無線充電作為一項(xiàng)新興的前沿技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于手機(jī)、可穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子產(chǎn)品中。但是目前的無線充電產(chǎn)品一般功率比較小，從幾瓦到幾十瓦，工作距離比較近，一般為幾個(gè)毫米。隨著無線充電產(chǎn)品已經(jīng)開始應(yīng)用于包括服務(wù)機(jī)器人、電動自行車、家用電器等產(chǎn)品中，市場需要中大功率，更寬范圍工作距離的無線充電產(chǎn)品。

對于中大功率的無線充電產(chǎn)品而言，很多產(chǎn)品需求沒有標(biāo)準(zhǔn)化，導(dǎo)致無線充電產(chǎn)品定制研發(fā)周期長，延緩了進(jìn)入市場的時(shí)間。產(chǎn)品研發(fā)過程中遇到的穩(wěn)定性、可靠性、散熱等問題對設(shè)計(jì)者提出了非常高的要求。同時(shí)，針對特定用戶定制開發(fā)的無線充電產(chǎn)品通用性差，難以大規(guī)模生產(chǎn)來降低成本。

為解決以上無線充電產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)、生產(chǎn)、使用中的痛點(diǎn)，節(jié)省產(chǎn)品設(shè)計(jì)前期的人工、時(shí)間、金錢的成本，讓無線充電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)變得輕松愉快，魯渝能源基于客戶的需求，研發(fā)出了一款標(biāo)準(zhǔn)化、通用性、可配置型無線充電模塊電源。

可配置型無線充電模塊電源（Configurable Wireless Power Module）極大簡化了無線充電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，可以將無線充電模塊電源作為一個(gè)獨(dú)立的模塊，集成到產(chǎn)品中。并且對于不同的產(chǎn)品需求，只需要通過軟件配置就可以實(shí)現(xiàn)寬范圍的輸出，而不需要任何的硬件和軟件開發(fā)工作。

可配置型無線充電模塊電源以其高通用性、高標(biāo)準(zhǔn)化、高集成度等特點(diǎn)，可廣泛適用于服務(wù)機(jī)器人、電動自行車、家用電器、工業(yè)連接器、掃地機(jī)器人、水下機(jī)器人、戶外機(jī)器人、電動工具、工業(yè)自動化等應(yīng)用領(lǐng)域。

和傳統(tǒng)的無線充電產(chǎn)品相比，可配置型無線充電模塊電源產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了無線充電系統(tǒng)的四大集成，即電磁集成、通信集成、充電管理集成與熱管理集成。

• 電磁集成

無線充電的發(fā)射模塊和接收模塊均采用功率變換器和耦合線圈集成的一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，從而做到無線充電模塊體積小、功率密度高、重量輕、可靠性高、使用簡單方便。采用高效率功率變換器及優(yōu)化的耦合機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，系統(tǒng)效率可以達(dá)到85%以上。

• 通信集成

無線充電發(fā)射模塊和接收模塊之間集成了射頻通信功能，無線充電發(fā)射模塊和接收模塊分別支持UART/RS485串口通信，可以實(shí)現(xiàn)與被充電設(shè)備或者上位機(jī)之間的通信連接。整個(gè)無線充電系統(tǒng)各組件之間通過通信連接和交互，可以實(shí)現(xiàn)包括喚醒和休眠控制、充電狀態(tài)監(jiān)控、充電曲線管理，系統(tǒng)參數(shù)配置、數(shù)據(jù)透傳等功能。

• 充電管理集成

集成了充電管理功能，可以直接連接電池正負(fù)極，無需額外的充電管理電路。支持兩路負(fù)載輸出，一路輸出給電池充電；一路輸出給設(shè)備直接供電。支持恒壓輸出、電池充電輸出兩種不同的負(fù)載輸出方式。支持用戶配置充電曲，可以設(shè)置預(yù)充、恒流、恒壓、涓流等充電曲線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

• 熱管理集成

通過電磁場仿真、系統(tǒng)仿真和電路仿真設(shè)計(jì)，功率器件布局與PCB布線設(shè)計(jì)，優(yōu)化和平衡了整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)熱分布，實(shí)現(xiàn)了最優(yōu)的熱管理集成。采用高導(dǎo)熱性樹脂增強(qiáng)了模塊的散熱能力，使系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量可以快速有效地傳導(dǎo)至外殼，降低了殼體內(nèi)部熱量的累積，增加了模塊的散熱能力。

