【鲁渝能源】可配置型无线充电模块电源

无线充电作为一项新兴的前沿技术，已经广泛应用于手机、可穿戴设备等消费电子产品中。但是目前的无线充电产品一般功率比较小，从几瓦到几十瓦，工作距离比较近，一般为几个毫米。随着无线充电产品已经开始应用于包括服务机器人、电动自行车、家用电器等产品中，市场需要中大功率，更宽范围工作距离的无线充电产品。

对于中大功率的无线充电产品而言，很多产品需求没有标准化，导致无线充电产品定制研发周期长，延缓了进入市场的时间。产品研发过程中遇到的稳定性、可靠性、散热等问题对设计者提出了非常高的要求。同时，针对特定用户定制开发的无线充电产品通用性差，难以大规模生产来降低成本。

为解决以上无线充电产品设计、研发、生产、使用中的痛点，节省产品设计前期的人工、时间、金钱的成本，让无线充电系统的设计变得轻松愉快，鲁渝能源基于客户的需求，研发出了一款标准化、通用性、可配置型无线充电模块电源。

可配置型无线充电模块电源（Configurable Wireless Power Module）极大简化了无线充电产品的设计，可以将无线充电模块电源作为一个独立的模块，集成到产品中。并且对于不同的产品需求，只需要通过软件配置就可以实现宽范围的输出，而不需要任何的硬件和软件开发工作。

可配置型无线充电模块电源以其高通用性、高标准化、高集成度等特点，可广泛适用于服务机器人、电动自行车、家用电器、工业连接器、扫地机器人、水下机器人、户外机器人、电动工具、工业自动化等应用领域。

和传统的无线充电产品相比，可配置型无线充电模块电源产品实现了无线充电系统的四大集成，即电磁集成、通信集成、充电管理集成与热管理集成。

• 电磁集成

无线充电的发射模块和接收模块均采用功率变换器和耦合线圈集成的一体化结构设计，从而做到无线充电模块体积小、功率密度高、重量轻、可靠性高、使用简单方便。采用高效率功率变换器及优化的耦合机构设计，系统效率可以达到85%以上。

• 通信集成

无线充电发射模块和接收模块之间集成了射频通信功能，无线充电发射模块和接收模块分别支持UART/RS485串口通信，可以实现与被充电设备或者上位机之间的通信连接。整个无线充电系统各组件之间通过通信连接和交互，可以实现包括唤醒和休眠控制、充电状态监控、充电曲线管理，系统参数配置、数据透传等功能。

• 充电管理集成

集成了充电管理功能，可以直接连接电池正负极，无需额外的充电管理电路。支持两路负载输出，一路输出给电池充电；一路输出给设备直接供电。支持恒压输出、电池充电输出两种不同的负载输出方式。支持用户配置充电曲，可以设置预充、恒流、恒压、涓流等充电曲线的转折点。

• 热管理集成

通过电磁场仿真、系统仿真和电路仿真设计，功率器件布局与PCB布线设计，优化和平衡了整个系统的发热分布，实现了最优的热管理集成。采用高导热性树脂增强了模块的散热能力，使系统产生的热量可以快速有效地传导至外壳，降低了壳体内部热量的累积，增加了模块的散热能力。

客户在使用可配置无线充电模块电源时，相比传统的分离元器件搭建无线充电系统而言，具有六大明显的优势：

• 支持宽范围输出，系统工作参数可配置

无线充电模块输出电压和输出电流的宽范围（电压：5-30V；电流：0-4A）可调，提供了更为宽泛的输出电压和电流组合，应用灵活性更高。通过“无线充电参数配置平台”平台软件，用户将产品通的信串口连接电脑就可以设置输出参数，这样一个模块电源就能够兼容多种不同类型设备的使用。用户设备在工作过程中也可以通过串口通信请求不同的充电电压和充电电流，实现动态的输出调整。

• 采用射频通信，提高了通信稳定性

QI标准的无线充电系统采用载波通信方式，但是无线充电的发射模组和接收模组的相对位置、输出电压、输出电流、输出功率变化范围较大时，载波通信方式会影响无线充电系统的功率传输的稳定性，并且通信的兼容性和可靠性都会严重降低。本产品设计采用了射频通信方式，解决了射频通信的通信串扰问题，可以实现“一对一”、“一对多”及“多对多”等不同应用场景下的稳定通信。

• 数据透传功能

产品具有无线充电接收模块到发射模块的单向数据透传功能，实现了无线充电系统的能量与数据的同步传输，可以作为无线电力和数据连接器使用，完成分离设备之间的信息和能量交互。数据透传功能可以用于传感器、数据采集器等应用场合，产品可以实现最快50ms通信间隔的16位开关量的数据通信传输。

• 充电状态监控功能

无线充电的发射模块和接收模块都支持UART串口通信功能，在设备充电过程中，用户设备可通过通信接口实时查询系统当前的充电电压、充电电流、设备温度、保护信息以及故障信息等状态参数。

• 支持10+种保护机制

为保证设备可以安全可靠的工作，无线充电发射模块和接收模块具备非常完善的保护功机制，包括输入过压保护、输入过流保护、过温保护、通信中断保护、输出过压保护、输出过流保护、电池充满保护、输出短路保护、输出开路保护、金属异物保护（FOD）等。当保护状态被触发时，发射模块会关闭功率传输通道，并进行声光报警。

• 标准化和模块化

根据不同应用场景的输出功率、工作距离等需求的不同，设计了标准化无线充电模块电源产品，减小了客户定制开发的工作量，缩短了产品上市的开发周期，降低了对客户设计能力的要求，减小了设计失败的风险。标准化的模块电源产品将满足各种安规和电磁兼容认证要求，也进一步降低了产品认证所需的费用和时间。

青岛鲁渝能源科技有限公司是国内最早从事中大功率无线充电研究的团队之一。公司核心技术负责人为原海尔集团无线充电团队技术骨干，深耕无线充电领域10余年，公司专利总数近80项，拥有完全自主知识产权。行业首家推出大功率无线充电产品，产品功率等级最大可以达到30千瓦，独有大电流快充技术最大可达200安培，系统效率可达到90%以上，处于国际领先水平。户外应用的无线充电产品可以达到IP67防护等级和二类防爆电器标准。设计产品可广泛应用于工业机器人、服务机器人、特种机器人、自动化装备、电动汽车、电动自行车、海洋工程、家用电器、煤矿、石油、化工装备等行业。

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