重庆大学科研人员发表电场耦合无线电能传输技术的研究综述( 三 ) 近年来

综上所述，研究电场耦合机构中存在金属障碍的电场密度分布，确定EC-WPT系统可以跨越金属障碍传能的边界，对EC-WPT系统的理论研究及应用是极为重要的。在可跨越金属传能的边界内，研究金属障碍的几何参量（空间位置、尺寸）对系统传输性能的影响规律，从而指导耦合机构优化设计和系统控制。
?3电容耦合机构损耗模型
经过近些年的发展， EC-WPT系统能达到90%左右的传输效率，基本满足部分WPT应用的需要。然而，相较于MC-WPT系统， EC-WPT系统的传输效率还待提升。对于MC-WPT和EC-WPT系统而言，损耗可以分为电力电子器件损耗、耦合机构损耗及谐振元件导通损耗，其中电力电子器件损耗和谐振元件导通损耗在MC-WPT中都有相对完善的分析方法和解决方案。
然而， EC-WPT系统的耦合机构与MC-WPT系统不同，现有的耦合机构损耗分析只是两电容模型的等效串联电阻，该方法忽略了交叉耦合电容只适用于紧耦合的平行式耦合机构，不适用于松耦合的平行式和层叠式耦合机构。此外，多数采用层叠式耦合机构的文献在理论分析中回避了耦合机构的损耗分析，仅从实验的角度给出了实验损耗。
综上分析，当前EC-WPT系统缺乏电场耦合机构损耗模型的研究。因此，研究耦合机构的特征参量（电磁率、电导率、频率等）、几何参量（尺寸、距离等）对极板上的电流密度分布和耦合机构损耗的影响，进而建立耦合机构的损耗模型，从而指导EC-WPT系统耦合机构设计，为系统效率优化提供基础。
?4磁场耦合与电场耦合混合型WPT系统
MC-WPT与EC-WPT技术是无线电能传输技术中相对成熟的两类，它们有各自的优点并在很大程度可以进行优势互补。近年来，国内外学者提出了磁场耦合与电场耦合混合型WPT系统，能够充分利用MC-WPT系统与EC-WPT系统的优势，从而更好地将能量从电能发射端传输至接收端，是今后研究中可以重点关注的研究方向。
从目前的研究成果来看，磁场耦合与电场耦合混合WPT系统主要用以实现目标：①提升系统传输功率，有学者提出了一种混合型磁场耦合与电场耦合WPT系统，可以实现更高的系统传输功率，其实验装置如图4a所示；②电能与信号并行传输，有学者构建了一种混合型WPT系统，并利用线圈的寄生电容构建信号传输回路，其系统拓扑如图4b所示。此外，有学者结合电场耦合与磁场耦合实现跨越金属障碍传能。

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图4磁场耦合与电场耦合混合型WPT系统
然而，作为一个新兴的研究方向，混合型WPT系统在存在一些问题亟待研究和解决，包括且不仅限于：
（1）耦合机构优化设计，磁场耦合机构与电场耦合机构同时存在，增加了耦合机构所占空间，使得系统更加笨重。因此，优化设计融合式的混合耦合机构，使得耦合机构所占空间增大不明显，并能有效利用电场耦合机构屏蔽磁场辐射。
（2）传输通道并行与分离控制，混合型WPT系统存在电场传能与磁场传能两个能量通道，可以有多种能量传输模式。研究传输通道的并行与分离控制，以满足不同的应用需求。
?5安全问题
安全问题一直是WPT技术的一个重要问题，它正成为WPT技术产业化推进中的主要制约因素。微波无线电能传输和激光无线电能传输技术在传输通道上极具破坏性，有很大的安全隐患，暂时只适用于特殊领域。磁耦合无线电能传输技术主要有电磁场辐射和涡流损耗等问题，因此需要额外采取电磁屏蔽和异物检测等技术解决以保证系统的安全性。由于电场耦合无线电能传输技术采用金属极板作为电极，用高频电场作为传输介质，因此EC-WPT技术在安全性上存在其特殊性。