十月初的首尔 AI 机器人展上,有一类展品跟手机没什么关系。韩国公司 WiPowerOne 摆出的是一套 1.5 千瓦的无线充电方案,服务的对象是车间里的自主移动机器人。他们管这个用法叫 in-process charging,意思是机器人不用停工跑去充电站,就在干活的点位、趁着任务之间那段短暂的等待把电补进去。按他们的说法,这样能把停机时间压到最低,让无人化产线真的可以 24 小时连着跑。

把充电这件事从消费电子挪到车间,理由其实很硬。传统接触式充电靠金属电极对接,在粉尘和潮湿环境里电极容易腐蚀磨损,大电流通断的瞬间还可能拉弧打火——放到煤矿、石油化工这类易燃易爆场景,这就是不能接受的安全隐患。无线充电靠电磁场耦合传能量,没有裸露触点,正好对上无人值守、工况恶劣这两条要求。这也是为什么工业侧的无线充并不追求「随手一放」的轻松,它要的是在没人看着的环境里长期不出事。

国内这一侧,青岛高新区的鲁渝能源是个挺典型的样本。创始人李聃带队起步时做的是手机这类消费电子的无线充,很快撞到了天花板——消费电子普遍只有 5 瓦、10 瓦,技术门槛不高,一堆制造企业靠着成熟的产业链打价格战。2019 年前后,团队调头去做大功率工业无线充、服务移动机器人。工业场景的要求跟消费级完全不是一回事:充电位置的偏移容忍度要到几厘米甚至十几厘米,功率从几百瓦跨到几千瓦,团队最终选了谐振技术路线——负载和距离一波动,谐振点就偏,得靠算法持续动态调控,难度比消费级高出一截。

独立圆形无线充电盘概念图,可见厚度与银色铝边圈,深灰哑光盘面完全空白,平放于深灰拉丝金属台面,黑色编织 USB-C 线从右上入画

产品迭代最直观的变化是体积。同样是 1 千瓦的设备,第一代规格是 300×300 毫米,第二代缩到 160×140 毫米,体积掉了一大截,用李聃的话说是「第一代产品体积是现在的四倍」。驱动力来自下游:移动机器人越做越薄,不少底盘厚度不到 20 厘米,笨重的充电模块根本装不进去。缩小体积要重新优化电路拓扑和高频控制方案,还得在狭小空间里把散热解决掉。另一道坎是集成——从分体式改成发射端、接收端各自一体化之后,大功率能量传输又容易干扰内部通讯信号,团队靠电磁屏蔽、电路设计和控制算法几个方向一起调,才把干扰压下去。

现在这家公司的产品功率覆盖几百瓦到 6 千瓦,理论上可扩展到几十千瓦,按它的说法能覆盖市面上七八成移动机器人的应用需求。细分场景上,满足煤矿、化工要求的防爆产品已经量产落地五六年,面向户外设备有防水系列,面向无人潜航器的水下无线充还在科研攻关。无人机那条线他们做了两三年异形磁耦合线圈,同等功率下重量降低五成,目前进入商务对接。合作名单里有 300 多家企业,包括海康威视、新松机器人、宇树机器人这些做移动机器人的厂商。导入方式值得单独说一句:存量机器人改造难度大,他们选择前装导入,在机器人设计阶段就把接收模块纳入整机,而这类工业零部件通常要半年到一年的稳定性验证周期,放量快不了。李聃自己也讲得直白,国内能稳定做出大功率工业无线充的企业屈指可数。

首尔那家 WiPowerOne 走的是同一条路,履历更长一些。它先在电动车无线充电上攒经验:2019 年在迪拜硅谷绿洲修了一段 60 米的无线充电道路,给电动出租车和巴士做试点;2021 年起,一台 150 千瓦的无线充电电动巴士在韩国大田商业运行了五年;某物流中心里,15 台配送车用上了 50 千瓦的系统。转到机器人之后,它和 Rainbow Robotics 完成了自主移动机器人的无线充电演示并签了合作备忘录,现在在开发面向人形机器人的无线充,计划 2027 年搭出量产平台。它反复强调的两个指标是抗偏移和抗气隙——工业现场本来就没法保证每次精确定位,机器人停歪几厘米还能稳定充电,才是这类方案真正的卖点。

功率往上走,材料这一关就绕不开。十月初发表的一项研究里,中国科学院东莞材料科学与技术研究所牵头,联合中科院物理所、香港城市大学和剑桥大学,用铁基纳米晶合金替换了传统铁氧体做磁芯。铁氧体在低功率下够用,功率一高,涡流和磁滞带来的损耗就上去了,磁芯发热、效率下滑,体积也压不下来。研究团队用应力退火配合线圈对齐叠片,做出的磁芯条只有 440×330 毫米、厚度 4 毫米,大约是标准铁氧体板的一半,在 85 千赫兹、0.2 特斯拉的条件下把磁芯损耗降到 135 千瓦每立方米。整个 20 千瓦级系统的交流到交流效率做到 98.51%,体积功率密度 9.55 千瓦每升,论文发表在本月的《自然·通讯》上。研究团队明确提到,这套技术除了乘用车,还瞄准工厂和仓库里的 AGV、重载轨道交通,以及无人机这类低空电动航空器。

把这几件事放一起看,无线充其实分成了两条线。消费这条线,Qi2 25W 的磁吸盘比的是谁更凉、谁更快、谁更便宜;工业这条线比的是大功率、抗偏移、抗恶劣环境,还有能不能在机器人的设计阶段就挤进去、出了问题能不能到现场。李聃对新能源乘用车的那句判断也值得记下来:短期内难大规模落地,卡住的不是技术,而是生态——开放场景需要统一标准,还要过基建投入和车企成本博弈这两关。他真正看好的是无人驾驶车辆、无人机和四足机器人,这也是接下来三到五年的重点。对做无线充的一方来说,行业边界这几年一直在往外扩:从手机桌面,到家居和公共场所,再到车间和仓储。产品定义也跟着变——功率、偏移容忍度、防护等级、通信协议这些参数,开始比外形更早被摆上桌面。

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