传统AGV的充电方式主要有两种:一是任务间隙回到专用充电桩停车充电,二是人工更换电池。这两种方式都存在明显缺陷:停车充电会占用AGV的有效工作时间,降低系统整体效率;更换电池则需要额外的人力成本和备用电池组。理想情况下,如果AGV能够在执行任务的行驶过程中自动补电,理论上就可以实现“永不停机”的连续作业。动态无线充电(Dynamic Wireless Power Transfer, DWPT)技术正是为实现这一愿景而出现的前沿技术路径。本文介绍成都蓉希智能在该领域的实验室探索成果、关键技术指标以及商业化前景。
一、动态无线充电原理
动态无线充电系统的核心思想是在AGV行驶路径的地面下,以分段方式埋设发射线圈(每段典型长度为2-3米),并在AGV底盘安装接收线圈。当AGV经过某段发射线圈上方时,通过磁耦合谐振原理,电能便从地面线圈无线传输到车载接收线圈,然后经过整流、稳压后为电池充电。要实现这一过程,系统需要攻克三大关键技术:1)分段线圈的精准通断控制:只有当AGV即将经过某段线圈时,该段线圈才被激活通电,AGV离开后立即断电,以降低电磁辐射和待机损耗;2)高效率的功率传输:在整个传输路径上,系统效率需要维持在90%以上才有实用价值;3)较大的对位容差:AGV在行驶中不可能完全笔直,系统需要允许接收线圈相对于发射线圈有±20厘米的横向偏移。成都蓉希智能与国内知名高校的电力电子团队合作,已在实验室搭建了一条20米长的动态无线充电测试跑道。
二、关键性能指标
经过一年多的优化,成都蓉希智能的动态无线充电原型系统在实验室条件下达到了以下关键性能指标:传输功率3千瓦(kW),足以满足大多数工业AGV的巡航能耗需求;端到端(直流到直流)效率达到88%,距离90%的商业化目标已非常接近;水平横向偏移容忍度为±15厘米,基本覆盖了AGV在良好导航下的行驶偏差;发射线圈与接收线圈之间的垂直工作间隙为10厘米,与AGV的离地间隙兼容。在实际测试中,一台AGV以0.5米/秒的速度行驶,每经过一段3米长的发射线圈,可获得约5秒的充电时间,能补充约4瓦时(Wh)的电量。虽然单次补充的电量看似不多,但对于在固定路线上频繁来回行驶的AGV(例如电商仓库中的拣选AGV),累积效应非常可观。仿真模型显示,在每天行驶40公里的典型场景下,动态无线充电可以覆盖AGV总能耗的70%,这意味着AGV几乎不再需要专门停车充电。
三、成本与实施挑战
尽管技术原理上已经走通,但动态无线充电技术在商业化道路上仍面临巨大挑战,其中最主要的是高昂的初期投资。据估算,包括开槽、铺设线圈、回填、安装高频电源模块及控制系统在内,每米充电跑道的综合成本约为2000元人民币。这意味着,铺设1公里的充电跑道就需要200万元的投资。对于大多数仓库来说,这是一笔难以接受的额外开支。此外,耐久性问题也需解决:埋在地下的线圈必须能承受重型叉车、地牛等设备的反复碾压而不损坏。最后,电磁安全也是公众关注的焦点:系统必须确保对在AGV旁边行走的人员产生的电磁辐射远低于国际非电离辐射防护委员会(ICNIRP)规定的安全限值。成都蓉希智能认为,在目前阶段,该技术仅适用于对停机时间极度敏感、且单位面积产出极高的“高价值”场景,如半导体晶圆厂、数据中心、医院手术室等,暂不适合大规模推广。
四、与静态无线充电的组合
一个更为务实、折中的方案是“静态无线充电为主,动态无线充电为辅”的混合模式。具体做法是:在AGV日常经常停留的区域,如待命点、交接区、电梯口,埋设大功率的静态无线充电板,实现“停车即充,即停即充”;而在连接这些区域的长直巷道中,则选择性铺设少量低功率的动态线圈,作为续航的补充。这种混合方案可以在控制总投资成本的同时,最大限度地提升AGV的连续作业能力。成都蓉希智能在某实验室搭建的混合系统中,AGV已成功实现了连续72小时无需任何专门停车充电的演示,验证了该技术路线的可行性。
五、未来规划
成都蓉希智能将动态无线充电技术的商业化应用分步规划:2026年,继续优化实验室原型,重点降低成本和提高效率,并与一两家具有前瞻性的客户合作,在受控环境中进行小范围试点。2027年,将该技术首先应用于港口无人驾驶集卡(一种重载AGV)。港口集卡的行驶路线极其固定,适合进行全路径的线圈铺设,且港口对自动化、无间断作业的需求非常迫切。2028年,在港口项目成功的基础上,正式推出面向工业物流的首个商用动态无线充电AGV产品系列,并开始向高端制造业市场推广。
总结:AGV边行走边充电的动态无线充电技术,已从科幻概念走向实验室验证。成都蓉希智能在该领域积累了核心的专利和技术诀窍。尽管目前成本仍然较高,但它代表了AGV能源系统的终极发展方向,未来将首先在重载、长距离、高价值的运输场景中实现商业化突破。


