本論文提出一種應用於鋰電池的智慧型管理系統，不但可以對電池的各種參數即時監控，使用者也可以針對不同的電池做參數的修改。此外，在殘存電量的估測方面，首先是建立一套自動化量測平台，蒐集鋰電池在不同充放電方式下的資料分析其特性。在監測電池已輸出電容量方面，根據輸出電流狀態與環境溫度的影響，提出修正型庫侖檢測法，可以準確的估測出電池的殘量。智慧型電池管理系統除了可以準確估測容量外，並可長期紀錄鋰電池的各項資訊，這些功能有利於未來進行各種電池充放電特性之研究。

This research proposes a smart battery management system applied to Li-Battery. The system not only can monitor the batteries for all kinds of parameters but also modify them by users. Besides, in estimating the residual capacity of Li-ion batteries, an automatic measurement platform is set up in order to record the data of Li-battery in different kinds of charge-discharge condition and to analysis the characteristics. In monitoring used battery capacity, Modified-Coulomb-Measuring method is proposed and it can accurately estimate the residual capacity according to the effect of output current and environment temperature. In addition to estimate the residual capacity accurately, Smart Battery System can record the information of Li-batteries over a long period of time, and the log files can be used for further battery characteristics analysis.

第1章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究背景與發展現況 2
1.3 論文架構 4
第2章 鋰二次電池與電池等效電路之介紹 5
2.1 前言 5
2.2 電池專有名詞解釋 5
2.3 理想電池與實際電池的差別 8
2.4 鋰二次電池 12
2.4.1 鋰離子電池原理 12
2.4.2 鋰離子電池充、放電特性 13
2.4.3 鋰離子電池的特色 14
2.5 鋰電池等效電路 16
2.5.1 理想模型 16
2.5.2 線性模型 17
2.5.3 戴維寧等效模型 18
2.5.4 等效電容模型 18
2.5.5 PSPICE巨觀模型 19
第3章 鋰電池自動化量測技術及分析 21
3.1 自動化量測技術 21
3.1.1 實驗說明 21
3.1.2 自動化電池量測平台 22
3.2 實驗數據及分析 26
3.2.1 實驗流程 26
3.2.2 [放電實驗] 相同溫度下，不同電流的比較 28
3.2.3 [放電實驗] 相同電流下，不同溫度的比較 30
3.2.4 [放電實驗] 開路電壓 31
3.2.5 [充電實驗] 老化效應的觀察 32
3.3 實驗結果探討 33
第4章 鋰電池容量檢測及充電法則 34
4.1 影響電池可輸出電容量的因素 34
4.1.1 放電電流 34
4.1.2 環境溫度 35
4.1.3 電池老化 36
4.1.4 自放電率 37
4.2 電池容量檢測方法 39
4.2.1 開路電壓法 39
4.2.2 查表法 41
4.2.3 庫侖檢測法 41
4.2.4 內電阻法 43
4.2.4.1 內電阻的由來 43
4.2.4.2 影響電阻值的因素 43
4.2.5 各方法之比較 48
4.3 修正型庫侖檢測法 50
4.3.1 加成效應電流 50
4.3.2 修正溫度影響 54
第5章 智慧型電池管理系統之規劃 56
5.1 前言 56
5.2 技術背景 57
5.3 系統架構 60
5.3.1 FS3866 IC 60
5.3.1.1 特色(Features) 60
5.3.1.2 腳位圖(pin description ) 61
5.3.1.3 功能方塊圖(Function Block) 62
5.3.2 FS3866B ICE應用電路 62
5.3.2.1 FS3866 (Gas Gauge) 應用說明 65
5.3.2.2 Gas Gauge動作原理 66
5.3.3 軟體開發工具 67
5.4 系統之韌體架構 69
5.4.1 SMART BATTERY SYSTEM ( SBS ) 69
5.4.1.1 基本量測 70
5.4.1.2 運算法則 76
5.4.1.3 模式設定，狀態顯示 78
5.4.1.4 靜態資料 ( Static Data ) 80
5.4.2 EXTEND MEMORY 81
5.4.2.1 EEPROM讀/寫應用電路 82
5.4.2.2 EEPROM 讀/寫速度 82
5.4.2.3 設計原則 83
5.4.3 CALIBRATION 84
第6章 成果討論與未來展望 85
6.1 測試環境說明 85
6.2 測試數據 88
6.2.1 基本量測 88
6.2.2 殘量估測 89
6.2.2.1 Run Mode Test (DVD/HDD copy) 89
6.2.2.2 Idle Mode Test (System into sleep) 93
6.2.2.3 3DMark Smimulation Test (variation current) 97
6.2.2.4 High Power Test 101
6.2.3 結論 105
6.3 未來展望 107
參考文獻 108

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