本文是给电控写的，不会提及太多技术细节。
本文参考的制作规范与规则手册均为2024年12月25日的1.1.0版本。

声明

感谢您对本战队开源的超级电容模组的借鉴。在使用之前，请务必确保自身有足够的技术水平能够解决基础问题，一旦使用，即视为您的技术水平能够确保您所复刻的超级电容模块与本开源一致。若您对本开源进行了更改，造成的后果与损失与作者无关，作者只能保证本项目的所有源文件的有效性。

本文仅对作者在2024赛季中开源的超级电容Lite模组进行使用说明，请勿将本文的内容套到其他队伍开源的超级电容模组上，也请不要以其他队伍的开源套到本超级电容Lite模组上。

超级电容Lite模组如果不按照本文的说明进行使用，性能无法得到保证，且因此产生的后果与作者无关。

简介

G431Lite超级电容控制板采用STM32G431芯片作为主控，采用升压/降压作为功率拓扑，使用PI控制器对环路进行控制。软件方面拥有多重保护机制，确保超级电容Lite模组运行的稳定性。搭配7串3V60F超级电容组可以获得较高的能量利用率。

超级电容组采用Hcccap的3V60F超级电容串联7个组成标称1890J的超级电容组，均衡板与电容组使用WingTAT连接器-金手指卡进行连接，目前搭配的均衡板为BW6103芯片制作的被动均衡板。

超级电容模组是RoboMaster机甲大师超级对抗赛中规则允许参赛队伍自制的用于给底盘提供额外能量的装置，其作用主要是为底盘的运动提供超出【底盘功率上限】部分的能量，从而避免【底盘功率超限】导致【缓冲能量】耗尽引发底盘断电。

说明

【底盘功率上限】：为规则中对机器人定义的一个性能指标，其根据机器人类型的不同拥有不同的数值，并且能够随着机器人等级的提升而提高。
【底盘功率超限】：裁判系统电源管理模块会实时检测【Chassis功率】，假若【Chassis功率】超出了【底盘功率上限】，即为【底盘功率超限】。根据超出的功率大小，以10Hz的频率对【缓冲能量】进行消耗结算，若【缓冲能量】消耗殆尽，则裁判系统将会对机器人底盘进行断电。
【Chassis功率】：Chassis是裁判系统电源管理模块对底盘进行供电的端口，其供电功率为【Chassis功率】。
【缓冲能量】：规则中对机器人【底盘功率超限】的一种保护机制，避免参赛队伍功率控制不当产生的瞬时的【底盘功率超限】造成底盘的错误断电，提供一个容错机会。

能量与功率不是一个东西，能量（Energy）的单位是焦耳（Joule），功率（Power）的单位是瓦特（Watt），他们之间的关系为E = P * t。能量是一个“总量”，功率表示单位时间消耗的能量的“速度”，以恒定的功率 P 运行 t 秒的时间，就会消耗 P * t 焦耳的能量 E 。

60J 的缓冲能量，不代表可以超出【底盘功率上限】60W 去使用，还要关系到能够“超功率”的时间。超10W可以用6s，超60W可以用1s。

在2025赛季中，裁判系统删除了【Chassis功率】的反馈，要求参赛队伍自行检测功率用于功率闭环，提高了参赛队伍对功率控制的要求。我了解到一些队伍使用一种“基于缓冲能量的功率控制算法”，尽量去消耗缓冲能量以提高底盘使用功率。以往缓冲能量消耗殆尽只是会扣血，而2025赛季改为了底盘断电，“基于缓冲能量的功率控制算法”的容错率大幅降低，所以我不建议使用这种算法来进行底盘功率控制。

听说往年的比赛出现过不少裁判系统数据延迟的情况，过度依赖裁判系统也不太好。

以上为未装备超级电容模组而进行的分析。

对于本文，另外做以下几个定义：

【充电功率】：超级电容Lite模组从Chassis线路对超级电容组进行充电所消耗的功率。在没有无线充电的情况下，此功率计入【Chassis功率】，受到【底盘功率上限】的影响。
【放电功率】：超级电容Lite模组将超级电容组内存储的能量释放到Chassis上的功率，其数值不会被裁判系统检测到，不受【底盘功率上限】的影响，受到超级电容组保存的能量，超级电容模组的性能所限制。
【电机功率】：底盘运动的时候，电机所消耗的功率，由电控进行控制。在没有超级电容模组的情况下，【电机功率】与【Chassis功率】完全相等。若是装备了超级电容Lite模组，会有三种运行情况：

