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V − V
R = oc dis .................................式(1) 極板中與鉛結合成硫化鉛，如此電
圖3、加載電壓法量測圖 in I
解液中的四氧化硫減少，電解液的
：電池內阻值
其中，R in 比重又降低，所以電池中的電力降
：電池開路電壓
V oc 低。
電池 表 電壓 箱 負載
V V dis ：電池放電時電壓 數次的循環充放電後，會有部分的
I：測試放電電流
化學物質無法完全透過充電還原，
廠內透過上述兩項手法來評估電池 導致電池健康狀況的衰減，也代表
是否達到更換條件。 著完全反應化學變化的時間隨之減
圖4、內阻偵測法量測圖 短，電解液的比重降低更為快速，
因此我們透過放電所量測的電池端
理想電池與實際電池的差異
電壓，相較於新品健康電池也掉得
表 電壓 電流源 [4]
電池 文獻 陳敏睿、賴彥廷，不斷電系 更為嚴重。
V
統鉛酸電池活化再生應用分析提出
電池的內部電壓和電解液濃度成比
電池是一種用來儲存化學能，將
例，電池在放電時的電壓變化，因
化學能轉成電能的應用裝置，是
放電電流和電池的內部電阻之間有
一種可攜式的能量。理想的電池輸
關係。
出電壓為定值，不會受到任何因素
影響。但事實上，實際電池輸出、 E (端電壓)=E 0 (內部電壓)−I (放電
池放電電壓未達合格標準的紅燈狀
入特性會受到許多因素的影響而改 電流)× r (電池內部電阻)
況。
變。因此實際電池在作功時，電池
從此式得知放電電流愈大電壓的下
的端電壓會下降。本文所提到的鉛 降也愈大，代表著電池端電壓 (E)
電池健康狀態與定義 酸電池，正極為多孔性的二氧化 會隨著電池所剩餘的容量減少而下
鉛，負極為海綿狀的鉛，極板上面 降。
從電池的組成原理了解到電池劣化
的活性物質與電解液中的硫酸產生
的原因，但我們實務上使用卻無法
化學變化而放出電子，每一單位
拆卸電池槽來觀測內部結晶狀況來
(Cell)至少可提供2.04伏特(V)的電 數據分析模式
得知電池的健康狀態。實務上的電
壓，下面列出電化學反應式：
池健康狀態評估參考文獻 [10] 動態 透過放電行為前後所得到的電池端
放電反應式正極： 電壓，就是本文提到的電壓差。因
電池健康狀態檢測手法常見的有開
此，電壓差代表著這顆電池的健康
路電壓法、加載電壓法、內阻偵測 4 PbO + H + + 2 − 2 SO + − 2e → H O PbSO
+
2 4 2 4
法，以及庫倫估測法。目前廠內用 狀況。我們可得知的是相對電壓差
放電反應式負極： 小的電池，健康狀況比電壓差大的
來判斷電池健康狀況的手法為加載
+
電壓法以及內阻偵測法。 Pb SO → 4 2 − PbSO + 4 2e − 電池來得優良。如此一來我們僅得
知相對的現象，仍然無法切確的找
放電總反應式：
出異常的電池甚至無法使用回顧文
加載電壓法
PbO 2 Pb + 2 + 2 2 H SO → 4 2PbSO + H O 獻所提供的模型，因為，並非同樣
2
電池接上負載在使用狀態下如 圖 的充放電參數都適用所有的電池。
充電反應式正極：
3 ，利用電池在放電截止電壓前，電 本文使用歷年電池紀錄的數據，建
池端電壓隨著放電時間線性減少的 PbSO + 4 2 H 2 PbO + 2 4O → + SO + 4 2 − 2H + e − 立一個適合的模型，用以推估電池
關係來預估電池的殘存電量。於量 充電反應式負極： 的健康狀況，以達到電池異常即早
測時紀錄輸出端電壓，透過截止電 判斷的手法。
+
PbSO + 2e → − Pb SO 2 −
壓來判斷電池的健康狀況。 4 4
放電總反應式：
大數據的概念
內阻偵測法 2 4 2PbSO + H O → 2 PbO 2 Pb + 2 + H SO 4 文獻 [14] 陳欣得在2006年敘述統計
2
透過量測電池充放過程中的內阻變 文獻 [5][6] 湯淺電池與CSB電池提到 學提出大數據的幾個精神就是：不
化 圖4 ，對照內阻與電池容量的關 當放電時電解液的四氧化硫進入正 用取樣。樣本=母體、不在乎因果
係來評估電池容量。一開始先量測 極板上，與正極板上的二氧化硫結 關係，在乎關聯性、把一切資訊
電池的開路電壓，接著在迫使電池 合，此時正極板會釋放出氧氣進入 給資料化。巨量的定義，不在於多
瞬間輸出一定電流而使電壓隨之降 電解液中，所以電解液的含水量會 寡，而在於「完整」。然而大數
至一定值，此時內電阻值即可由式 增加，也就是電解液的比重會降 據的範圍涵蓋甚廣，定義也多有分
(1)得到。 低。電解液中的四氧化硫會進入負 岐。2001年Gartner公司的分

FACILITY JOURNAL JUNE 2019 91