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研發具有SOC校正點之庫倫積分法應用於磷酸鋰鐵電池組容量估測

為了解決鋰電池電動自行車推薦的問題，作者朱明彥 這樣論述：

本研究的主要目的是為了驗證本文自行開發之電池校正點方法，可用於消除因安培小時(Ampere hour, Ah)庫倫積分方法所引起的起始點誤差和累積誤差。一般在電池管理系統(Battery Management System, BMS)中，最常見的直接測量信號是電壓、電流、及溫度。故本研究先將磷酸鋰鐵(Lithium iron phosphate, LiFePO4)電池組的電流對時間作積分算出電池組的容量，同時記錄電池芯端電壓對電池組容量的關係。最後分別在不同的充放電電流倍率(Current rate, C-rate)及溫度下，計算電池芯端電壓對於電池組容量的變化率。測試結果顯示，在充

放電過程中電池芯端電壓對電池組容量的變化率不受C-rate的影響，並且若電池芯溫度高於25°C時，也不受溫度的影響。因此電池芯端電壓對電池組容量的變化率可當作Ah方法的校正點，進而用來估測LiFePO4電池組的充電狀態(State of charge, SOC)。 許多用於LiFePO4電池組的SOC估測方法被提出，例如開路電壓法、Ah法、及卡爾曼濾波法。開路電壓法僅適用於無輸入或輸出且必須經過長時間的休息後，故耗時且不切實際。卡爾曼濾波器方法則需要準確的電池模型才可用來準確地估測電池的SOC。相反，雖然Ah方法有起始點及累積誤差，但如果能夠及時應用容量校正點來消除起點誤差和累積誤差，A

h估測法將是最準確和實用的方法。 在本研究中，將額定電壓為3.3V、充電截止電壓為3.6V、放電截止電壓為2.1V、額定容量為2.5Ah的8顆LiFePO4電池芯串聯組成具有26.4V的電池組。並藉由4種誤差條件配合定電流充電實驗與放電實驗及動態應力實驗來進行容量校正能力測試，最後在加入模擬實際電池組使用情況之2 cycle連續充放電測試。實驗結果顯示本文開發的校正點方法用於LiFePO4電池組SOC估測時，可以顯著地消除因Ah方法所引起的起始點誤差及累積誤差。