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基於類神經網路之鋰離子電池健康狀態估測技術研究

為了解決18650電池無法充電的問題，作者鄭偉呈 這樣論述：

鋰離子電池現今已被大量運用在可攜式電子產品、電動機車、電動汽車及儲能系統中，而不管運用在任何產品上，鋰離子電池的安全性則是首要目標，準確估測電池的健康狀態則是電池管理系統重要的技術之一。而鋰電池老化是一非線性的衰減過程，且鋰電池很容易受到環境溫度、充放電電流大小及電池溫升等因素所影響，若無法在完全的充放電狀態下，很難在即時系統上估測出電池的健康狀態。因此本文提出一主動式電池健康狀態之估測方法，當電池殘餘容量為100%時，主動偵測鋰電池各頻率交流阻抗，並利用類神經網路演算法估測出電池健康狀態。本文使用Arbin Instruments LBT21084進行電池老化實驗，並搭配Bio-Logic

VSP恆電位儀進行交流阻抗量測，以及使用MATLAB提供之類神經網路軟體介面進行訓練。根據使用不同老化電池進行的測試結果，本文所提出的第一種類神經網路，輸入參數為23個頻率點之交流阻抗，隱藏層神經元20個，所估測的電池健康狀態之最大誤差為2.03%，最小誤差為0%，平均相對誤差為0.60%，平均絕對誤差為0.51%，均方誤差為0.46%。本文所提出的第二種類神經網路，輸入參數為10個頻率點之交流阻抗，採用10個隱藏層神經元，估測結果之之最大誤差為1.31%，最小誤差為0%，平均相對誤差為0.41%，平均絕對誤差為0.35%，均方誤差為0.21%。因此本文所提出之方法，可有效的被用來估算鋰離子

電池的健康狀態。

多旋翼飛行器暨自動起降電池充電交換平台之研製

為了解決18650電池無法充電的問題，作者丁嘉文 這樣論述：

至今，對於無人飛行載具(UAV)的應用廣泛，如：農業噴灑農藥、國土調查、空中保全監控、氣候與環境的監控等。為了有效執行任務，本研究研製出一款多旋翼飛行器能自動起降至電池充電交換平台進行更換電池及充電，多旋翼飛行器有優點也有缺點，優點是能代替人們來執行一些繁雜及人們無法到達地區的任務。缺點是續航力差會使得我們任務無法完全執行，執行至一半就必須得降落，手動更換電池後，再繼續執行飛行任務。因此為了延長無人機之續航力，必須對無人機的電池進行改造，我們有了對延長無人機續航力的研究方法就是研製出一款自動起降電池充電交換平台，讓無人機來自主性的降落，並且能夠不需藉靠人力來更換電池，最後再繼續執行未完成的任

務。本論文使用之飛行機器人為X型六旋翼飛行器，運用即時動態定位技術(Real Time- Kinematic，RTK)來讓無人機能夠精準降落至交換平台上。另外搭配紅外線導引系統(IR-LOCK)透過影像追蹤(Visual tracking)技術，使飛行器來追蹤平台上的紅外線LED燈板，以便減少降落時的位置誤差。待飛行器降落至交換平台後，最後階段則靠平台之機構輔助導引的方式，使飛行器能精準定位至交換電池之位置。本論文對於多旋翼飛行器所採用的Li-Po鋰聚電池有所改進，由於要能進行自動充電功能，而Li-Po鋰聚電池通常會搭配一個平衡充電的接頭，會增加自動充電的困難。因此本研究採用18650電池，並

搭配一塊平衡充電保護板來進行自動充電功能。本論文採用一組兩軸XY平台配合V字形對位裝置，使多旋翼飛行器能夠順利與交換平台上的機器手臂結合，並開始自動更換電池。本論文之交換平台的整個交換流程皆採用可程式邏輯控制器(Programmable Logic Controller，PLC)來進行控制。為了在主電源18650電池斷電時，讓飛控能持續收到飛行器姿態及資訊。本論文使用超級電容供電給飛控。在更換電池時，超級電容將開始對飛控進行供電動作，在主電源未斷電前都是由18650電池對超級電容充電來維持超級電容之電壓。由實驗結果證實，即時動態定位技術(RTK)搭配紅外線導引系統(IR-LOCK)，能使飛行機

器人成功準確降落在交換平台上。最終順利將多旋翼飛行機器人上之沒電的電池拆取下來，並換上充飽的電池準備下次任務。