VNX-SCCB – Bộ điều khiển nạp trước & sạc pin thông minh
Bộ điều khiển nguồn dạng bo mạch đơn được thiết kế cho các nền tảng robot di động, tích hợp kiểm soát dòng điện đột biến khi khởi động, giám sát quá trình sạc pin qua cổng XT30 và truyền báo cáo trạng thái đa giao thức trên cùng một thiết kế 22-60 V.
| 22–60 V Đầu vào/đầu ra pin | 12 A Dòng sạc liên tục | −40…125°C Nhiệt độ hoạt động | CAN · SPI · UART · I²C Các giao thức tích hợp trên bo mạch |
Tổng quan
VNX-SCCB tích hợp tầng nạp trước (pre-charge) high-side và bảo vệ ngược cực cùng mạch sạc pin có giám sát trên một bo mạch PCB nhỏ gọn. Sản phẩm được thiết kế để xử lý hai thời điểm trong chu kỳ nguồn của robot di động dễ phát sinh sự cố tại hiện trường nhất: khi pin được kết nối hoặc robot kết nối vào trạm sạc, và trong suốt quá trình sạc khi không có người giám sát.
Ở phía đầu vào, bộ điều khiển MOSFET N-channel high-side hỗ trợ cấu hình MOSFET back-to-back, giúp điện áp bus được thiết lập theo quá trình tăng điện áp có kiểm soát và giới hạn dòng điện. Nhờ đó, hệ thống bảo vệ các đầu nối, cụm tụ điện và các mạch điện tử phía sau khỏi dòng điện đột biến khi khởi động và tình trạng đấu ngược cực. Ở phía sạc, tầng sạc với đầu nối XT30 cung cấp dòng sạc được giám sát lên đến 12 A, với cơ chế khởi động mềm duy trì hoạt động ổn định ngay cả khi điện áp pin ban đầu ở mức rất thấp. Hệ thống sẽ tự động ngắt khi đạt đến điện áp sạc được cấu hình.
MCU trung tâm truyền trạng thái hệ thống thông qua các giao thức CAN, SPI, UART và I²C, cho phép bo mạch báo cáo điện áp, dòng điện, nhiệt độ và trạng thái lỗi tới bộ điều khiển trung tâm, trạm sạc hoặc hệ thống quản lý đội robot theo thời gian thực. Nhờ đó, VNX-SCCB cung cấp tầng nguồn có khả năng tích hợp trực tiếp cho các nền tảng AMR, AGV, trạm docking tự động và các hệ thống nguồn công nghiệp khác vận hành không cần người giám sát.
| THÔNG TIN TỔNG QUAN | |
| Loại hóa học của pin | Li-ion / LiFePO₄ |
| Hệ thống điện áp danh định | 24V / 33V / 48V class |
| Dải điện áp đầu vào / đầu ra rộng | 22–60 V DC |
| Đầu nối sạc | XT30 |
| Giao tiếp | CAN / SPI / UART / I²C |
| Đèn LEDs trạng thái | HB · CHG · FULL · ERR · PG |
Tính năng nổi bật
| Bộ tính năng bảo vệ toàn diện Tích hợp bảo vệ ngược cực, bảo vệ dòng ngược, bảo vệ quá áp, UVLO, ESD và kiểm soát dòng điện đột biến khi khởi động trên cùng một tầng nguồn. | Nạp trước qua MOSFET phía high-side Bộ điều khiển N-channel high-side hỗ trợ cấu hình MOSFET back-to-back, cho khả năng đóng / ngắt nhanh và tích hợp đầu vào điều khiển enable. | Sạc có giám sát 12 A Đầu vào sạc XT30 hỗ trợ giám sát điện áp / dòng điện (V/I) theo thời gian thực, khởi động mềm ở mức 1 A khi điện áp pin thấp và tự động ngắt khi pin được sạc đầy. |