客戶在使用可配置無線充電模塊電源時(shí)，相比傳統(tǒng)的分離元器件搭建無線充電系統(tǒng)而言，具有六大明顯的優(yōu)勢：

• 支持寬范圍輸出，系統(tǒng)工作參數(shù)可配置

無線充電模塊輸出電壓和輸出電流的寬范圍（電壓：5-30V；電流：0-4A）可調(diào)，提供了更為寬泛的輸出電壓和電流組合，應(yīng)用靈活性更高。通過“無線充電參數(shù)配置平臺”平臺軟件，用戶將產(chǎn)品通的信串口連接電腦就可以設(shè)置輸出參數(shù)，這樣一個(gè)模塊電源就能夠兼容多種不同類型設(shè)備的使用。用戶設(shè)備在工作過程中也可以通過串口通信請求不同的充電電壓和充電電流，實(shí)現(xiàn)動態(tài)的輸出調(diào)整。

• 采用射頻通信，提高了通信穩(wěn)定性

QI標(biāo)準(zhǔn)的無線充電系統(tǒng)采用載波通信方式，但是無線充電的發(fā)射模組和接收模組的相對位置、輸出電壓、輸出電流、輸出功率變化范圍較大時(shí)，載波通信方式會影響無線充電系統(tǒng)的功率傳輸?shù)姆€(wěn)定性，并且通信的兼容性和可靠性都會嚴(yán)重降低。本產(chǎn)品設(shè)計(jì)采用了射頻通信方式，解決了射頻通信的通信串?dāng)_問題，可以實(shí)現(xiàn)“一對一”、“一對多”及“多對多”等不同應(yīng)用場景下的穩(wěn)定通信。

• 數(shù)據(jù)透傳功能

產(chǎn)品具有無線充電接收模塊到發(fā)射模塊的單向數(shù)據(jù)透傳功能，實(shí)現(xiàn)了無線充電系統(tǒng)的能量與數(shù)據(jù)的同步傳輸，可以作為無線電力和數(shù)據(jù)連接器使用，完成分離設(shè)備之間的信息和能量交互。數(shù)據(jù)透傳功能可以用于傳感器、數(shù)據(jù)采集器等應(yīng)用場合，產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)最快50ms通信間隔的16位開關(guān)量的數(shù)據(jù)通信傳輸。

• 充電狀態(tài)監(jiān)控功能

無線充電的發(fā)射模塊和接收模塊都支持UART串口通信功能，在設(shè)備充電過程中，用戶設(shè)備可通過通信接口實(shí)時(shí)查詢系統(tǒng)當(dāng)前的充電電壓、充電電流、設(shè)備溫度、保護(hù)信息以及故障信息等狀態(tài)參數(shù)。

• 支持10+種保護(hù)機(jī)制

為保證設(shè)備可以安全可靠的工作，無線充電發(fā)射模塊和接收模塊具備非常完善的保護(hù)功機(jī)制，包括輸入過壓保護(hù)、輸入過流保護(hù)、過溫保護(hù)、通信中斷保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、輸出過流保護(hù)、電池充滿保護(hù)、輸出短路保護(hù)、輸出開路保護(hù)、金屬異物保護(hù)（FOD）等。當(dāng)保護(hù)狀態(tài)被觸發(fā)時(shí)，發(fā)射模塊會關(guān)閉功率傳輸通道，并進(jìn)行聲光報(bào)警。

• 標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化

根據(jù)不同應(yīng)用場景的輸出功率、工作距離等需求的不同，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)化無線充電模塊電源產(chǎn)品，減小了客戶定制開發(fā)的工作量，縮短了產(chǎn)品上市的開發(fā)周期，降低了對客戶設(shè)計(jì)能力的要求，減小了設(shè)計(jì)失敗的風(fēng)險(xiǎn)。標(biāo)準(zhǔn)化的模塊電源產(chǎn)品將滿足各種安規(guī)和電磁兼容認(rèn)證要求，也進(jìn)一步降低了產(chǎn)品認(rèn)證所需的費(fèi)用和時(shí)間。

青島魯渝能源科技有限公司是國內(nèi)最早從事中大功率無線充電研究的團(tuán)隊(duì)之一。公司核心技術(shù)負(fù)責(zé)人為原海爾集團(tuán)無線充電團(tuán)隊(duì)技術(shù)骨干，深耕無線充電領(lǐng)域10余年，公司專利總數(shù)近80項(xiàng)，擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。行業(yè)首家推出大功率無線充電產(chǎn)品，產(chǎn)品功率等級最大可以達(dá)到30千瓦，獨(dú)有大電流快充技術(shù)最大可達(dá)200安培，系統(tǒng)效率可達(dá)到90%以上，處于國際領(lǐng)先水平。戶外應(yīng)用的無線充電產(chǎn)品可以達(dá)到IP67防護(hù)等級和二類防爆電器標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人、自動化裝備、電動汽車、電動自行車、海洋工程、家用電器、煤礦、石油、化工裝備等行業(yè)。

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