上海交大学子科研项目获首届IEEE国际学生无线充电竞赛第一阶段十佳设计方案

近日，由上海交通大学密西根学院的博士生张欢、邵谣夏、康宁、秦浩钧，硕士生龚天宇（均来自于学院动态系统控制实验室）组成的团队，在导师马澄斌教授及电子信息与电气工程学院电气工程系刘明副教授的共同指导下，凭借项目“面向多个电子设备充电的空间六自由度无线电能传输系统”荣获首届IEEE国际学生无线充电竞赛第一阶段十佳设计方案。

无线电力传输技术革命性地改变了人们日常生活中各种电子设备的充电方式，使充电过程更便捷和安全。目前主流的商用无线电能系统工作需要发射线圈和接收线圈紧密贴合，由于发射线圈产生的磁场往往不可控且方向单一，在充电过程中缺少空间自由度。现有的解决方案主要是通过三维立体发射线圈来实现对磁场的方向控制，但三维系统对于日常使用场景而言所占立体空间较大不够便利。项目团队基于磁场成形控制理论的深入研究，创新性地提出了使用平面线圈阵列替代三维立体发射线圈以实现系统扁平化的紧凑设计。

空间六自由度磁场分布的LED灯光演示

目前团队已完成了该新型无线电能传输系统的理论论证，通过对线圈阵列内各子发射线圈施加不同的相位控制实现了三维空间的磁场成形，并提出了最小化线圈阵列中各子线圈间互感影响的方案。在初步功能验证方面，已完成同时对两台电子设备实现6.78MH高频无线充电的功能，理论功率均可达15W，与目前大部分商用的快充功率持平。

背景介绍

马澄斌，上海交通大学密西根学院长聘教授，IEEE高级会员。2004 年 9 月于东京大学电气工程系获博士学位。研究方向为储能系统与能源管理、无线电能传输、机电运动控制等。现担任IEEE Transactions on Industrial Informatics和IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Industrial Electronics期刊副编辑等。曾任IEEE工业电子学会能源 Cluster首任代表，获上海交通大学 2017年“凯原十佳教师奖”、美国 AirFuel Alliance 2019年度杰出科研奖、上海交通大学 2020年“教书育人奖”、中国电工技术学会专委会2021年基础创新奖等。他带领的课题组曾获上海交通大学2014年“凯原十佳科研团队”，指导的研究生获市优秀毕业生、校首届学术之星（排名第一）、校优秀研究生毕业生（含留学生）、唐立新奖学金等多项荣誉。

动态系统控制实验室专注于各类动态系统的优化设计、管理与控制，尤其是储能系统、微网与智能电网、无线电能传输系统和电动汽车。实验室科研包含了融合物理系统、控制理论与设计、传感和驱动设备、以及日益重要的人类行为等强跨学科要素，从而实现更高效、更智能、更有弹性和更可靠的动态系统。实验室目前的主要科研方向包括：1）储能系统与能源管理；2）高频电力电子与无线电能传输；3）机电一体化与运动控制。相关网页链接：https://sites.ji.sjtu.edu.cn/dsc

刘明，上海交通大学电院长聘教轨副教授。2017 年 3 月于交大密西根学院获控制科学与工程专业博士学位，师从马澄斌教授。2017-2020年于普林斯顿大学从事博士后研究工作。于密院学习期间，曾发表无线电能传输与高频电力电子领域顶刊论文10篇，国际会议论文11篇，并在美国、意大利、韩国等地做学术会议口头报告；获得上海交大首届“学术之星”称号（排名第一）以及优秀博士论文提名奖。