| Giao tiếp đa giao thức Tích hợp CAN bus chuyên dụng, SPI (hỗ trợ mô-đun NFC), TTL UART và I²C, mang lại khả năng tích hợp linh hoạt với hệ thống robot. | Cảm biến NTC bên ngoài Trang bị đầu vào NTC chuyên dụng để đo nhiệt độ bộ pin, đồng thời cung cấp dữ liệu cho quá trình điều khiển sạc và báo cáo trạng thái lỗi. | Đầu ra quạt PWM Đầu cắm quạt tích hợp trên bo mạch hỗ trợ quản lý nhiệt chủ động cho các dãy MOSFET trong điều kiện dòng sạc được duy trì liên tục. |
| Đèn LED trạng thái trực tiếp Các đèn báo HB (heartbeat), CHG, FULL, ERR và PG cho phép nhận biết trực tiếp trạng thái hệ thống tại hiện trường mà không cần kết nối với bộ điều khiển trung tâm. | Hoạt động trong dải −40°C đến 125°C Sử dụng linh kiện cấp công nghiệp, phù hợp với trạm docking ngoài trời, AGV trong kho lạnh và robot kho vận hoạt động liên tục. | Thiết kế nhúng nhỏ gọn Hai dây nối XT30 và các đầu kết nối bố trí ở mép bo mạch giúp giảm diện tích chiếm dụng của bo mạch, phù hợp với việc tích hợp trong các khung máy có không gian hạn chế. |
Sơ đồ giao diện
Hình ảnh chú thích mặt trên của nguyên mẫu VNX-SCCB, thể hiện đường sạc, các đầu kết nối truyền thông và các điểm giám sát được đề cập trong tài liệu này.
Chú thích
- XT30 – sạc / đầu ra: Pin 22–60 V.
- UART / SPI: TTL UART (RX/TX/GND) và SPI (SCK/MISO/MOSI/CE/5V/GND/IRQ/RST) dành cho các thiết bị ngoại vi tại chỗ và mô-đun NFC.
- CAN ×2: Hai đầu nối CAN phục vụ điều khiển hệ thống, giám sát pin và báo cáo lỗi trên bus robot.
- NTC / I²C: Đầu vào NTC bên ngoài cùng đầu kết nối 5V-GND-SDA-SCL dành cho các cảm biến phụ trợ.
- Trạng thái & kiểm thử: Các đèn LED HB / CHG / FULL / ERR / PG.
| Giao diện truyền thông SPI – Giao diện SPI chuyên dụng, phù hợp để kết nối các mô-đun NFC. – Hỗ trợ nhiều loại cảm biến và thiết bị ngoại vi sử dụng giao tiếp SPI. – Cung cấp tốc độ truyền thông cao cho các thiết bị ngoại vi tại chỗ. – Được thiết kế để tích hợp linh hoạt vào hệ thống robot. | CAN bus & giám sát pin – Giao tiếp CAN bus phục vụ điều khiển ở cấp độ hệ thống. – Cho phép giám sát đầu vào / đầu ra của pin. – Hỗ trợ giám sát điện áp và dòng điện của pin. – Hỗ trợ giám sát trạng thái hệ thống và lỗi cho BMS, hệ thống quản lý nguồn và các hệ thống an toàn. |
| Giao diện TTL UART – Hỗ trợ truy cập gỡ lỗi (debug) và cấu hình tại chỗ. – Kết hợp với đầu vào NTC bên ngoài để đọc lại dữ liệu nhiệt độ. – Sử dụng kết nối với số lượng chân thấp, phù hợp cho quá trình khởi tạo và kết nối với bộ điều khiển trung tâm. | Sạc & bảo vệ XT30 – Dòng sạc liên tục lên đến 12 A. – Sạc khởi động mềm ở mức 1 A, duy trì ổn định ngay cả khi điện áp pin ban đầu ở mức rất thấp. – Tự động ngắt khi đạt đến điện áp sạc đã được cấu hình. Hỗ trợ chế độ sạc chậm / sạc nhanh. |
