目前所有硬件功能均已验证，软件适配仍在继续，将在月内发布。

碎碎念

在2024年开源的Lite版本超级电容控制板中，由于缺乏硬件保护电路设计的理念（也有一部分原因是调试的时候没炸过板子带来的自信），认为软件保护足以应对所有问题。在24赛季与南航（我们采用的是相同的拓扑，可惜他们没开源）交流以及后来莫名其妙出现炸板现象的时候，就越发觉得必须存在硬件保护作为最后的保险。

新特性

远端补偿

此版本加入远端补偿，主要是为了能够尽量减少线损引起的与裁判系统电压采样的误差而导致的功率误差。

在超级电容控制板Plus使用四位半万用表进行拟合校准后，认为其“绝对精度”已经足够精准，但是在赛场上，需要以裁判系统的数值作为参考，其“相对精度”仍不确定。

经过测试，加入线损补偿之后，电源管理模块chassis接口到超级电容控制板之间使用约50cm的18AWG硅胶线进行连接，在24V，0-10A负载的范围内，超级电容控制板Plus的功率检测数值与裁判系统显示的数值误差在±1W；去掉线损补偿后，误差达到了-5W。

检测功率偏小会带来什么影响呢？

我队2025赛季使用的功率控制算法基于西交利物浦的电机功率模型，使用超级电容控制板回读功率进行校正，保证100%按照设定功率运行，同时减少对裁判系统的依赖。

那如果，超级电容控制板回读的功率偏小，比如小了5W，在功率限制100W的情况下，我设定底盘跑100W，实际确实跑了100W，但是超级电容控制板回读95W，代码会认为他没达到指定功率，从而增加一点功率达到105W，此时就会小幅度超功率了，确实此时可以再根据缓冲能量的阈值来减小功率，但是如果，以后缓冲能量减小到10J呢？或者你的底盘代码在某些特定情况下超调了呢？

关于某些特定情况下超调，我队在纯使用缓冲能量闭环的时候，在机器人全功率行驶过程中如果猛转头，就会造成缓冲能量耗尽导致底盘断电。（我不是电控，我只知道存在这个现象）

倒是可以通过减少使用功率来实现不超功率，但是不同机器人走线长度不同，线有长有短，会造成功率补偿较为麻烦，如果减的太多就得不偿失了。所以加上远端补偿，可以从根本去解决这个问题，剩下的就是参考源不同造成的检测精度误差了。

下管电流采样

在Lite版本中，电容电流采样使用INA181进行采样，虽然其28V耐压对于电容组21V来说存在较大的冗余，但是可能是上电尖峰，或者是热拔插的浪涌，还是偶尔会导致INA181烧毁（所以这个版本把他删了）。

在Lite版本中，INA181烧毁的情况下，其实他还是可以通过改一下代码来运行（试过，但是没实装），因为这样无法检测出底盘运行的真实功率，从而导致开启超级电容的时候无法精确控制底盘的消耗功率。

使用下管续流采样，第一个好处是更低的成本，第二个好处是没有共模电压的担忧。缺点嘛：在下管开通时间过短的时候，会产生较大的误差，在下管10%占空比下，10A负载会引起2A的误差（0A误差0.2A左右），不过绝大多数情况下都不会运行在这个占空比，所以其实可以很大程度上忽略这个问题。

另外还有一个原因，就是这个下管电流检测，其实只是对超级电容充放电支路的功率检测与限流保护，与[电池端口]输入功率进行运算得到底盘运行功率，只要保证[电池端口]的功率检测准确即可避免底盘功率超限。

硬件保护

新增的硬件保护主要是模拟引脚的esd防护，保险丝，pmos与pwm的时序延迟保护。

ESD防护

在Lite版本中，INA181的REF引脚与STM32G431的OPA1_OUT引脚直连，其需要承受较大的共模电压，已经发现有烧毁OPA1_OUT引脚的现象发生。故为了避免此类现象的发生，在与功率线路直接或间接连接的引脚均增加esd进行防护。

保险丝

在联盟赛比赛前夕，Lite版本突发集体炸管（好在比赛全程无异常状况），可能跟代码更新，改动了pwm与pmos的开关时序有关（V1.1.2517版本代码已进行时序控制，保证其正确运行）。这引出了一个问题：超级电容模组失效保护。详见：通用型超级电容模组短路保护板-RoboMaster 社区

