高通Halo無線充電系統設計原理解析(高通Halo無線充電工作原理)

2020-12-08 電子發燒友

高通Halo無線充電系統設計原理解析（高通Halo無線充電工作原理）

發表於 2017-12-13 10:15:31

 

　　摘要：高通Halo是針對汽車電動車發明的無線充電系統。目前市面電動以及混動車型所採用的鎳氫電池、鋰離子電池、甚至鉛酸電池幾乎都可以通過Halo進行充電。本文主要高通Halo的概念，Halo的安全性以及高通Halo的感應大功率無線充電工作原理發展前景，一起來看下文。

       Halo是什麼？

　　Halo就是高通在本次Formula E比賽中推出的車用無線充電系統，它的原理就是利用磁共振效應來對電動或混動車輛的動力電池組進行非接觸式充電。這個充電過程無需使用傳統的電纜即可進行，在需要充電時，車主僅需要將車輛停放在Halo的充電板上方即可，因此更加方便、省力。



　　Halo無線充電好用嗎

　　高通的工程師表示，由於磁共振過程中能量的損失要低於電流在傳統線纜中的損耗，因此Halo無線充電的效率非常高，可以達到90%以上，超過了線纜充電。如果事實果真如此，那麼Halo還是很靠譜的。而在充電速度方面，Halo可以根據用戶需求調整充電的功率，其範圍可以從6.6kW-20kW不等。如果按照最高的20kW計算，充滿電池容量85kWh的特斯拉MODEL S P85僅需要不到5小時。此外，Halo充電板可以在15mm-200mm的距離內完成對車輛的感應充電，因此不論是像MODEL S這樣底盤較低的轎跑車，還是底盤較高的SUV，例如未來的比亞迪唐，都可以方便地使用。




　　無線充電安全性

　　提到磁共振，人們很容易就想到電磁輻射，同時免不了對其安全性產生疑慮。一方面，很多人會擔憂電磁輻射對於人體的傷害，而另一方面，也有人關注設備運行時是否會產生諸如火災之類的危險或隱患。面對人體健康方面的質疑，高通表示Halo工作時的磁感應強度，也就是人們通常理解的輻射強度約為100μT（微泰斯拉），符合ICNIRP（International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection，國際非電離輻射防護委員會）的相關標準。事實上，在進行手機通話時，磁感應強度可以達到220μT，因此大家對於Halo的輻射水平可以有個較為形象的理解。

　　而在杜絕危險隱患方面，高通為Halo設定了防護程序。一旦處於工作狀態的充電板上有金屬罐一類的異物，或是小動物、幼兒時，Halo將自動停止充電作業，以避免危險，同時會將相關信息發送至車主的手機客戶端中。

　　Halo的使用

　　首先，Halo對電池的類型並沒有選擇性。目前市面上的電動以及混動車型所採用的鎳氫電池、鋰離子電池、甚至鉛酸電池都可以通過Halo進行充電。如果想要使用Halo，除了包括充電板、控制器以及線纜這樣的外部設備，還需要在車輛上安裝一個用於接收電磁輻射的接收端。目前，高通已經為包括寶馬i系列、日產聆風以及雷諾ZOE等車型安裝了車載接收板和控制器，取得了很好的效果。不過，按照高通的設想，未來希望能夠與眾多的汽車製造商合作，主要以原廠預裝作為出貨渠道，其結果就是消費者在未來將可以直接購買到出廠前已安裝好Halo系統的車輛。

　　在後市場方面，由於系統需要針對不同車型進行特殊的調整，消費者自行加裝難度很大，因此高通對Halo進入後市場並不看好。不過，高通表示，如果未來需要，也將會針對汽車租賃等行業進行後市場開發。此外，無線充電目前並沒有統一的標準和制式，高通也在積極倡導無線充電標準的制定，一旦標準得到統一，那麼同一個設備便可以為不同的車輛進行充電。

　　高通Halo的感應大功率無線充電工作原理

　　高通Halo的感應大功率無線充電系統實際上是個相對直接明了的構想。想要了解它的工作方式，你首先可以想像出一個變壓器：它由兩個鐵氧體組成，兩者的旁邊還各有一個電線線圈。一般來講，這兩個部分是連接在一起的。交流電會在第一個線圈中被轉換成磁場，隨後再被第二個線圈轉換成直流電。而高通Halo卻將兩個鐵氧體分離開來，並讓系統跨越空氣間隔實現最大功率無線充電。

　　和智慧型手機一樣，汽車獲得大功率無線充電的方式非常簡單。你只要將車開到充電墊的正上方，當充電線圈對齊之後，電流便會開始輸送到汽車當中。如果汽車和墊子之間存在外來物體，系統還可自動暫停充電。

　　我們都知道，手機無線充電的充電速度非常慢，那換到電池容量大得多的電動汽車身上，充電速度會不會更慢呢？讓人意外的是，情況並非如此。實際上，傳導充電的效率和有線充電差不多。「由於交流電到直流電的轉換和充電接口的低效率等因素，傳統充電的充電效率大約是95%，」Davison說，「而大功率無線充電目 前是 90%。」在使用這種技術時，充電速度的限制實際在於汽車能夠接受多少電能，而這套系統可兼容3.3kW（13A ，220V）和6.6kW（20A，220V）兩種大功率無線充電電源供應。

　　Halo的大功率無線充電器被放置在了車尾的位置，它看上去是一個比機頂盒稍大一些的金屬盒子，並連接著幾條橙色的電線。至於另一半的充電器，自然就在汽車的下方。感應式大功率無線充電其實是可以作用於移動中的車輛的，之前就有工廠使用這種技術來對機器人和貨車進行充電。Davison表示，Halo目前已經具備了半動態充電的能力，可在最高30mph的速度下進行電能傳輸。

　　無線充電的前景

　　對於無線充電技術前景的描繪，高通表示非常樂觀。在高通的規劃中，未來無線充電將用於更加廣泛的環境中，以實現車輛的半動態及動態充電。想要實現這個目標，需要在城市道路中埋設大量的充電板，當車輛在充電板上方駛過時，便可以進行連續的充電，最理的狀態是，駕駛者可以在行駛中將電池組充滿。當然，想要實現這個目標，高通還需要在技術、安全、標準、成本以及政策等方面進行更加深入的努力，但這樣的未來確實值得人們期待。

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