（文章來源：電氣新科技）

為了解決AUV的水下充電難題，研究人員嘗試將無線電能傳輸技術應用到水下，以提高充電系統的可靠性和安全性。2001年，Bradley和Feezor等率先研制出通過海底觀測網向AUV充電的系統，該系統在水下2000m可向AUV提供200W電能，傳輸效率為79%。

由于無線電能傳輸系統的能量發射端與接收端無直接接觸，在水下洋流沖擊下，對接姿態易產生偏移和傾斜，且大多數AUV定位精度低，姿態控制困難，故充電過程中的線圈錯位難以避免。傳統的E形磁心結構雖然磁路封閉性強，效率高，但對磁心的橫向位置敏感度較高，所以傳統的E形磁心結構只適用于固定位置的負載。

允許相對旋轉的錐形和罐形磁心是目前AUV普遍采用的結構，如圖8所示，與E形磁心相比，其磁心結構與線圈布設不同，但其結構都是軸對稱的，一次、二次側均可相對旋轉而不影響傳輸效果。2004年，日本東北大學和NEC公司將松耦合變壓器進行優化設計，采用了特殊形狀鐵氧體磁芯和錐形線圈，優化后的水下無線充電系統可向AUV輸送500W電能，傳輸效率可達90%。

罐形磁心可將線圈間隙的高頻磁場限制在磁心柱體內，形成磁屏蔽效果，其抑制電磁干擾能力強，一次、二次線圈可以獲得較高的耦合系數。錐形或罐形結構可安裝在AUV腹部或者頭部，當安裝在航行器腹部時，要精確控制對接準確度，防止因對接作用力過大而折斷；當安裝在航行器頭部時，對接過程較容易控制，但這將對航行器導航和聲納系統造成一定影響。

Manikandan等通過海水實驗對比了帶鐵心的平面螺旋線圈、罐形線圈和錐形線圈在不同傳輸距離下的效率表現，指出不同的線圈結構有各自的適用距離。除了優化磁心結構外，自2004年以來，美國科研人員致力于將AUV的插拔式水下充電塢站（Dock）改造成無線充電方式，研制成功了多型AUV的水下無線充電塢站，并在商業和軍事領域得到成功應用。

我國在水下無線充電領域研究起步較晚，但發展迅速，取得了一些可喜成果。浙江大學陳鷹教授團隊致力于解決深海極端環境帶來的AUV水下無線充電難題，在水下無線充電機理、耦合器分離式結構設計、深海極端環境因素干擾等方面開展了持續深入的研究，圖9為電磁耦合器實驗樣機和封裝結構。

西北工業大學張克涵教授等利用磁耦合諧振式原理，深入研究了海水中能量的傳輸機理以及電渦流損耗，得到計算電渦流損耗的近似公式，公式表明，海水間隙的渦流損耗與諧振頻率的二次方成正比，與傳輸線圈半徑的四次方成正比，與磁感應強度的二次方成正比；設計了環形鐵氧體磁心結構，一次側安裝在基站，二次側安裝在AUV的腹部，如圖10所示，成功實現了500W的電能傳遞，該種環形磁心結構需要對航行器腹部進行改動，通用性有待提高。

為克服由AVU姿態偏移引起的耦合系數變化及諧振頻率偏移，文獻[35]提出并試驗了基于鎖相環的頻率控制方式，使系統保持在諧振頻率點運行，提高了AUV的水下充電效率及穩定性。此外，天津工業大學、國防科技大學、重慶大學、海軍工程大學、沈陽自動化研究所等單位都陸續開展了AUV水下無線充電研究，取得了一批具有自主知識產權的成果。