Thông số kỹ thuật
Đầu vào / đầu ra nguồn
| Thông số | Điều kiện | Giá trị |
| Dải điện áp pin | Li-ion / LiFePO₄ | 22–60 V DC |
| Các dòng hệ thống mục tiêu | Điện áp bộ pin danh định | 24 V / 33 V/ 48 V |
| Đầu nối sạc | — | XT30 |
| Dòng sạc liên tục | — | lên đến 12 A |
| Dòng khởi động mềm | Điện áp pin thấp | 1 A |
Bảo vệ & an toàn
| Thông số | Notes | Value |
| Bảo vệ ngược cực | Đầu vào & đường sạc | Có |
| Bảo vệ dòng ngược | — | Có |
| Bảo vệ quá áp | — | Có |
| Bảo vệ thấp áp (UVLO) | — | Có |
| Kiểm soát dòng điện đột biến khi khởi động | Khởi động MOSFET phía high-side | Có |
| Bảo vệ ESD | — | Có |
| Kiến trúc MOSFET | Nạp trước / đường nguồn | High-side N-ch, back-to-back |
Control & communication
| Parameter | Notes | Value |
| CAN bus | 2 đầu nối, hỗ trợ kết nối daisy-chain | Có |
| SPI | Thiết bị ngoại vi NFC / cảm biến | Có |
| TTL UART | RX / TX / GND | Có |
| I²C | Đầu kết nối 5V-GND-SDA-SCL | Có |
| Cảm biến nhiệt độ | Đầu vào NTC bên ngoài | Có |
| Điều khiển Enable / ON-OFF | Nạp trước và sạc tối đa | Có |
| Chỉ báo trạng thái | — | HB · CHG · FULL · ERR · PG |
Môi trường
| Thông số | Ghi chú | Giá trị |
| Công suất tiêu thụ | Chế độ chờ / không tải | Thấp (tùy thuộc thiết kế) |
| Làm mát | Dãy MOSFET | Đầu cắm quạt PWM tích hợp trên bo mạch |
Ứng dụng
Bất kỳ nền tảng nào kết nối với pin mà không có người giám sát hoặc thực hiện sạc mà không có người theo dõi đều có thể hưởng lợi từ tầng nạp trước và sạc có giám sát.
| Nền tảng AMR & AGV Tích hợp bảo vệ nạp trước và giám sát sạc trên bo mạch dành cho robot di động tự hành (AMR) và xe tự hành có dẫn hướng (AGV). | Trạm docking & sạc tự động Kiểm soát quá trình kết nối qua tấm tiếp xúc hoặc đầu nối, kết hợp giới hạn dòng khởi động mềm và bảo vệ ngược cực. |
| Phân phối nguồn công nghiệp Các nhánh nguồn chuyển mạch phía high-side tích hợp UVLO và OVP, phục vụ điều khiển trình tự cấp nguồn ở cấp máy. | Robot kho vận & logistics Tầng bảo vệ được thiết kế cho vận hành liên tục, phù hợp với các đội robot thực hiện nhiều chu kỳ sạc theo ca với mức giám sát tối thiểu. |
| Tầng đầu vào quản lý pin Cung cấp dữ liệu điện áp, dòng điện và nhiệt độ qua CAN / I²C để tích hợp vào hệ thống BMS quy mô lớn hơn hoặc hệ thống quản lý đội robot. | Thiết bị ngoài trời & chuỗi cung ứng lạnh Thiết kế trong dải nhiệt −40°C đến +125°C, dành cho AGV và các thiết bị hoạt động trong không gian không có hệ thống sưởi hoặc môi trường làm lạnh. |
Cơ khí & kiểu dáng
Hiển thị đường bao bo mạch, sơ đồ lỗ lắp đặt và bố trí đầu nối trên phiên bản hiện tại.
| Chiều dài bo mạch | 110 mm |
| Chiều rộng bo mạch | 65 mm |
| Độ dày bo mạch | 25 mm |
| Đường kính lỗ lắp đặt | 3 mm |