Neuentwurf des Power Distribution Board für zwei Akkus, höhere Ströme und ggf. höhere Spannungen
Zusammenfassung
Der Roboter wird von bis zu drei möglich Stromquellen – einem externen Netzteil und ein oder zwei austauschbaren LiFe-Akkus mit 6 Zellen – versorgt. Die ausgewählte Stromquellen wird, geschaltet und konfigurierbar abgesichert für die Aktorik an mehreren Ausgängen zu Verfügung gestellt. Außerdem wird aus der Eingangsspannung die Logikversorgung (12V) für alle Steuerelektronik und Computer mittels Schaltregler erzeugt und an mehreren individuell abgesicherten Ausgängen zur Verfügung gestellt. Für die Aktorikversordung soll zudem eine Precharge-Schaltung implementiert werden.
Als Features sollen ein Kurzschlussschutz und eine Spannungsüberwachung an allen Ausgängen implementiert werden. Auch die Batterie muss natürlich überwacht werden. Hier soll eine State of Charge Abschätzung durchgeführt werden und Unterspannungen erkannt werden. Wichtige Informationen aus dem Betrieb sollen auf dem CAN Bus ausgegeben werden.
Aufgabenstellung
Der Schaltplan für das Power-Distribution ist in Arbeit, danach steht das Layout an. Konkret sind folgende Aufgaben zu erledigen:
- Layout einer 4-Layer Platine in Kicad, Herausforderungen dabei sind die Anforderungen an Größe, EM-Verträglichkeit und vor allem Stromfestigkeit
- Aufbau der gefertigten Platine, inklusive Test unter Last
Um die Aufgaben zu erfüllen sind Grundkenntnisse der Schaltungstechnik und Erfahrungen mit PCB-Design von großem Vorteil. Die Komplexität dieses Projekts ist allerdings nicht so hoch, dass nicht auch Anfänger eine Chance haben, es erfolgreich abzuschließen.
Geplante Kenndaten
- Eingangspannung aus zwei Akkus (18.8V nominell) und/oder einem Netzteil
- Option: höhere Eingangspannung (ca. 40V) aus zwei seriellen Akkus
- Motorspannung mit 25A
- 12V Logikspannung mit 5A
- Kurzschlussschutz
- Über/Unterspannungsschutz
- Akku Überwachung
- CAN-Interface
- Integration Not-Aus (mechanischer Schalter nicht im Strompfad)