====== Weiterentwicklung eines DC/DC-Wandlers zum Laden von Lithium-Akkus ======

===== Randbedingungen  =====

Bearbeitungszeitraum 
  * SS 2022
  * Beginn: 02/2022
  * Spätestes Enddatum für Gesamtprojekt inklusive Dokumentation: 25.09.2022

Anzahl Studierende: 1-2
Betreuer
  * Prof. Tim Fischer
  * M.Eng. Markus Krautter

===== Details  =====
  * Leiterplattenentwicklung mit Eagle
  * Analoge Messschaltungen
  * Steuerung von DC/DC-Wandlern
  * Programmierung 32-bit-ARM-Mikrocontroller in C
  * Kenntnisse des ESP32
  * Vorhandene Basis:
    * Akkupack (aus momentan laufender Studienarbeit):
      * 7s1p/7s2p 22,4 V
      * LiFePo4-Akku-Zellen, Bauform 26700, 3,2 V, 4 Ah
      * Battery-Management-System (BMS)
      * Akkupack ist in Gehäuse eingebaut und wird in eine „Ladeschale“ zur Kontaktierung eingeschoben (vgl. Akkuwerkzeuge)
    * Li-Ladeplatine (aus vorheriger Studienarbeit):
      * Basiert auf ESP32
      * Ansteuerung DC/DC-Wandler mit Motor-PWM
      * Messung der Spannungen und Ströme mit OnBoard ADC des ESP32
      * Kommunikation zwischen BMS und Lader über RS485 (Modbus)
      * Steuerung über Weboberfläche

===== Projektziele =====
  * Implementierung DC/DC-Wandler (Buck/Boost) \\ Eingangsspannung variabel 12 - 50 V
  * ESP32
    * ESP32-WROOM-Module, 4 MB Flash
    * Implementierung der Firmware ausschließlich mittels Bibliotheken des Espressif IDF für den ESP32 in C (zu Testzwecken Arduino IDE mit Libraries von Arduino möglich)
    * Entwicklungsumgebung: VS Code + PlatformIO
    * Saubere, modulare Programmierung
  * Überarbeitung der bestehenden Platine \\ Evaluation der Genauigkeit der integrierten ADCs, Bewertung der Eignung für das Vorhaben, ggf. externe ADCs notwendig
  * Weboberfläche zur Steuerung:
    * Zwei Lademodi:
      * Standard-Ladestrom einstellbar: schonendes Laden mit moderatem Strom
      * Schnelllademodus: Laden mit nahezu Maximalstrom der Zellen (nach Datenblatt)
    * Anzeige aller relevanten Parameter im Betrieb
    * Parametrierung angeschlossener Akkupacks (Ersteinrichtung) 
  * Schnittstelle zum BMS
    * Transferleistung in Absprache mit BMS-Projekt
    * Definition/Überarbeitung des Übertragungsprotokolls (Request & Response)
    * Auslesen wichtiger Parameter von BMS vor dem Laden
      * Einlesen der Parameter vom BMS eines Akkus nach dem Verbinden
      * Überprüfung der Plausibilität
    * Erkennung grober Fehlerfälle z.B. beim Anschluss von Akkus falscher Konfiguration oder von nicht systemkompatiblen Akkus
  * Anvisierte Kosten für Platinen und Bauteile in 10er Stückzahl: ~ 30 €, ggf. bis 50 € wenn unbedingt notwendig
  * Konstruktion eines Gehäuses: 
    * Anbindung der vorhandenen „Ladeschale“ als Teil des Gehäuses
    * so klein wie möglich, stoßfest, evtl. wasserdicht oder spritzwassergeschützt
    * Aufnahme für Lader-Platine
    * Anschluss für Spannungsversorgung
    * Gehäusefertigung z.B. mittels 3D-Druck oder Lasercutter

  * Optional: MPPT am Eingang für den Anschluss von Solarmodulen