磁耦合諧振式無線電能傳輸技術的發展趨勢

無線電能傳輸技術因其獨特的傳輸優勢成為當下國內外研究的熱點課題，磁耦合諧振式無線電能傳輸（Magnetic Coupling Resonant Wireless Power Transfer, MCRWPT）技術以其在近場區傳輸的自身優勢成為當前最為熱門的無線電能傳輸方式之一。

MCRWPT技術傳輸距離可以從十幾釐米到幾米，傳輸功率可以從幾十瓦到幾千瓦，電能傳輸效率（Power Transfer Efficiency, PTE）在40%～90%，從各個方面都具有比較明顯的優勢，因此成為當下WPT領域最為熱門的研究方向。

2007年麻省理工學院Marin Soljacic教授團隊在中距離WPT方面取得了突破性進展，以40%的PTE點亮2m外的一盞60W燈泡，並首次提出了MCRWPT的概念，引領了WPT技術研究的新方向，並再次引起了世界範圍內WPT研究熱潮。

利用MCRWPT進行無線電能傳輸可以有效地解決傳統供電方式的多種缺陷，用電設備擺脫電纜束縛成為了可能，為人們的生活帶來了極大的便利。MCRWPT技術的進一步發展將使人類在電能應用方面有更大的靈活性和多樣性。

智能化

MCRWPT系統在傳輸效率和最大傳輸功率的優化和提升方面已經有了頗多的研究成果，為了能夠為不同工作場景提供較為穩定的應用，需要在系統智能化方面繼續深入研究。

在未來的應用中為適應多種工作場景，需要智能化控制以實現具有頻率自動跟蹤技術、負載識別技術、自動負載匹配以及自動控制調諧來適應外部工作環境變化引起的工作狀態改變，這些智能化技術能使MCRWPT技術更好地應用於不同的工作場景，為更多的用電設備提供更好的應用體驗。

兼容性

目前WPT技術應用較多的領域是手機、電動汽車、家用電器、醫療電子等設備的無線充電和特殊環境工業設備無線供電等。特別是在家用電器和手機無線充電方面的應用具有很大的潛力和市場前景，這就要求無線充電設備對不同的負載和設備能夠有較好的兼容性，能夠匹配應用於不同設備的無線供電，由此才能使無線供電系統更好的推廣應用。

電磁環境安全

WPT系統在其有效的工作範圍內會產生較強的高頻磁場，系統工作範圍內的電磁環境安全是一項需要引起重視的研究課題。高頻電磁輻射對人體的危害，以及與周圍其他設備之間相互影響的問題，還需進一步研究。

因此，研究改善電磁環境的方法和措施，建立系統安全性能的綜合評估方法，一方面可以確保系統能夠滿足相關標準的要求；另一方面也決定著系統能否正常工作，為系統大規模推廣應用提供了保障。

至今為止，WPT系統的電磁輻射影響範圍及其危害性未能在業界達成統一的共識，需要進行大量的實驗和研究進行確認，值得廣大研究人員進行深入的研究。

行業標準和規範

目前市場上推廣應用較多的無線電能傳輸技術是電子設備和車輛的無線充電，國際上較為主流的無線充電標準主要有五個：Qi標準、PMA（power matters alliance）標準、A4WP（alliance for wireless power）標準、iNPOFi技術、Wi-Po技術。

其中，Qi標準是全球首個推動無線充電技術的標準化組織無線充電聯盟（Wireless Power Consortium, WPC）制訂的，是手機等小功率電子設備目前國際上應用最為廣泛的行業標準。目前Qi標準已經發布最新的Qi標準v1.2.4版本，將會進一步規範無線充電市場並促使產業升級。

針對輕型電動汽車無線充電特定的SAE標準，目前已被多家歐美汽車企業所接受；國內汽車領域無線充電標準預計將於2020年發布。為了實現無線電能應用的產業化和大規模應用推廣，更多領域的無線電能應用行業標準和規範仍需要進一步的研究和制訂。

本文編自2020年第20期《電工技術學報》，論文標題為「磁耦合諧振式無線電能傳輸特性研究動態」，作者為賈金亮、閆曉強。