何发瑛 黄峻健 赵毓斌 须成忠

1(中国科学院深圳先进技术研究院 深圳 518055)2(中国科学院大学 北京 100049)3(中山大学微电子科学与技术学院 珠海 519082)4(澳门大学智慧城市物联网国家重点实验室 澳门 999078)

1 引 言

信息科学技术的高速发展，为在深度与广度两个维度的海洋研究拓展提供了有力的支撑。其中，水下设备的能量供给和数据传输具有巨大和迫切的需求，如可以持续水下作业的水下机器人、水下传感器等。但在能量供给方面，因为水下设备防水的缘故，需要采用防水电缆或频繁更换电池，这样大大影响了水下设备单次作业的时间以及可移动范围。

无线充电技术可以协助水下设备摆脱电池寿命的局限，支持水下设备长时间大范围的持续作业。当前主流的无线充电技术有磁感应式和磁耦合谐振式两种。麻省理工学院与伍兹霍尔海洋研究所共同研发的水下无线充电平台、及德国 MESA 公司设计的水下无线充电装置，均使用了基于电磁感应的无线充电技术[1-2]。其中电磁感应方式对收发设备之间的距离以及稳定性要求非常高。另有一些研究表明，采用磁共振无线充电技术方案，具有充电效率较高、自由度大和距离远的优势。早期的研究证明，基于磁共振耦合的水下无线充电可在 15 cm 的距离下，实现 1 kW级别的能量传输[3]。日本电气股份有限公司(NEC)研制的水下无线充电(WPT)系统，在间距 5 cm 时工作效率达到 50%[4]。葡萄牙学者通过对谐振结构进行改进，可在 4 cm 距离下输出 35 W 的直流电[5]。……