待机状态：此时与未装备超级电容模组等效，且此时超级电容Lite模组不会对电机的运行造成任何影响；
充电状态：此时【Chassis功率】=【充电功率】+【电机功率】，充电功率可以通过通信进行设定；
放电状态：默认放电情况下，【电机功率】>【底盘功率上限】（要不是这个关系，让超级电容模组放电干啥？）。【Chassis功率】<=【底盘功率上限】，【放电功率】=【电机功率】-【Chassis功率】。

【底盘消耗功率】：此数值为超级电容Lite模组反馈到总线上的数值，其大小为【电机功率】+【充电功率】，只要超级电容Lite模组不处于充电状态，【充电功率】均为0。

【放电功率】是不能直接控制的，他是自动分配的结果。超级电容Lite模组会实时检测【Chassis功率】与【电机功率】，自动分配功率，使他们趋近于以下关系【Chassis功率】<=【底盘功率上限】，【放电功率】=【电机功率】-【Chassis功率】。

特性

使用1MbpsCAN总线进行通信；

CAN总线反馈频率可调，总线ID可调；

支持底盘功率反馈；

通过96位UID进行拟合参数与板子的匹配识别。

具有过温、过流、过压等多种保护机制；

规格

母线电压（Vbat）范围：12-28V；

电容组电压（Vcap）范围：1-21V；

最大瞬时电容电流：30A@5Vcap；

额定功率：150W@24Vbat，12Vcap，温升50℃ *；

额定效率：96%@额定功率下；

CAN总线比特率：1Mbps；

体积：60×40×25mm；

工作环境温度：0 至 40℃。

* 室温20℃，六面悬空，自然冷却；

指示灯描述

可以通过修改代码来修改指示灯的状态，以下是对源代码的默认状态进行的相关描述。状态指示灯会以表格中状态，优先级从上到下进行指示。

状态	描述
底盘灯与电容灯同时闪烁	CAN离线：累积1秒没收到CAN消息
底盘灯与电容灯交替闪烁	过温保护：电容组或控制板温度大于80 ℃
底盘灯与电容灯同时熄灭	电池低电压保护：电池电压低于19V，就是电池快没电了
底盘灯闪烁，电容灯常亮	母线过流保护：Chassis端口的电流太大，疯车或者烧电机、炸板了
底盘灯闪烁，电容灯熄灭	母线过压保护：动能回收的导致的电压抬升太高
底盘灯熄灭，电容灯闪烁	电容组能量耗尽
底盘灯常亮，电容灯闪烁	电容组过压保护：电容组过充了
底盘灯与电容灯同时常亮	电容组能量充满
底盘灯熄灭，电容灯常亮	电容组正在充电
底盘灯常亮，电容灯熄灭	电容组正在放电

可以看到，只要有任意一个灯处于闪烁状态，则说明电容组处于保护状态，不可用。

正常使用的情况下，都不会触发带有“保护”字样的状态，如果出现了，则说明使用场景过于恶劣，超出了本设计的使用范围。

CAN通信协议

超级电容Lite模组接收报文格式

用于向超级电容模组发送控制指令控制超级电容模组的正常运行状态。

标识符：0x100（默认CAN_SUPERCAP_ID）

帧格式：DATA

帧类型：标准帧

DLC：8字节

数据域	内容
DATA[0]	【使能】控制：1使能，0失能
DATA[1]	【充放电】控制：1充电，0放电
DATA[2]	【底盘功率上限】单位瓦（W）：数值必须小于或等于【底盘功率上限】
DATA[3]	（预）【充电功率】单位瓦（W）：充电的时候使用的功率

发送给超级电容Lite模组的两个功率必须长时间保持不变（等级提升再变），不能动态变化，否则会导致超级电容Lite模组烧毁。

解释：

【使能】控制：决定是否让超级电容Lite模组工作。如果失能，则超级电容Lite模组将会停止工作，消耗极小的功率（1W以下）。

【充放电】控制：也就是控制超级电容是充电还是放电。只能且应该在走的时候才开启放电，让超级电容模组补充超出【底盘功率上限】部分的功率（那你不移动，电机不消耗功率，电容的电往哪里放？）。充电则是随便想在什么时候充都可以，不动的时候马上进行充电可以最大化利用底盘功率；若是边走边充，则超级电容Lite模组会强制以指定的【充电功率】进行充电，若此时不对【底盘消耗功率】进行闭环，降低【电机功率】，则会导致【底盘功率超限】。

