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1893年，美国著名物理学家Nikola Tesla首先对无线能量传输进行了研究，并在芝加哥世博会上以无线供电方式点亮了照明灯[2]。随后，Tesla提出利用地球与电离层的共振，以电场耦合的方式实现无线能量传输，并搭建了实验装置，如图1.1所示，进行了相关实验，但由于技术及资金等原因并未实现[2,5,6]。27491
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图1.1 Tesla的实验塔及内部原理图
20世纪90年代，新西兰奥克兰大学的John Boys教授领导团队对无线能量传输技术进行了深入系统的研究，并在电动汽车领域取得跨越性的进展。在2005年，Boys教授团队在实验室中完成了对移动车辆的无线供电，实现了动态的无线能量传输[7]。1996年12月，美国的通用汽车公司提出了EV1电动车，一款以无线方式充电的概念车，将无线充电技术运用到电动汽车的设想真正实际化。随后其下属公司Delco Electronics推出了专门用于EV1充电的Magne-charge能量传输系统，实现了电动汽车无线供电的商业化。论文网
2006年美国麻省理工学院的Marin Soljacic教授突破性的提出“磁耦合谐振式无线能量传输技术”（MRWPT），并于次年进行了相应的实验验证，实验装置如图1.2所示，成功在2米距离外点亮了一个60W灯泡，实验装置的整体效率在40%左右[4]，其传输效率与距离的关系如图1.3所示。2009年日本东京大学研究团队将MRWPT技术应用与电动汽车充电系统，并给出了相应的等效电路模型[8]。2010年，该研究团队提出利用阻抗匹配的方法来提高传输效率并通过实验验证其可行性[9]，次年，给出了MRWPT的传输效率计算公式以及提高传输效率的改进方法[10]。2011年，由MIT研究团队成员成立的WiTricity团队、匹兹堡大学和香港理工大学合作研究团队以及韩国高等理工学院团队都对MRWPT技术进行了深入的研究并取得了相应成果[11-16]。
图1.2 MIT的实验装置图 图1.3 MIT实验传输效率与距离的关系图
我国研究工作者对无线能量传输领域研究的起步较晚。21世纪初，国内首先由中国科学院电工研究所(CAS)对无线电能传输系统进行了研究，CAS对不同的耦合机构、负载特性以及工作频率对系统性能的影响进行了研究并实施了相关实验，并于2011年8月设计完成了用于手机充电的小型MRWPT系统[17]。2001年，西安石油学院的研究团队提出了利用感应式无线能量传输技术开发井下感应电力机车，并给出了其可行性的分析。2008年，哈尔滨工业大学的朱春波教授领导团队对MRWPT系统的原理和拓扑结构进行了较为深入的研究，并进行了仿真分析及相应实验，实验中传输功率为50W，当传输距离为1米时，效率达到了60%，且传输过程不受非金属障碍影响[18]。2011年该团队用引入中继线圈的方法以提高传输距离和和传输效率，并对系统的损耗进行了分析[19]。此外，东南大学的黄学良教授研究团队、重庆大学孙跃教授研究团队、天津工业大学、浙江大学、西安交通大学、南京航空航大大学等高校研究机构也在该领域内做出了大量的研究[20]。
对于现有的无线能量传输方式中，主要的三种为：电波辐射式无线能量传输技术(Microwave Power Transfer)[21]，感应耦合式无线能量传输技术(Inductively Coupled Power Transfer简称ICPT技术[22])，以及磁耦合谐振式无线能量传输技术(Magnetic Resonant Wireless Power Transfer[23]简称MRWPT)，MRWPT方式既避免了电波辐射式输电指向性要求高、环境影响大的弊端，又在传输距离上突破了ICPT方式仅在毫米级的限制[27]，使其拥有十分广阔的应用前景。目前，MRWPT技术正在社会生产的各个领域展现其价值。在高端移动设备的充电方面运用较为广泛，如智能手机的无线充电器，蓝牙音响的无线充电座，手提电脑的无线供电座；在工业生产中，一些厂用小型传感器的供电、特殊环境下使用的设备供电；在交通领域，电动汽车的充电以及公园旅游大巴的动态供电；在生物医学领域上[28-31]，可以用于体内设备供电，如心脏起搏器，医用微型机器人的供电。