以内阻法于UPS系统中的蓄电池电量估测设计

但是电池内电阻的变化相当微小，通常为毫欧姆，所以量测内阻的仪器与设备，其准确度及精密度都要相当高，且需要无干扰的平台下将可量测出较精准的数据。

图形化介面设计

LabVIEW通常被用来进行资料采集、仪器控制和工业自动化，它是使用图像物件函数的方式编辑程式，取代传统以文字编辑的方式，使得使用者更容易了解程式结构的涵义。另外LabVIEW系统也提供类比与数位的转换功能，但必须透过资料撷取介面卡，取得类比讯号之后将其转换成数位讯号，让一般电脑能够判读所撷取的数位讯号。同样的，也可以藉由介面的讯号转换功能，把电脑的指令由数位讯号转为类比讯号，来驱动被控制的物件，以达到讯号撷取与自动控制的目的[8]。

本系统所采用的资料撷取介面卡为NI-Pad 6016，具有200 kS/s取样率、16个类比输入、32个数位I/O、2个类比输出、2个计数器/计时器等多功能的DAQ（Data Acquisition）资料撷取卡，其可接受的类比讯号的范围为10V~-10V。

实验结果

本文主要建构一由市电提供电源经由返驰式转换器，再经降压电路以脉冲充电法对电池充电的快速充电系统，搭配LabVIEW图控式程式语言制作出一套即时监控系统，透过电脑荧幕，使用者可以即时掌握铅酸电池的使用情形。本章节将根据前述的电路架构与控制系统，证明脉冲充电器的快速充电性能，与电池电量估测的实验。

实验1 多阶段充电器方面

图9为整个充电历程的充电电流与电池端电压变化曲线图，由图中得知曲线前段呈现持续上升，而当电压达到14V时，充电器控制进入多阶段充电模式，并改以改变电池端充电电流对电池充电，如图9的后段曲线所示，整体充电时间为4,283秒。

图9 多阶段脉冲充电法的充电电流与电池端电压变化曲线图

实验2 电池内阻估测实验

图10为电池内阻对应放电电流的关系变化图，可观察得知无论电池容量是在100%或是25%，其电池内阻对应放电电流的关系并没有太大的改变，仍然维持一固定斜率。

图10 电池内阻与放电电流变化关系图(电池容量为25%-100%)

而图11为电池容量与电池内阻的关系图，由图中得知当放电电流属于大电流放电时所测得的电池内阻相对的越小，当放电电流属于小电流放电时，电池内阻将会相对应的增大。由上述可知当电池容量有所变化时电池内阻的变化量将会有较大幅度的变动，但放电电流的变化量则是呈现小幅度的改变。利用上述的电阻对应容量的特性，可带入电量估测方程式中当做电池放电电流在不同的修正因素。

图11 电池容量与电池内阻变化关系图

实验3 电池电量估测实验

本章节的电池电量的估测实验，第一阶段采用前章节所述的充电器的架构对电池充电，直到所设定的充满情况充电电流将会降为零，代表电池已充满，再利用1C对电池放电如图12所示，放电时间为1,969秒，与CSB电池厂商所提供的数据相差不多，因此定义此容量为电池在1C下所能放的电池最大电量100%，再利用内阻估测法分别对75%、50%、25%做电池容量估测实验。

图12 电池放电曲线(固定电流1C)

图13为电池初始容量为75%下的电池电压、放电电流与电量估测曲线变化图，负载固定以1C对电池进行放电，当电池的端电压达10.5V时，则判断放电结束，总放电时间为1,378秒，到放电结束后的电量估测值为2.14%。

图13 电池电压、电流与电量估测(电池初始容量75%)

图14为电池初始容量为50%下的电池电压、放电电流与电量估测曲线变化图，总放电时间为937秒，电量估测值为3.4%。

图14 电池电压、电流与电量估测(电池初始容量50%)