以內阻法于UPS系統(tǒng)中的蓄電池電量估測設計

但是電池內電阻的變化相當微小，通常為毫歐姆，所以量測內阻的儀器與設備，其準確度及精密度都要相當高，且需要無干擾的平臺下將可量測出較精準的數(shù)據(jù)。

圖形化介面設計

LabVIEW通常被用來進行資料采集、儀器控制和工業(yè)自動化，它是使用圖像物件函數(shù)的方式編輯程式，取代傳統(tǒng)以文字編輯的方式，使得使用者更容易了解程式結構的涵義。另外LabVIEW系統(tǒng)也提供類比與數(shù)位的轉換功能，但必須透過資料擷取介面卡，取得類比訊號之后將其轉換成數(shù)位訊號，讓一般電腦能夠判讀所擷取的數(shù)位訊號。同樣的，也可以藉由介面的訊號轉換功能，把電腦的指令由數(shù)位訊號轉為類比訊號，來驅動被控制的物件，以達到訊號擷取與自動控制的目的[8]。

本系統(tǒng)所采用的資料擷取介面卡為NI-Pad 6016，具有200 kS/s取樣率、16個類比輸入、32個數(shù)位I/O、2個類比輸出、2個計數(shù)器/計時器等多功能的DAQ（Data Acquisition）資料擷取卡，其可接受的類比訊號的范圍為10V~-10V。

實驗結果

本文主要建構一由市電提供電源經由返馳式轉換器，再經降壓電路以脈沖充電法對電池充電的快速充電系統(tǒng)，搭配LabVIEW圖控式程式語言制作出一套即時監(jiān)控系統(tǒng)，透過電腦熒幕，使用者可以即時掌握鉛酸電池的使用情形。本章節(jié)將根據(jù)前述的電路架構與控制系統(tǒng)，證明脈沖充電器的快速充電性能，與電池電量估測的實驗。

實驗1 多階段充電器方面

圖9為整個充電歷程的充電電流與電池端電壓變化曲線圖，由圖中得知曲線前段呈現(xiàn)持續(xù)上升，而當電壓達到14V時，充電器控制進入多階段充電模式，并改以改變電池端充電電流對電池充電，如圖9的后段曲線所示，整體充電時間為4,283秒。

圖9 多階段脈沖充電法的充電電流與電池端電壓變化曲線圖

實驗2 電池內阻估測實驗

圖10為電池內阻對應放電電流的關系變化圖，可觀察得知無論電池容量是在100%或是25%，其電池內阻對應放電電流的關系并沒有太大的改變，仍然維持一固定斜率。

圖10 電池內阻與放電電流變化關系圖(電池容量為25%-100%)

而圖11為電池容量與電池內阻的關系圖，由圖中得知當放電電流屬于大電流放電時所測得的電池內阻相對的越小，當放電電流屬于小電流放電時，電池內阻將會相對應的增大。由上述可知當電池容量有所變化時電池內阻的變化量將會有較大幅度的變動，但放電電流的變化量則是呈現(xiàn)小幅度的改變。利用上述的電阻對應容量的特性，可帶入電量估測方程式中當做電池放電電流在不同的修正因素。

圖11 電池容量與電池內阻變化關系圖

實驗3 電池電量估測實驗

本章節(jié)的電池電量的估測實驗，第一階段采用前章節(jié)所述的充電器的架構對電池充電，直到所設定的充滿情況充電電流將會降為零，代表電池已充滿，再利用1C對電池放電如圖12所示，放電時間為1,969秒，與CSB電池廠商所提供的數(shù)據(jù)相差不多，因此定義此容量為電池在1C下所能放的電池最大電量100%，再利用內阻估測法分別對75%、50%、25%做電池容量估測實驗。

圖12 電池放電曲線(固定電流1C)

圖13為電池初始容量為75%下的電池電壓、放電電流與電量估測曲線變化圖，負載固定以1C對電池進行放電，當電池的端電壓達10.5V時，則判斷放電結束，總放電時間為1,378秒，到放電結束后的電量估測值為2.14%。

圖13 電池電壓、電流與電量估測(電池初始容量75%)

圖14為電池初始容量為50%下的電池電壓、放電電流與電量估測曲線變化圖，總放電時間為937秒，電量估測值為3.4%。

圖14 電池電壓、電流與電量估測(電池初始容量50%)