Necesita ejecutar un robot móvil con baterías

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Hice un robot móvil 4wd con un brazo robótico de 4 DoF y actualmente estoy en proceso de diseñar una placa de alimentación para mi robot. Me gustaría obtener una hoja de ruta detallada sobre el diseño de una placa de alimentación para el robot. Aquí hay una breve descripción de mi hardware:

  • El robot tiene 8 uniones , cada una de las cuales funciona con 12V (corriente de bloqueo: 800mA, carrera nominal: ~ 200mA),
  • El tablero de control funciona con 5V (consumo de corriente nominal: 500mA, máx: 1.5A),
  • El consumo de energía global (promedio) del robot es de 6 vatios (máx. 18 vatios).

Esto es lo que he hecho hasta ahora para alimentar el robot:

  • Estoy usando 2 baterías ncr18650b en serie con un sistema de administración de baterías (BMS) económico, por lo que no mato las baterías mientras ejecuto el robot,
  • Los voltajes nominales de estas dos baterías son de 7.2 V, donde uso un convertidor de refuerzo para impulsar los motores con 12 V y un convertidor de dólar para conducir la placa del controlador con 5 V,
  • Tengo que desconectar las baterías cada vez que necesito cargarlas (ya que todavía no tengo un circuito de carga para las baterías).

Desde que estaba trabajando con el resto del robot, solo construí esta configuración de batería en dos días y estaba funcionando y fue suficiente. Ahora me gustaría centrarme en el desarrollo de un módulo de administración de energía profesional. Aquí está simplemente lo que necesito (lo que necesito entender) para diseñar la placa de circuito de alimentación:

  • Me gustaría alimentar el robot con 2 baterías 18650 en serie,
  • las baterías (en serie) deben cargarse sin desconectarse (desde un puerto de entrada de 12V CC),
  • el robot también se puede encender mientras se cargan las baterías,
  • También me gustaría monitorear las baterías,
  • Quisiera suministrar 5V para la placa del controlador y 12V para los motores de la misma unidad de batería. Me encontré con un problema con mi configuración de volcado barato que; si los motores consumen mucha corriente del convertidor de refuerzo (12V), los convertidores reductores de 5V caen. Por lo tanto, también me gustaría evitar que esto suceda.

Al pasar por los IC y la hoja de datos, asumo que necesito:

  • un IC de carga de batería 2S con administración de rutas de alimentación (por ejemplo: bq24075 ) para alimentar también al robot mientras carga las baterías,
  • un IC de administración de baterías 2S para equilibrar / proteger / monitorear las baterías (que están en serie),
  • un convertidor de impulso para 12V,
  • un convertidor de dólar para 5V,

Tengo bastante experiencia en el diseño de circuitos, pero nunca trabajé en un circuito de administración de energía para baterías. Apreciaré si me da una hoja de ruta detallada o recursos para la lectura (esquemas / artículos, etc.).

EDIT

Un diagrama de bloques conceptual

    
pregunta pmundt

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Defina la eficiencia, las características para el equilibrio activo o pasivo, el costo, la complejidad, el presupuesto, las piezas de repuesto, el aumento de la temperatura, el diseño térmico de cada bloque, además del diseño eléctrico con carga máxima mientras se carga y opera. (¡lo que podría ser casi el doble de la tasa actual de 1C o ~ 6.7A !! y ese chip BMS está limitado a 1.5A)

Por lo tanto, SIEMPRE comience con Especificaciones antes de perder demasiado tiempo.

Fondo de la batería enlace

Si la potencia de arranque a pleno voltaje es 0.8A * 12V = 9.6W por motor.

¿Qué restricciones de software tiene el motor de límite 5 arranca a plena aceleración?

Le sugiero que tenga control PWM V / f de velocidad de giro del motor controlado para limitar la corriente, lo que también mejorará la estabilidad.

Suponiendo que haya hecho esto y la potencia máxima sea 18W con 2 celdas a 3350 mAh tip cada @ 3.6V = 12Wh * 2 = 24 Wh max, entonces su carga máxima será ligeramente mayor que una velocidad de carga de 24/18 = 1.33C . Lo que parece razonable para la experimentación en carga máxima.

Las baterías estarán muy bien balanceadas (< < 1%) cuando estén nuevas y se degraden muy ligeramente y luego exponencialmente antes de la EOL (final de la vida útil) Lo que significa que el balance de carga por monitoreo celular es necesario para la carga interna.

Intente mantener entre el 20% y el 90% del estado de carga por uso. El 90% es poco después de pasar del modo CC al modo CV. Pero si tienes un buen chip BMS, sigue sus consejos. Solo sugiero un rango DOD más pequeño para extender la vida útil del ciclo de carga Wh * total de la batería. Usar el 50% duplicará la capacidad de vida de la batería.

El uso de un buen puente MOSFET completo con un buen BMS y un buen software para el control de la velocidad de giro ayuda al servo mientras que el frenado también recicla la carga a la batería. Depende de tus requerimientos.

    
respondido por el Tony EE rocketscientist

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