RM2020超級電容

• 超級電容簡單背景
• 電容比賽要求
• • 電容基本要求
  • 底盤超功率限制
• 電容設計
• • 電容設計要求
  • 電容設計思路
  • • 電容充電模塊設計
    • 電容放電電路設計
• 總結

超級電容具有廣闊的應用和市場前景，本文用于記錄學習設計2020RM超級電容。

超級電容簡單背景

1、 掉電保護數據(手表、GPS)。當設備掉電后超級電容內的電量可以作為備用電源維持器件的時鐘運行，從而使數據能夠保留或不被丟失，下次上電不用重新加載可以快速讀取上次數據。（國網單相表也要求使用超級電容進行?RTC?維持，要求電池可更換，RTC?保持的時間在?48?小時以上。）

2、 作為需電量小的器件的電源，快速充放電的特點

3、提供高的瞬間電流，瞬間功率特性好可以瞬間放出大電流，瞬間提供大功率供電

電容比賽要求

電容基本要求

底盤超功率限制

機器人的底盤功率會被裁判系統持續監控，超出功率限制后，裁判系統會觸發懲罰機制。不同類型的機器人判罰情況不同。考慮到機器人在運動過程中很難做到瞬時輸出功率的控制，因此官方在裁判系統服務器上限定了一個緩沖能量 W。步兵機器人或英雄機器人的 W 值有以下兩種情況：

1、 步兵機器人或英雄機器人未飛躍公路飛坡時，其 W 值等于 60J。 2、 步兵機器人或英雄機器人飛躍公路飛坡后，其 W 值從當前值增加至 250J。后續若消耗至 60J 以下，W 值最高可恢復至 60J

裁判系統做底盤功率檢測的頻率是 10Hz。
超限比例：K = (Pr－Pl) / Pl * 100%，其中 Pr 為瞬時底盤輸出功率，Pl 為上限功率。

KN%

K ≤ 10%	10%
10% < K ≤ 20%	20%
K > 20%	K > 20%

電容設計

電容設計要求

電容設計的要求： （1）充電：恒流給超級電容充電并且做出保護模塊防止電容破壞 （2）放電：放電時讓超級電容提供大部分的功率，而不是由電池來提供 （3）MOS保護：MOS管作為控制電路，防止 MOS 管被擊穿；防止功率過大的產熱影響MOS管特性 （4）電機電流：電機減速或突然停止會產生強大的反電動勢，怎樣吸收倒灌的電流或者將其安全消耗掉 （5）精簡化：由于空間有限，將各種模塊整合設計

電容設計思路

電容過壓保護模塊、恒壓恒流模塊、電源切換模塊。

電容充電模塊設計

電容組采用電容串聯的方式
1、首先對電容模塊進行過壓保護，利用BW6101模塊對并聯的每個電容進行保護
典型電路如下

2、對電容進行充電電路

通過控制A1、A2來控制電容充電放電，功率不易控制所以用恒壓與恒流模塊來給電容充電。恒功率充電太過刻板，因此有個新想法：通過PWM波控制A1電壓，改變電壓占空比從而控制電流的占空比（由于裁判系統10HZ檢測一次即100ms），100ms時間較為充裕在100ms內可以控制恒流模塊電流的占空比來達到改變平均電流的效果，從而間接實現了可控的功率充電，更靈活地分配給電容和電機的功率。
（想法還需實驗驗證）

電容放電電路設計

通過電壓比較器信號實現電池和電容較高電壓者來供電，快速實現切換電路。
在放電的過程中要考慮到電機線圈會有反向電動勢，此時會有電流倒灌的現象，因此要妥善處理這部分電流。
這里借鑒港科的思路：
用兩路背對背MOS管來實現控制

用LTC1473芯片和Si9926DY芯片來實現電容和電池的開關來對底盤供電。
MOS管的寄生二極管能互相抵銷，解決電流倒灌問題。

總結

初次設計超級電容，方案還有多不成熟地方。歡迎交流學習，希望能夠迭代出更好的方案。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的超级电容第一版的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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