【底盘功率上限】：此参数为一个参考参数，不是可以用来做控制。应当把他看成常量，与裁判系统中读取到的【底盘功率上限】一致，否则会影响超级电容模组的性能。

【充电功率】：此值为更新预告，将于联盟赛之后进行更新。这个值将作为充电功率的设定值，在不移动的时候，其大小与【底盘功率上限】相等可以最大化利用底盘功率；一边移动一边充电的时候，其值应当小于【底盘功率上限】从而保证剩余的功率能够提供机器人进行移动，此时可用的【电机功率】=【底盘功率上限】-【充电功率】。

超级电容Lite模组反馈报文格式

超级电容模组向总线上发送的反馈数据。

标识符：0x001（默认CAN_C_BOARD_ID）

帧格式：DATA

帧类型：标准帧

DLC：8字节

数据域	内容
DATA[0]	【可用】标志：1可用，0不可用
DATA[1]	【状态】标志：有好多状态，具体查阅控制板的代码
DATA[2]	电容组剩余能量百分比：0-100%啦，0%的时候会自动关闭
DATA[3]	【底盘消耗功率】，单位瓦（W）。范围0 ~ 255
DATA[4]	自行检测的电池电压：放大了10倍，例：222就是22.2V
其余	空

发送频率：780Hz，可调。

解释：

【可用】标志：超级电容模块只有处于充电状态、充满状态和放电状态的时候才是可用，其余均为不可用。在可用的情况下才能使能超级电容Lite模组进行放电，（无法强制放电）。在不可用的情况下，需设置【充电】，与【失能】，这是超级电容Lite模组的默认标志，且可以避免未知标志引起的爆炸💥。

【状态】标志：各个状态对应前文的指示灯描述中的状态。必须在此参数反馈为放电状态的时候才能“突破”【底盘功率上限】去以更高的功率运行，否则超级电容未进入放电会导致【底盘功率超限】

电容组剩余能量百分比：顾名思义，建议仅作为UI的电量显示。不需要刻意设置低于多少的时候关超电，超级电容模组会在保证在安全范围内自己关，并且改变相应的【状态】标志。如果电控自己写低能量判断，请务必把逻辑写好，避免在临界状态反复开关。

【底盘消耗功率】：此数值为超级电容Lite模组反馈到总线上的数值，其大小为【电机功率】+【充电功率】，只要超级电容Lite模组不处于充电状态，【充电功率】均为0。电控应使用此数值作为功率闭环的反馈量，只要经过拟合校准，其与裁判系统电源管理模块的误差不超过5W（不考虑线损）。

自行检测的电池电压：由于uint8只能传输0-255，而电池电压如果取整，20-26会显得变化不大，添加一位小数已经可以满足通过电池电压粗略判断电池剩余电量的需求了，但是不能传输小数，所以放大10倍进行传输，使用的时候只需要将该值/10则可以还原为电池电压，单位为伏（V）。

使用逻辑

使用超级电容模组的逻辑流程图：

使用流程.png

解释：

不移动的时候，不需要且不应该使超级电容Lite模组进行放电，而是进行充电。

移动的时候分为三个分支，这分别对应三个底盘移动状态：正常移动、快速移动与低速移动。

正常模式：与不装备超级电容模组时表现一致。
快速移动：【电机功率】超过【底盘功率上限】进行移动，超出的部分由超级电容Lite模块动态补偿。
低速移动：在等级高的情况下，主动降低移动速度，将剩下的功率缓慢充进超级电容Lite模块。作用嘛，队长说可以更加灵活使用超级电容Lite模块。

是否可用则是取决于超级电容Lite模块自身的状态进行判断咯，可用才能用，不可用无法强制使用。

建议搭配的功率控制流程图：

功率控制流程.png

解释：

首先判断超级电容Lite模组的状态，其实也就是决定最后的【电机功率】将会超过【底盘功率上限】还是低于【底盘功率上限】去运行，那当然只有放电状态才能超出【底盘功率上限】去运行啦。

