車輛研究測試中心 綠能車輛發展處 電動車系統技術專案 胡聰賢

電動載具有別於傳統載具或車輛，由馬達驅動所建構的動力系統及由大量電池芯所組成的儲能系統成為發展電動載具的核心，其中，在儲能系統的應用上，又以電池健康狀態的估測成為發展的重點與關鍵技術。有鑑於此，車輛研究測試中心(ARTC)提出一個電池管理與監控的創新思維，透過技術處科技專案計畫的支持，以使用者的角度為出發點，發展出一項電池健康狀態估測技術，使電能系統的應用更為可靠且強健。本技術透過實驗設計與規劃，求得電池的退化曲線與電池電壓變化之關係，在任意的電池電量條件或狀態下，能快速檢知動力電池電量退化的程度或健康狀態，進而計算出有效的可用電量。本項技術可在數十秒鐘的時間內，快速且輕易的完成電池當下之健康狀態或退化程度之估測，以修正電能管理系統內的參數，使電動車的應用更為可靠且友善。

本技術的實現上有兩項重點，其一，為充電或放電的操作；另一，則是精準的電壓量測。估測過程中，首先對電池進行一小段時間的充電或放電的操作；接著，在充電或放電行為結束的同時，量測電池端電壓的變化曲線；最後，再將電壓曲線中的數據帶入估測演算法中進行運算，即可算出電池退化程度的數值，如圖1所示。此數值為一個百分比值，代表電池當下可容納電量與最初使用可容納電量的比值。此百分比隨電池的反覆使用而逐漸下降，代表著電池退化的程度。因此，電池使用次數越多次，其可待機的時間越短，即是電池退化所造成的，可見此技術於電動車領先應用上具有指標性意義，更是不可或缺的重要關鍵，這也是近年來各國車廠與學者紛紛投入此研究領域的主因。

電池健康狀態估測技術的發展與導入應用，就電動車輛而言，不僅提升電池系統自我診斷與監控的能力，更改善了電池管理之可靠度。除此之外，可提供更為精確之電池電量的計算與計價依據，讓使用者與電池供應商皆瞭解電池之健康狀態，以促進電池交換營運的可行性，發展更前瞻之服務營運模式。另外，將此技術導入電池回收供應鏈，進行汰舊後的動力電池篩選與再利用，重新組合運用於家用儲能系統等，不僅為電池創造第二個應用領域及生命週期的延續，也為用電效率與環境保護帶來新的價值貢獻。

圖1 ARTC發展之電池健康狀態估測技術示意圖