无线充电助力智慧机器人新能源时代

  作为工业应用移动机器人的关键组成部分，充电技术在AGV/AMR实现长时间、高效运行中扮演着至关重要的角色。尤其是在当前电池容量难以大幅度的提高的情况下，充电技术的进步成为保障AGV/AMR持续工作的重要的条件。在这个背景下，AGV/AMR充电技术正在快速地发展，新技术和设备不断涌现。而无线充电技术的不断成熟和发展将为AGV/AMR带来更加广阔的应用前景。

  无线充电技术是指通过电磁场传输能量，在充电器和用电设备之间无需通过导体对接就可以实现电能传输。这在某种程度上预示着充电器和用电设备能做到无电极外露。早在1890年，物理学家兼电气工程师尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）就成功实现了无线输电的试验。国际单位制中的磁感应强度单位T即是以他的名字命名的。无线电能传输的基础原理与电力变压器相似，即通过初级线圈产生特定频率的交流电，在次级线圈中通过电磁感应产生电流，以此来实现能量从发射端传输到接收端。自2000年以来，在科研和工业界的不断努力下，无线电能传输技术已成功在手机、电子手表、厨房电器、移动机器人等领域实现了产业化应用。

  这项技术的迅速发展和日益成熟，为工业应用移动机器人提供了全新的能源供给方式。由于无电极，从而能够使得充电点的设置更为灵活机动，多机会、分布式布置的非接触电能传输为AGV/AMR等移动机器人带来了更大的灵活性和持久性，进而推动着工业自动化和智能化发展的进程。

  无线充电技术具备诸多优点，例如充电设备隐形、设备磨损率低、应用场景范围广泛、操作便捷、高安全性能等。它打破了电能传输只能依靠传统导体非间接接触式传输的方式（传导式充电），采用非接触式电能传输。这种创新技术避免了接触式电能传输可能引发的接触拉弧打火、滑动磨损、触电、电极之间短路等潜在安全风险。

  随着AGV/AMR在工厂生产线、仓库物流等更广泛、复杂的应用场景中的普及，传统的接触式充电方式暴露出了一系列问题。比如充电桩带电体不符合生产场所安全要求、占地大、导电体频繁氧化、易磨损、电气安全认证不过关等等。然而，无线充电技术则可以完全解决以上问题，尤其是在产线上应用使得AGV/AMR能够在运行过程中利用碎片化等待时间实现机会充电，大幅度的提高机器人的使用效率和灵活性。

  传统的接触式充电方式在面对特定行业的需求时显露出一些明显的不足。例如，锂电池、光伏制造环节以及半导体生产等领域对铜、镍等金属杂质控制很严格，有些行业场景对防水、高洁净度、电火花等等也有着严格的要求，接触式充电方案的铜电极的存在很难满足上述的应用需求。然而，无线充电的工作原理与传统的接触式充电完全不同。它完全“消灭”了外露电极，一步到位解决这些严苛的行业场景需求。无线充电技术的引入为这些特殊行业带来了全新的解决方案，也将成为未来发展的关键。

  作为工业级无线充电方案供应商，犀能新能源科技（苏州）有限公司（简称“犀能”） 针对工厂产线和仓储等各种自动化场景需求，推出了专业的AGV/AMR无线充电产品及解决方案，具体包括：

  犀能的一款无线V两种电压等级的机器人充电功能。与传统接触式充电桩不同的是，犀能的无线充电桩输出的是动态的电磁场，因此在铭牌上不再标注“输出电压”这一参数。这种创新设计消除了机器人厂商和终端用户一定要考虑不同电压的充电桩型号问题，亦即无需为不同电压等级的机器人分别配备充电桩，因而节省了大量备件和后期维护的投入成本。犀能的多电压兼容性不仅提升了充电系统的智能性和灵活性，还大幅度的降低了机器人充电设备的经营成本。这一创新设计使充电更高效、便捷。

  犀能BE系列新产品的发射端发射板厚度仅20mm，可轻松“贴装”在产线设备侧面或地面。同时，发射端的功率单元机箱能够最终靠线缆延长至安全隐蔽的角落，实现无线充电的“隐形”布局。这一创新设计充分的利用了机器人与产线对接的等待时间，将这些碎片化时间转化为充电时间，从而显著延长移动机器人的在线续航时间。这种解决方案在锂电、光伏、汽车等行业大范围的应用，适用于各类车型，如潜伏式AMR和磁导航AGV等。这一设计不仅提高了移动机器人的操作效率，可实现24小时作业，同时降低机器人数量、电池容量等方面的固定成本投入。

  · 应用于窄巷道、小地牛等轻型无人叉车、复合协作机器人的3kW级无线充电侧充方案

  无人叉车AGV拥有宽敞的侧面空间，因此对已投运的车辆做改造或新车型的开发设计，在车身侧面集成安装接收端都十分容易。犀能产品的发射和接收端对齐容差可达±50mm，大幅度的降低了大型无人叉车在充电站区域的定位精度要求，无需额外进行辅助二次定位。针对这些应用场景，犀能提供了多种产品方案，发射板高度可根据车载接收端高度定制进行调节，满足多种需求。另外特殊场景更可配备IP54防水等级、急停按钮等。犀能定制化产品方案不仅降低了定位要求，还为用户更好的提供了多种选择，以满足多种的环境要求。

  · 应用于堆高车、电动前移式、平衡重无人叉车以及重载AGV的X系列柜式无线kW

  · 可满足户外雨水、室内清洁等场景防水要求的犀能3-9kW全系列防水产品解决方案

  超高功率密度，意味着同样大的功率等级，产品的体积极度“瘦身”。团队在高功率密度变换器技术方面积累了丰富经验，将3kW的接收端线圈和功率变换器做到业内最小（已保持近5年的一马当先的优势）并实现一体化，使接收端设备最小化，便于客户将其集成到机器人车身上。

  在电磁线圈设计和功率变换器设计这两个领域，犀能团队进行了深度的融合，使发射和接收线圈对齐偏差的冗余度达到了±50mm，并实现了70mm的传输距离。

  犀能首创了非接触充电的模块式设计，并成功实现了并联输出。模块化设计有利于厂商专注于模块迭代，最终使用者真实的体验到产品的可靠性很高。在大功率需求和多模块并联场景下，单个模块故障不会导致整个充电系统宕机。

  随着移动机器人应用领域、规模的逐步扩大，犀能在电池与充电管理方面推出了基于云端的安全充电管理平台，为机器人能源提供7*24小时全天候的安全管理。这一平台能够与各类中台系统对接，满足智能工厂和智能仓储在移动电源管理方面的需求。

  犀能的产品主要覆盖工业应用场景中移动机器人的大功率无线充电需求，，而大功率的无线电能传输并且要符合电磁兼容的认证具有极大的挑战。然而，犀能在研发和工程上的全方位考虑和经验积累，使其成功通过了南德TUV的欧盟标准认证中的EMC电磁兼容标准测试。