【魯渝能源】可配置型無線充電模塊電源

無線充電作為一項新興的前沿技術，已經廣泛應用于手機、可穿戴設備等消費電子產品中。但是目前的無線充電產品一般功率比較小，從幾瓦到幾十瓦，工作距離比較近，一般為幾個毫米。隨著無線充電產品已經開始應用于包括服務機器人、電動自行車、家用電器等產品中，市場需要中大功率，更寬范圍工作距離的無線充電產品。

對于中大功率的無線充電產品而言，很多產品需求沒有標準化，導致無線充電產品定制研發周期長，延緩了進入市場的時間。產品研發過程中遇到的穩定性、可靠性、散熱等問題對設計者提出了非常高的要求。同時，針對特定用戶定制開發的無線充電產品通用性差，難以大規模生產來降低成本。

為解決以上無線充電產品設計、研發、生產、使用中的痛點，節省產品設計前期的人工、時間、金錢的成本，讓無線充電系統的設計變得輕松愉快，魯渝能源基于客戶的需求，研發出了一款標準化、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品的設計，可以將無線充電模塊電源作為一個獨立的模塊，集成到產品中。并且對于不同的產品需求，只需要通過軟件配置就可以實現寬范圍的輸出，而不需要任何的硬件和軟件開發工作。

可配置型無線充電模塊電源以其高通用性、高標準化、高集成度等特點，可廣泛適用于服務機器人、電動自行車、家用電器、工業連接器、掃地機器人、水下機器人、戶外機器人、電動工具、工業自動化等應用領域。

和傳統的無線充電產品相比，可配置型無線充電模塊電源產品實現了無線充電系統的四大集成，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構設計，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化的耦合機構設計，系統效率可以達到85%以上。

• 通信集成

無線充電發射模塊和接收模塊之間集成了射頻通信功能，無線充電發射模塊和接收模塊分別支持UART/RS485串口通信，可以實現與被充電設備或者上位機之間的通信連接。整個無線充電系統各組件之間通過通信連接和交互，可以實現包括喚醒和休眠控制、充電狀態監控、充電曲線管理，系統參數配置、數據透傳等功能。

• 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極，無需額外的充電管理電路。支持兩路負載輸出，一路輸出給電池充電；一路輸出給設備直接供電。支持恒壓輸出、電池充電輸出兩種不同的負載輸出方式。支持用戶配置充電曲，可以設置預充、恒流、恒壓、涓流等充電曲線的轉折點。

• 熱管理集成

通過電磁場仿真、系統仿真和電路仿真設計，功率器件布局與PCB布線設計，優化和平衡了整個系統的發熱分布，實現了最優的熱管理集成。采用高導熱性樹脂增強了模塊的散熱能力，使系統產生的熱量可以快速有效地傳導至外殼，降低了殼體內部熱量的累積，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，相比傳統的分離元器件搭建無線充電系統而言，具有六大明顯的優勢：

• 支持寬范圍輸出，系統工作參數可配置

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，提供了更為寬泛的輸出電壓和電流組合，應用靈活性更高。通過“無線充電參數配置平臺”平臺軟件，用戶將產品通的信串口連接電腦就可以設置輸出參數，這樣一個模塊電源就能夠兼容多種不同類型設備的使用。用戶設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，實現動態的輸出調整。

• 采用射頻通信，提高了通信穩定性

QI標準的無線充電系統采用載波通信方式，但是無線充電的發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，載波通信方式會影響無線充電系統的功率傳輸的穩定性，并且通信的兼容性和可靠性都會嚴重降低。本產品設計采用了射頻通信方式，解決了射頻通信的通信串擾問題，可以實現“一對一”、“一對多”及“多對多”等不同應用場景下的穩定通信。

• 數據透傳功能

產品具有無線充電接收模塊到發射模塊的單向數據透傳功能，實現了無線充電系統的能量與數據的同步傳輸，可以作為無線電力和數據連接器使用，完成分離設備之間的信息和能量交互。數據透傳功能可以用于傳感器、數據采集器等應用場合，產品可以實現最快50ms通信間隔的16位開關量的數據通信傳輸。

• 充電狀態監控功能

無線充電的發射模塊和接收模塊都支持UART串口通信功能，在設備充電過程中，用戶設備可通過通信接口實時查詢系統當前的充電電壓、充電電流、設備溫度、保護信息以及故障信息等狀態參數。

• 支持10+種保護機制

為保證設備可以安全可靠的工作，無線充電發射模塊和接收模塊具備非常完善的保護功機制，包括輸入過壓保護、輸入過流保護、過溫保護、通信中斷保護、輸出過壓保護、輸出過流保護、電池充滿保護、輸出短路保護、輸出開路保護、金屬異物保護（FOD）等。當保護狀態被觸發時，發射模塊會關閉功率傳輸通道，并進行聲光報警。

• 標準化和模塊化

根據不同應用場景的輸出功率、工作距離等需求的不同，設計了標準化無線充電模塊電源產品，減小了客戶定制開發的工作量，縮短了產品上市的開發周期，降低了對客戶設計能力的要求，減小了設計失敗的風險。標準化的模塊電源產品將滿足各種安規和電磁兼容認證要求，也進一步降低了產品認證所需的費用和時間。

青島魯渝能源科技有限公司是國內最早從事中大功率無線充電研究的團隊之一。公司核心技術負責人為原海爾集團無線充電團隊技術骨干，深耕無線充電領域10余年，公司專利總數近80項，擁有完全自主知識產權。行業首家推出大功率無線充電產品，產品功率等級最大可以達到30千瓦，獨有大電流快充技術最大可達200安培，系統效率可達到90%以上，處于國際領先水平。戶外應用的無線充電產品可以達到IP67防護等級和二類防爆電器標準。設計產品可廣泛應用于工業機器人、服務機器人、特種機器人、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。

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