Skip to main content

自主无线充电提高机器人队伍的生产力

以下是摘自 Lee Teschler 在 Power Electronic Tips 上发表的文章《自主无线充电让机器人不间断工作》的摘要。

WiBotic charging station

Vicor 升降压稳压器为移动机器人无线充电站高效供电

物流、配送与检验行业对移动机器人队伍的依赖程度越来越高。这些机器人队伍现已变得非常庞大,因此其用户正试图找到不依赖人工干预的充电方法。

WiBotic drone image

在 WiBotic 充电平台上着陆的空中无人机。当接收器靠近电源发射器时,WiBotic 充电系统会自动进行感应充电,对于有些情况,比如当接收器离电源发射器有一段距离时,它会自动进行磁共振充电。

如何为机器人无线充电

为机器人充电过程实现自动化的一种方法就是使用 WiBotic 开发的无线充电站。其方法是在机器人平台中构建无线充电硬件。充电硬件会在感应到电池需要充电时,让机器人前往充电站。机器人以发射线圈和接收线圈对齐的方式将自行定位到充电站附近,进行电力传输。

WiBotic 技术通过名为自适应匹配的系统将感应及共振系统全部整合。它不仅可不断监控天线的相对定位,而且还可动态调节硬件及固件参数,以在水平垂直方向及角度偏移几厘米时维持最大能量传输效率。嵌入式识别与通信系统可让任何机器人通过任何位置充电,即使机器人有不同的电池化学性质、电压与充电速率也没问题。

优化机器人正常运行时间

WiBotic 充电器必须仔细管理充电模式,以便在不因反复快速充电而降低电池质量的同时,优化正常运行时间。此外,充电周期和功率级(从快速充电的 300W 到涓流充电的 100mW )的这一变化也需要匹配各种阻抗的供电架构。

为高效适应不同的负载,WiBotic 使用了 Vicor 零电压开关 (ZVS) 升降压 PRM 稳压器。其拓扑可实现高开关频率(大约 1MHz)。高开关频率可缩小储能器件(电感、电容)的尺寸,实现高达 1,383W/in3 的功率密度。Vicor 稳压器可集成在 WiBotic TR-110 无线充电站上的 RF 发射器中。48V 输入(稳压器输入电压范围在36–75VDC之间)由 AC-DC 电源提供。输出电压不仅可动态控制,而且还可根据需要在大约 20V 至 55V 之间调整。

TR-110 wireless charging station PCB

在 TR-110 无线充电站 PCB 上可以看到为板载 RF 放大器散热的风扇。Vicor 表面贴装 PRM(不可见)位于风扇气流之外。

Vicor PRM™ 可在较低功率级下执行“全面充电”和“涓流充电”模式,无明显下降,这是打败同类竞争电源组件的重要性能基准。此外,它还支持需要恒压才能实现 100% 充电的“充满关闭”模式。高效率转换实现了 45°C 的最高工作温度。TR-110 无线充电站采用主动式散热将热量从板载的 RF 放大器中散出,但 Vicor 表面贴装的 PRM 位于风扇气流之外。

此外,Vicor PRM 模块的零电压开关特性也最大程度减少了 EMI/噪声难题,并在不需额外滤波器的情况下符合传导发射/EMC 的需求。

PRM 的紧凑尺寸有助于实现轻量级的小巧机载充电器,其可延长工作周期,对于机载产品而言,更是如此。对于固定的无线充电站而言,高密度的供电架构最终有助于在部署环境中节省宝贵的空间。

PRM 采用 1.28 x 0.87 x 0.249 英寸[32.5 x 22.0 x 6.31 毫米]的表面贴装封装,与标准贴装及表面贴装装配工艺兼容。此外,它还提供平面散热区域,可提高导热性能。

PRM family picture

PRM™ 稳压器

在 Power Electronic Tips 上 阅读全文,于 2020 年 9 月 20 日发表。

资源