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智慧型電池管理系統開發與應用

為了解決bmw520新車的問題，作者林文卿 這樣論述：

在智慧電網及電動載具應用中皆採用高電壓高容量電池系統，智慧電網經由儲能系統的應用，對再生能源進行多存少補，藉著儲能系統讓再生能源能有效的併入電網解決供電間歇性的問題，且能實施尖離峰的電力調度達到削峰填谷功能，在電動載具中也有許多知名車廠採用高電壓儲能系統作為動力來源，如：Tesla、BMW、Nissan等。由於鋰離子電池具有能量密度大、體積小及循環壽命長等特點，使得現在儲能系統的市場紛紛轉向使用鋰離子電池，但高壓電池系統在串聯過程中有電芯不平衡及正常工作範圍外使用安全性較低的問題，因此需由電池管理系統進行有效管理，且現今電子產品陸續導入物聯網技術，讓使用者可以透過網際網路即時的監控產品，並能

夠經由雲端計算及大數據分析進行系統最佳化的調整，因此本論文將對相關的研究進行探討，並針對高串聯鋰電池系統建立智慧型電池管理系統，其系統由主從式電池管理系統、無線模組系統及雲端監管系統所組成。主從式電池管理系統的建構包含：系統主控端、模組電池管理系統與LabVIEW人機介面，採用CAN BUS通訊介面執行系統整合，模組電池管理系統管理七串額定25.9V模組電池組並對其進行參數量測與計算，採用一體化的設計整合模組電池組與模組電池管理系統，提高模組電池管理系統的電芯量測與平衡穩定性並省去配線時間與成本，系統主控端建立一個總電流量測模組進行充放電的狀態判斷，及建立高安全保護電路提升高串聯電池系統使用安

全性，包含：漏電檢測器、充放電保護開關、高壓斷路保護開關及高壓快速保險絲，透過CAN BUS 通訊介面接收16個模組電池管理系統的關鍵資訊並實施系統狀態控制，且在系統主控端與模組電池管理系統間開發一套平衡電路與邏輯，解決模組內串聯電芯與串聯模組間的平衡問題，而LabVIEW人機監控介面負責接收高串聯電池系統運行資訊，透過圖型化程式設計提供一個直觀並容易操作的虛擬監控儀表。雲端監管系統是由連線伺服器、網路資料庫及網站伺服器三大軟體架構所組成，皆採用Microsoft的開發工具進行撰寫，且運作於一台Windows作業系統的伺服器上，透過無線模組系統之CAN BUS通訊與主從式電池管理系統整合，將系

統資料封包採無線通訊網路傳送至連線伺服器並儲存於資料庫，而資料庫所儲存的資料封包可供網站伺服器提取資料並顯示在網頁上，讓電動載具或大型儲能系統在示範運行期間，管理人員能以遠端的方式即時監控高串聯電池系統的運作狀態，監控項目包含高串聯電池系統狀態、電壓、電流、殘電量、位置等資訊。本研究測試系統將由112顆3.7V/50Ah台達鋰三元電芯串聯成420V/50Ah高串聯電池系統，由此測試平台驗證本論文所研製的智慧型電池管理系統的實用性，測試內容包含：模組電池管理系統電芯平衡測試、高串聯電池系統充放電測試、高安全保護電路異常狀態測試，並在48V電動載具上進行雲端監管系統的運作測試，驗證本研究所研製之智

慧型電池管理系統的建置，能讓高電壓電池系統運作在工作範圍內，並經平衡電路及機制解決高串聯電池系統電芯出廠的不一致性及模組化過程中殘電量不一致的問題，且雲端監管系統能即時接收主從式電池管理系統及GPS衛星定位資訊，將所接收的即時動態訊息顯示在網頁瀏覽器上並儲存於資料庫，也可透過資料提取進行歷史資訊查詢。