．．．．． 14 2.5.2 「二次電池」的發展方向．．．．．．．．． 15 2.6鋰離子二次電池的特徵．．
．．．．．．．．．． 16 2.7討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 18 第三章 切換式電源轉換器．．．
．．．．．．．．．．．．． 19 3.1 前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 19 3.2 非隔離型．．．．．．
．．．．．．．．．．．． 20 3.3 隔離型．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 20 3.4.脈波寬度調變．．．．．
．．．．．．．．．．． 20 3.4.1 Pulse-width modulation (PWM)．．．．．．．． 21 3.4.2 Pulse-frequency modulation (PFM) ．．．．．． 22 3.5電源轉換器之導通模式．．．．．．．．．．．．． 23 3.6基本架構及動作原理．．．．．
．．．．．．．．． 24 3.6.1降壓式轉換器(Buck Converter)．．．．．．． 24 3.6.2升壓式轉換器(Boost Converter)．．
．．．．． 25 3.6.3升降壓式轉換器(Buck-Boost Converter)．．．． 26 3.6.4返馳式轉換器(Flyback Converter)．．．．．
． 28 3.6.5順向式轉換器(Forward Converter)．．．．．． 29 3.6.6推挽式轉換器(Push-Pull Converter)．．．．．． 30 3.6.7半橋式轉換器(Half Bridge converter)．．．．． 31 3.6.8全橋式轉換器(Full Bridge converter)．．．．． 32 3.7討論．
．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 33 第四章 控制系統設計．．．．．．．．．．．．．．．．．． 35 4.1 充放電控制．．．．．．．．．．．．．．．．． 35 4.2 充電模式．．．．．．．．．．．．．．．．．． 36 4.2.1 鋰 離子電池充放電過程基本原理．．．．．． 39 4.3 連續導通模式分析．．．．．．．．．．．．．． 42 4.3.1 連續與不 連續導通模式之邊界條件分析．．． 45 4.4 不連續導通模式分析．．．．．．．．．．．．． 47 4.5 設計程序．．．
．．．．．．．．．．．．．．． 52 46. protel電路佈局．．．．．．．．．．．．．． 53 4.7 電源線佈局．．．．．
．．．．．．．．．．．． 54 4.8 討論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 55 第五章 硬體實作結果．．．
．．．．．．．．．．．．．．． 56 5.1實際電路測試．．．．．．．．．．．．．．．． 58 5.2實測電路波形．．．
．．．．．．．．．．．．． 59 5.3結論．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 62 第六章 結論與未來研究方 向．．．．．．．．．．．．．．． 63 參考文獻．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．． 65
參考文獻
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