●技術簡介：
1背景:鋰電池劣化導致安全性、成本問題，超音波探測具有成本、體積、即時性優點。
2探測:操控環境變因下，對電池各部位擊發超音波訊號，收取反射或透射波。
3分析:具有頻譜、影像、深度學習等方式，評估電池SoH、劣化種類分布、電池模組內故障電芯位置。
4學理:以電池聲學性質，搭配軟體模擬，驗證實測數據。
●技術之科學突破性：
一、創新量測設備與技術
1.原因:電池的多層複材、高孔隙率結構使聲波行進時遭遇多次反射與強烈散射現象，常在抵達探頭接收端時散逸殆盡。
2.本研究創新採用高功率探頭發射、高精度探頭接收模式(文獻皆無)，即使在高厚度電池亦可獲取相當清晰訊號，且因各電池粉材、電解液、結構對超音波各頻段吸收性差異，本研究建立資料庫，對各種電池採用最適頻率超音波探測。
二、多點式探測
1.原因:鋰電池經歷多次循環後，平面分布均質性下降，各部位出現程度不一劣化，若探測限於一處，將無法獲取電池內部完整資訊，更無法準確評估SoH。
2.本研究採用多點式探測，並開發相對應的SoH評估法則，具有優良準確度。
3.比較:多數文獻僅採用單一式超音波探測。
三、新穎超音波成像技術及分析
1.原因:聲波隨傳導路徑長度能量呈現負指數下降，當測試電池具有一定劣化膨脹程度時，各部超音波訊號普遍嚴重衰減，訊號間差異大幅減少，無法呈現電池物理性質平面分布差異性。
2.本研究以大量數據建立聲波模型，由其參數對超音波強度進行修正再成像，無論電池劣化嚴重程度，影像圖皆能清晰呈現電池劣化分布。此外本研究以聲波強度及ToF成像對比，精確分析電池故障類型。
3.比較:其他相關研究僅以訊號強度進行成像，電池老化一定程度後，影像出現均黑，無法辨識故障範圍。
四、消除外在變因
1.原因:鋰電池結構細緻，遭遇溫度升降、應力施加等因素，產生結構物理性質變化，大幅影響超音波訊號傳導時間與能量衰減，造成分析電池時可觀偏差。
2.本研究在-5°C-55°C環境下，0.1°C為間隔，對電池施加輕微壓力，以1mN為間隔，分析溫度、壓力對聲波訊號影響，以此建立數據偏差模型，在實際探測時對環境變因予以校正消除。
3.比較:其他研究僅限於室溫下，固定施加應力，並無探討環境變因影響，故實際應用時無法消除環境因素，因而出現誤差。
五、深度學習數據分析
本研究採CNN BiLSTM，由來自不同故障種類、程度區域超音波訊號訓練模型，以此解析不同訊號的內含資訊，並由迴歸分析其殘餘蓄電量，實際應用時，CNN BiLSTM模型搭配環境因素校正模型，能夠準確評估出電池故障種類、範圍及SOH。
六、軟體模擬
為了建立該技術學理，即電池SoH、內部物化性質、超音波波形三者關係，本研究對電池組成部件個別進行超音波探測，獲取其聲學性質，進行軟體模擬計算，驗證實驗結果。
●技術之產業應用性：
一、提升電動車效能
1.模組化與商業化:本技術已臻完整，未來將受到模組化，超音波收發機台將以探頭陣列形式安裝於電動車電池模組上，不論環境溫度高低、車體行進震動帶來壓力強弱，皆能即時探測根據模型準確呈現電動車鋰電池模組SoH、內部劣化範圍、種類，以及故障電芯位置。本研究團隊正致力於降低該技術成本，使其能進入商業化階段。
2.降低電動車運維成本:隨著石化能源逐漸枯竭，電動車作為前瞻綠能代表性產品，將逐漸取代石化燃料載具，直至完全佔據世界車輛產業，具有相當龐大商機，且可能在未來幾個世代裡主導車輛技術發展。而電動車一切動力及MCU運算(控制系統、IOT等)、電器設備的電力來源皆由鋰電池模組供應，其佔電動車總成本三分之一。如一-1所述，本技術能即時獲取電池模組詳細健康資訊，如此能對電動車三電系統(電源系統、控制系統、動力系統)甚至剎車回充行為具有更高效能管控。降低電動車運作時電力損耗，且由於對故障電芯位置的掌握，故能迅速予以替換，避免其不穩定充放電行為對電池組造成更大損傷，高效的電能分配與即時傷害只損，能大幅降低電動車運維成本。
3.降低電動車使用風險性:相較降低運維成本更至關重要的為降低電動車使用風險性，鋰電池因老化或外在因素(碰撞、環境高溫)甚至不可掌握的自發性迅速劣化，可能發生使用時升溫過快，造成燃燒或爆炸，或因供電不穩定，損壞車內MCU，令電動車行駛異常，以上皆會對使用者造成極大危險。因本技術能即時掌握電池模組健康資訊，故可在鋰電池內部出現異常且還未有明顯危害時，馬上做出應對，避免人身安全受損害。
二、其他設備使用推廣
1.鋰電池應用端:鋰電池除了可應用於電動車，尚受到電子通信設備廣泛使用。而隨著技術成熟與綠能產業興起，鋰電池尚有可能被大量裝備於智慧電網變電站，用於緩衝調節供電不穩定的綠能供電。此外，因永磁式馬達較內燃機具有更多優勢，如:成本低、扭力強、低汙染等，將來亦會大量裝備於各式電動載上，故鋰電池將為絕大多數電子設備、載具提供動力，因此供電系統中最重要的BMS與本技術商業潛力將不限於電動車相關產業上。
2.本技術目前著重於電動車鋰電池，所建立之模型、學理皆與其相關，然不論何種元件、設備的鋰電池，其結構、作動原理皆相仿，故能以本研究方式依樣套用至二-1列舉的所有BMS上，進行探測、建模甚至建立各類鋰電池超音波探測的學理。

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