奖项类别

科技进步奖（技术开发类）

主要完成单位

天津理工大学，天津工业大学，中车唐山机车车辆有限公司，天津金米特科技股份有限公司

主要完成人

李阳，祝丽花，杨庆新，张欣，潘硕，杜明星，李建雄，谢炎民，翟宇洁，曹增招

项目亮点

提出太极型和Taichi-Q新型耦合机构、扩径与增加竖直屏蔽层屏蔽方法，首次制备石英纤维/纳米晶增强树脂基复合材料，解决无线电能传输的抗偏移和电磁安全难题。

项目介绍

无线电能传输技术在中国科协成立五十周年上被誉为“10项引领未来的科学技术之一”，是现代装备向智能化、无人化发展的重要支撑技术。本项目《无线电能安全高效双向传输关键技术、核心设备与产业化》属于新一代电工装备领域，面向国家重大发展战略和行业重点需求，受到国家自然科学基金委、国家科技部和天津市的滚动资助。本项目取得了具有多项自主知识产权的成果，不仅促进了无线电能传输技术的进步，还助推轨道交通、无人装备等行业的发展。

本项目持续开展了无线电能传输基础理论和关键技术的研究，并与企业联合攻关，在耦合机构抗偏移、电磁屏蔽与安全性、双向无线充电与互操作性以及效率提升等方面取得显著成效，并研制出世界上功率等级最大的城轨车辆无线充电工程化样机。本项目十年磨一剑，取得的原创成果及创新点如下：

       创新点一：针对耦合机构实际工况下位置偏移对传输性能的影响，充分利用电磁矢量特性、时空分布规律和电磁机构解耦方法，提出了太极型耦合线圈结构和Taichi-Q多层解耦机构，解决了实际工况下位置偏移效率急剧下降的难题，提升了功率密度等级。

创新点二：提出了扩径与增加竖直屏蔽层的新型电磁屏蔽方法、新型改进切割超薄硅钢复合屏蔽结构和复合材料的交错层叠式拼接工艺，首次制备出石英纤维/纳米晶增强树脂基复合材料，既保障耦合机构电磁屏蔽效果，又减轻了耦合机构重量。

创新点三：提出了串联型双向Buck-Boost功率变换拓扑结构和具有高互操作性的垂直交叠解耦线圈结构，实现了电能双向稳定传输，提高了系统的互操作性；攻克了500kW功率等级的无线电能传输核心装备设计难题，突破了大功率无线电能传输核心装备技术瓶颈，研制出国际最大功率等级的城轨车辆无线供电设备。

本项目获发明专利14项、发表学术论文51篇、出版专著1部，参编国家标准3项、主编地方标准1项。经第三方检测，项目主要技术指标优于国家和行业标准，传输功率、效率优于国际同类指标，研究成果经鉴定整体达到了国际领先水平。

研究成果已在中车唐山机车车辆有限公司（率先实现轨道车辆的无线充电）、天津金米特科技股份有限公司（电动自行车无线充电产品远销海外）等单位得到应用。近三年，实现新增销售收入总额逾31.39亿元，新增利润逾5.13亿元，新增税收逾8956万元，新增出口创收1044万美元、1257万欧元。

项目图片

完成单位介绍及对项目的贡献

天津理工大学：提出太极型耦合线圈结构和Taichi-Q多层解耦机构；首次采用扩径与增加竖直屏蔽层的新型电磁屏蔽方法，提出了新型改进切割超薄硅钢复合屏蔽结构和复合材料的交错层叠式拼接工艺，制备了石英纤维/纳米晶增强树脂基复合材料；针对无线电能双向变换传输困难问题，提出了新型功率变换拓扑结构：串联型双向Buck-Boost拓扑电路，并发明了一种与传统形状线圈具有高互操作性的垂直交叠解耦线圈；研制出城轨列车大功率无线充电样机。

天津工业大学：提出了太极型耦合线圈结构和Taichi-Q多层解耦机构，突破了实际工况下位置偏移效率急剧下降难题，提升了功率密度等级；提出了扩径与增加竖直屏蔽层的新型电磁屏蔽方法、新型改进切割超薄硅钢复合屏蔽结构和复合材料的交错层叠式拼接工艺，制备了石英纤维/纳米晶增强树脂基复合材料提升了耦合机构电磁屏蔽效果，有效减轻了耦合机构重量；提出了新型功率双向变换拓扑结构：串联型双向Buck-Boost拓扑电路，在完成电能双向变换的同时，可实现全输出功率范围的高效率传输；提出了基于粒子群的效率综合提升多目标优化控制方法，实现了传输功率、效率的同步提升，保证了动态无线充电性能得到平稳。

中车唐山机车车辆有限公司：开展大功率无线电能传输多目标优化控制与关键技术研究，并对大功率高能量密度耦合机构设计和新型高效电磁屏蔽技术进行了工程化运用；在河北省唐山市改建了国内第一条无线供电轨道交通示范线，研制了国内第一列无线供电制式城轨列车，在国内首次实现无线供电制式交通装备载客运行；基于大功率高能量密度耦合机构的拓扑结构，实现了对无线供电设备的多目标控制，成功研制了国际最大功率等级的城轨车辆非接触供电设备，最大供电功率500kW，实现了在70mm工作间隙下最高供电效率91%，在输出功率、供电气隙和供电效率参数的优化控制，整体指标达到国际先进水平。

天津金米特科技股份有限公司：完成了抗偏移耦合机构与能效提升多目标优化技术与公司相关设备无线充电技术的结合，对其产业化应用进行了技术开发研究；开发了电动自行车、移动机器人等无线充电产品，实现了智慧城市无线充电“云单车”系统示范工程。

第一完成人简介

李阳 教授

天津理工大学

李阳，天津理工大学，教授，博士生导师，天津市新能源电力变换传输与智能控制重点实验室主任。天津市“131”创新型人才，天津市高校学科领军人才，桑麻基金会奖教金获得者，天津市专业学位优秀课程负责人。主要社会兼职：中国电源学会无线电能传输技术及装置委员会委员和电磁兼容专业委员会委员，中国电工技术学会无线电能传输技术专业委员会委员，中国电机工程学会电工理论与新技术专业委员会委员等。

作为主持人承担科研项目多项，其中国家自然科学基金面上项目2项、青年基金项目1项、国际(地区)合作与交流项目1项。获得天津市科学技术进步一等奖、三等奖，中国电源学会科学技术进步二等奖，中国电工技术学会科学技术进步三等奖和中国纺织工业协会科学技术进步三等奖等。以第一作者在国内外学术刊物上发表70多篇学术论文，其中被SCI、EI收录40余篇。以第一发明人授权国家发明专利12项，出版专著和教材5部。