非放电状态的时候统一使用使用同一个环路就行了，边走边充，或者只走不充的时候，其最后都是根据超级电容模块反馈的【底盘消耗功率】来进行闭环的，边走边充的时候，充电功率已经计入了【底盘消耗功率】，闭环的结果就是会走得慢一点啦。

至于缓冲能量，我个人觉得60J没什么大用处，用不用，或者怎么使用就看你们自己的理解了。

但是请注意，在超级电容Lite模组参数经过拟合，并且补偿线损之后，其不会使用缓冲能量，正常使用的过程中，若是消耗了缓冲能量导致【底盘功率超限】，请检查拟合参数的准确性，并且电控让缓冲能量相关的代码进行注释再进行测试。

常见问题

硬件一定要确保板子正常工作才能给电控去使用。

硬件一定要确保板子正常工作才能给电控去使用。
硬件一定要确保板子正常工作才能给电控去使用。

只要超级电容Lite模组的硬件没问题，其代码是经过验证的，不太可能会出错。

无论是什么问题，请先检查这个：

检查CAN线连接，检查数据收发是否正常，数据位对不对。

超级电容Lite模组接上去之后，CAN瘫痪。

检查CAN总线占用率，一条1MbpsCAN最多只能连接8个1Khz反馈频率的ID设备。同时还有CAN总线上的终端电阻数量，至少且尽量只开两个，能关的全关了。

注意，C板发给3508，C板发给超电算是两个ID设备了。部分电控可能并不知道C板发送CAN消息的频率是多快。建议自查。

还有就是，建议关掉CAN的发送失败重发送，这会导致多次连续发送，无法精确控制发送频率。

超级电容模组接上去之后，与超级电容模组的通信有延迟。

检查超级电容Lite模组发送与接收的CAN ID，ID越小，仲裁优先级越高，但是可能会导致其他高ID设备产生延迟，同时建议超级电容Lite模组的CAN反馈频率开低一点，能够感受不到延迟的程度就行。(DT7&DR16发送数据包的频率是70Hz左右，大概已经是感受不到延迟的程度了？）

反正我只能保证超级电容Lite模组这边的CAN能够完全准时按照设定的反馈频率去反馈，以及接收的实时性。

超电放电，【电机功率】不提高（原来50W，开启后还是50W）。

电控：确保发送给电机的数据可以让底盘运行的功率超出50W，没有被限制。
电控：检查通信逻辑，确保开启超电的时候，将【充放电】置0，【使能】置1。
电控：检查功率控制算法。

超电放电，【电机功率】一瞬间有明显的提高，但是会掉下来，最后维持在【底盘功率上限】。

电控：电控读到缓冲功率没了降低了电机电流；
电控：电控读到裁判系统的功率超了降低电机电流；

上面两种可能，是超电功率检测误差导致分配功率的时候，让【Chassis功率】超出了【底盘功率限制】，重新校准拟合，或者修改补偿参数即可。

启动瞬间太猛了，给超级电容模组干保护了。
启动瞬间把超电的能量耗光了（小概率事件）。

超电放电，【电机功率】能维持很高的功率，但是裁判系统把底盘断电了。

和上一个问题差不多，区别是，电控把两个保护取消掉了，所以会断电。
电控：超电没电或者保护了，没有获取到超级电容Lite模组的关闭信息，未降低功率。

超电充电，没有走动，裁判系统超功率。

超电功率检测误差，重新校准拟合，或者修改补偿参数即可。

超电低功率充电，小速度走动，裁判系统超功率。

电控：给的【充电功率】+【电机功率】超过了【底盘功率限制】。
超电功率检测误差，重新校准拟合，或者修改补偿参数即可。

不走动，给超电【充电】且【使能】，但是不充电。

这个之前遇到过，他会莫名其妙卡在某一个电压上，已经优化过了，不确定有没有完全修复，暂时未复现。

本超级电容Lite模组不会且没有任何办法限制底盘电机使用的功率，功率上不去肯定是电控的问题，功率上去了但是超功率肯定是硬件问题。（除非电容组没电了，电控还在超功率）

任何疑问请先记录好相关数据，没有记录数据的测试就是无效测试，产生的任何问题都没有依据，请不要随便甩锅。

修订记录

V1.0.2508：首次发布。

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