海军工程大学电气工程学院的研究人员吴旭升、孙盼、杨深钦、何笠、蔡进，在2019年第8期《电工技术学报》上撰文指出，为了解决设备的能源供给问题，无线电能传输技术正成为新型的水下电能传输方式，它具有传统的电能补给方式不可比拟的技术优势，可有效提高水下设备的供电安全性、可靠性、便捷性和隐蔽性。
无线电能传输技术是一种利用电磁能、电磁波在物理空间中的分布或传播特性，采取非导线接触的方式，实现电能由电源侧传递至负载侧的技术。采用无线电能传输技术对水下设备进行能源补充，目前国内外采用的主要方式有电磁感应式无线电能传输（mm级）、磁耦合谐振式无线电能传输（cm级）和超声波耦合式无线电能传输（m级）。
（1）电磁感应式无线电能传输
电磁感应式无线电能传输采用松耦合变压器装置来实现电能的传输，发射线圈相当于变压器的一次侧，接收线圈相当于变压器的二次侧。电磁感应的距离是很近的，在水下应用时，其有效传输距离限于线圈直径长度1/10左右范围内，即mm级，传输功率可达几百瓦，甚至数千瓦。为了增大系统的功率因数，提高其电能传输能力，通常会在线圈两侧添加补偿网络进行谐振补偿。
它的局限性在于：感应耦合环节的功率传输效率是整个系统中的重要环节，由于气隙的存在使得感应耦合变低，从而成为影响整个系统功率传输效率提高的一个瓶颈。气隙越大，效率越低，因此电磁感应式传输方式只适合近距离传输应用，发射与接收线圈之间不能有障碍物，并且要求两线圈保持同轴。电磁感应式的无线电能传输实质上是“准接触”。
（2）磁耦合谐振式无线电能传输
磁耦合谐振式无线电能传输是一种近磁场的强耦合方式，能在整个近场范围内进行电能传输，近场距离为c/(2f )（c、f分别为光速和谐振频率），当发射系统与接收系统具有相同的振动频率时，二者处于强耦合状态，能量传输损耗和振动体自身损耗变得非常小，共振体的能量传输效率将大大提高。
通过发射线圈与接收线圈的同频谐振，一个发射线圈可以给多个接收线圈供电，并且磁耦合谐振可以越过某些非磁性材料和金属障碍物的影响实现非定向传输，这一特性是磁耦合谐振的巨大优势，拓展了其应用场合。磁耦合谐振式无线电能传输对环境稳定性要求较高，一旦环境变化使其谐振点发生偏离，其传输效率会急剧降低，这是当前限制磁耦合谐振式无线电能传输在水下运用的一个重要因素。
（3）超声波耦合式无线电能传输
超声波耦合式无线电能传输是在高效电声能量转换、换能器与电路匹配、声学匹配、声波能量汇聚等机理的基础上建立起来的水下远距离无线电能传输技术，其水下传输距离可达到m级。与电磁感应式和磁耦合谐振式相比，该方式不对外界产生电磁干扰，也不受电磁干扰的影响，而且由于超声波频率高、波长短，传输方向性好。超声波耦合式无线电能传输虽然实现了远距离的水下无线能量传输，但是传输功率小，不适用于水下自主航行器等大功率充电场合。
摘编自《电工技术学报》，原文标题为“水下无线电能传输技术及应用研究综述”，作者为吴旭升、孙盼等。
