GKD超级电容控制器方案

• 致谢开源队伍：香港科技大学ENTERPRIZE战队

制作调试：聂亦飞 于泽源

此文档撰写：于泽源

历代超电

RM2024方案-->这里

文件结构

Calibration/cal.xlsx                              ----校准用Excel工具表
Core                                              ----核心代码文件
Docs                                              ----文档附图源码
Drivers                                           ----STM32驱动文件
hardware                                          ----硬件项目文件
      --    SuperCap2024_Control_V1.1R_F3_ISOPWR  ----控制板Kicad项目文件
      --    SuperCap2024_Power_V1.2R              ----功率板Kicad项目文件
CMakeLists.txt                                    ----由CLion生成的CMake编译文件，便于CLion创建项目
flash.sh                                          ----Shell脚本文件，内容其实就是Shell命令，可以用bash解释器运行
Makefile                                          ----由CubeMX生成的MakeFile编译文件

使用方法

步骤

1. 硬件准备。很重要，若复现时出问题大概率是硬件问题，检查焊接、器件型号等。因为方案已经过验证基本没有问题。（注意：控制板背面R16 R19要手工焊接，否则采样路径断路；正面C35 C48留空为正常）
2. 代码跑起来。先用电脑USB供电即可，能够成功下载程序，指示灯、蜂鸣器提示正常。打开CALIBRATION_MODE进行烧录才能修改HARDWARE_ID，烧录后重新拔插供电即可。
3. 检查系统供电。接24V供电，检查24V --> 10.2V -->3.3V。确保供电正常且稳定。
4. 校准。通过宏定义CALIBRATION_MODE开启/关闭校准模式。先校准电压，再用负载仪恒流模式校准电流。校准电流时，先校准IReferee，此时在PowerManager.cpp中手动关闭输出，较为准确；然后再手动打开输出，校准IA IB。确保各项电流、电压采样正常，否则不要上功率和电容组。 一个超电系统对应一个HARDWARE_ID。
5. 上功率调试。先用可调电源和负载仪恒压模式调电流环，再用恒功率模式测试功率环。若确定硬件没什么问题，直接用恒功率模式测试也问题不大。
6. 通信测试。与上位机CAN通信，通过上位机设置限制功率、上位机接收超电反馈底盘功率等。
7. 装车！(如果需要的话，取消宏定义IGNORE_CAPACITOR_ERROR)

• 一定小心电容组不要以任何形式短接！！否则超级电容瞬间变电焊
• （有一次想测量电容组剩余电压，不小心两个表笔碰了一下，笔尖瞬间无了。。

硬件接口&连接

软件环境&编译&烧录

本项目基于GCC ARM GNU工具链。

方法一

VScode + STLink

• 优点：VScode好用；STLink便宜
• 缺点：配置麻烦；openocd调试不支持监视变量实时刷新(在这个项目里比较致命，这也是我后来放弃它的原因)

1. 在VSCode中安装所需插件。（1）Cortex-Debug（主要）；（2）CMake；（3）Start git-bash（使得你可以在VSCode终端中使用bash命令）。以上插件直接在VSCode中搜索下载即可。

2. 配置Windows环境下编译ARM的工具。先下载工具链arm-none-eabi-gcc(具体是下载arm-gnu-toolchain-1x.x.rel1-mingw-w64-i686-arm-none-eabi.zip即可)，解压后将bin文件夹的路径添加到环境变量（见下图）。

3. 安装GCC环境。下载MinGW，安装包的时候安装第2，5，7个包（建议安装在C盘，安装在其他盘遇到过识别不到的神秘情况），并添加bin路径的环境变量（见下图）。最后，将mingw32-make.exe改为make.exe，重启电脑，之后在终端中使用-v命令检测前面的工具链和后面的MinGW是否安装完毕。

4. 安装调试器openOCD。在这里下载0.10.0-15版本（一定要是10版本，12版本对于stm32f334r8t6有bug）的openOCD，解压缩，并将bin文件路径添加到系统变量：

5. 然后即可执行编译操作。 需要注意编译时需要指定HARDWARE_ID，否则将会报错：

   make -j HARDWARE_ID=xxx

   得到build/目录下RM2024-SuperCap-F3-V1R.elf文件即为编译成功。 接着使用此命令进行烧录：

   openocd -f interface/stlink.cfg -f target/stm32f3x.cfg -c "init" -c "halt" -c "program build/RM2024-SuperCap-F3-V1R.bin 0x08000000 verify" -c "reset run" -c "exit"`

• 或者可以将编译和烧录命令写入.sh文件，每次只需使用命令以下即可！

bash flash.sh

至此就可以开始调试了！

方法二

Ozone(推荐) + JLink

• 推荐理由：配置简单；Ozone调试器支持监视变量实时刷新；自带变量可视化绘图功能

1. 安装GCC环境。同方法一。(也可选择MSYS2等，自行学习)

2. 安装arm-none-eabi-gcc 然后即可执行编译操作。需要注意编译时需要指定HARDWARE_ID，否则将会报错。

   make -j8 HARDWARE_ID=xxx

   得到build/目录下RM2024-SuperCap-F3-V1R.elf文件即为编译成功。 将elf文件在ozone新建项目中打开，即可通过JLink烧录至MCU中。

   

调试问题

1. ERROR-BUCK-BOOST。
2. 系统反复重启。debug方法：首先，考虑可能是上电瞬间电流过大导致可调电源瞬间限流，导致系统反复重启；用示波器查看24V发现有万用表无法察觉的瞬间跳变，使用DJI航空电池供电，不再反复重启，回到ERROR-SHORT-CIRCUIT。
3. ERROR-SHORT-CIRCUIT。

现象说明

• 正常模式下，只接超电模组不会使系统工作也不会打开输出；但调试模式下会。
• 电容组放电至低于5V时，功率限制失效？-->电容组输出电流在updateVIP()中受到CAP_V_CUTOFF限制，限制到MIN_CAP_IOUT = 0.1f

相关波形

UCC27201引脚波形

• HS脚（SW）波形
• HB脚（bootstrap cap）波形
• HO脚波形
• LO脚波形

原港科大开源链接

RM2023-SuperCapacitor这里

RM2024-SuperCapacitorController这里