外接模块只是亡羊补牢，应该在设计之初就进行考虑，故Plus加入保险丝只是顺手的事。

为何选择5A慢断？

1、他是插件封装，熔断后的拆焊与更换较为方便，你也可以选择10A快断保险（封装焊盘进行了扩大，可兼容），但不建议使用保险座，多次更换保险后可能会出现松动的现象。

2、其熔断曲线相对于快断保险，更符合裁判系统的保护曲线。即使超级电容模组以10A（240W）进行放电，其持续时间也就5秒左右，并不会使得保险丝熔断。而240W已经是额定功率的两杯倍了，再高的功率，受限于规则限制与超级电容的物理限制，已经没有太明显的收益了。在保证正常运行的情况下，使用更低熔断电流的保险丝能够在出现爆炸💥的时候更快先于裁判系统的保护进行熔断，避免“通道0超载”的现象发生。

PMOS与PWM的时序延迟保护

在LiteV1.1.2517版本代码加入的软件时序控制与此功能相同，但是我更相信硬件实现的可靠性，所以使用逻辑门搭建了一个硬件延迟电路。

全新的充放电环路逻辑

在V1.1的代码中，为了能够让电控对超级电容模组进行更自由的充电、放电与使用功率的控制，使用了较多的标志位与单独的充放电循环函数，这使得电控需要对超级电容模组的运行有较为清晰的理解，使用起来不够简便。

为了解决这一问题，Plus代码的更新到V1.2（兼容Lite，目前未适配），并且基于西交利物浦的电机功率模型控制思路编写了一个库进行搭配食用，控制指令仅保留[使能]标志位，和必要的[功率上限]数值。超级电容模组在使能的时候会根据底盘运行功率实时自动进行功率补偿，电控仅需手动使“底盘功率超限”即可激活超级电容模组。

物料更替

新旧BOM对比.png

左侧为Lite版本主要元器件，右侧为Plus版本主要元器件。

红色完全删除

橙色为右侧替换左侧（左侧删除）

绿色为全新加入

蓝色为可选替换

现在导出的BOM已经添加了立创商城的编号，可以直接一键下单，建议一次购买10套用量，才能有较为实惠的价格（90元/套）。

如果芯片全部到优信电子进行购买，成本可降低20元/套左右。

MP2456请务必到优信购买，立创价格是优信的7倍！！！（不知道为什么，立创上的MPS芯片都特别贵）

为了焊接友好，TCAN1044，SOT23-8封装的价格较为昂贵，有能力可以自行更换TJA1044，DFN3\*3版本的CAN收发器，价格实惠。

磁环电感我未添加到BOM导出列表中，因为立创商城没得买，只能去淘宝购买。我使用的是四线1.0mm并绕的106-125磁芯磁环，绕数11匝，初始感量22uH。铜线粗细和数量影响较多的是铜损，也就是DCR，对性能的影响不明显。磁芯型号务必使用相同的106-125，才能保证有足够的感量和饱和电流。

磁环电感.png

目前芯片市场价格飘忽不定，价格可能会上下浮动。

参考文献

高速低侧电流检测参考设计 (Rev. C)

电源远端电压补偿_远端补偿电源电路-CSDN博客

文件

RM2025超级电容控制板Plus_Kicad8工程.zip

目前所有硬件功能均已验证，软件适配仍在继续，将在月内发布。

特别鸣谢

感谢以下战队在Lite版本中的使用反馈（排名不分先后，想到谁就写谁）：

江南大学霞客湾校区-SHARK战队

北京理工大学珠海学院-毅恒战队

厦门大学嘉庚学院-TCR战队

宁波诺丁汉大学-AIM战队

浙江理工大学-钱塘蛟战队

修订历史

V1.0.2516：上传文件，简单的描述。

V1.1.2517：添加对新特性的描述，更新BOM。

V1.2.2518：LED丝印错误，在2518版本之前的PCB文件中，LED封装错误（反了），但不影响使用，焊接的时候需要注意方向，绿色标签应在GND焊盘侧。

声明

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