高通Halo无线充电系统设计原理解析（高通Halo无线充电工作原理）

 

　　摘要：高通Halo是针对汽车电动车发明的无线充电系统。目前市面电动以及混动车型所采用的镍氢电池、锂离子电池、甚至铅酸电池几乎都可以通过Halo进行充电。本文主要高通Halo的概念，Halo的安全性以及高通Halo的感应大功率无线充电工作原理发展前景，一起来看下文。

       Halo是什么？

　　Halo就是高通在本次Formula E比赛中推出的车用无线充电系统，它的原理就是利用磁共振效应来对电动或混动车辆的动力电池组进行非接触式充电。这个充电过程无需使用传统的电缆即可进行，在需要充电时，车主仅需要将车辆停放在Halo的充电板上方即可，因此更加方便、省力。

　　Halo无线充电好用吗

　　高通的工程师表示，由于磁共振过程中能量的损失要低于电流在传统线缆中的损耗，因此Halo无线充电的效率非常高，可以达到90%以上，超过了线缆充电。如果事实果真如此，那么Halo还是很靠谱的。而在充电速度方面，Halo可以根据用户需求调整充电的功率，其范围可以从6.6kW-20kW不等。如果按照最高的20kW计算，充满电池容量85kWh的特斯拉MODEL S P85仅需要不到5小时。此外，Halo充电板可以在15mm-200mm的距离内完成对车辆的感应充电，因此不论是像MODEL S这样底盘较低的轿跑车，还是底盘较高的SUV，例如未来的比亚迪唐，都可以方便地使用。

　　无线充电安全性

　　提到磁共振，人们很容易就想到电磁辐射，同时免不了对其安全性产生疑虑。一方面，很多人会担忧电磁辐射对于人体的伤害，而另一方面，也有人关注设备运行时是否会产生诸如火灾之类的危险或隐患。面对人体健康方面的质疑，高通表示Halo工作时的磁感应强度，也就是人们通常理解的辐射强度约为100μT（微泰斯拉），符合ICNIRP（International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection，国际非电离辐射防护委员会）的相关标准。事实上，在进行手机通话时，磁感应强度可以达到220μT，因此大家对于Halo的辐射水平可以有个较为形象的理解。

　　而在杜绝危险隐患方面，高通为Halo设定了防护程序。一旦处于工作状态的充电板上有金属罐一类的异物，或是小动物、幼儿时，Halo将自动停止充电作业，以避免危险，同时会将相关信息发送至车主的手机客户端中。

　　Halo的使用

　　首先，Halo对电池的类型并没有选择性。目前市面上的电动以及混动车型所采用的镍氢电池、锂离子电池、甚至铅酸电池都可以通过Halo进行充电。如果想要使用Halo，除了包括充电板、控制器以及线缆这样的外部设备，还需要在车辆上安装一个用于接收电磁辐射的接收端。目前，高通已经为包括宝马i系列、日产聆风以及雷诺ZOE等车型安装了车载接收板和控制器，取得了很好的效果。不过，按照高通的设想，未来希望能够与众多的汽车制造商合作，主要以原厂预装作为出货渠道，其结果就是消费者在未来将可以直接购买到出厂前已安装好Halo系统的车辆。

　　在后市场方面，由于系统需要针对不同车型进行特殊的调整，消费者自行加装难度很大，因此高通对Halo进入后市场并不看好。不过，高通表示，如果未来需要，也将会针对汽车租赁等行业进行后市场开发。此外，无线充电目前并没有统一的标准和制式，高通也在积极倡导无线充电标准的制定，一旦标准得到统一，那么同一个设备便可以为不同的车辆进行充电。

　　高通Halo的感应大功率无线充电工作原理

　　高通Halo的感应大功率无线充电系统实际上是个相对直接明了的构想。想要了解它的工作方式，你首先可以想象出一个变压器：它由两个铁氧体组成，两者的旁边还各有一个电线线圈。一般来讲，这两个部分是连接在一起的。交流电会在第一个线圈中被转换成磁场，随后再被第二个线圈转换成直流电。而高通Halo却将两个铁氧体分离开来，并让系统跨越空气间隔实现最大功率无线充电。

　　和智能手机一样，汽车获得大功率无线充电的方式非常简单。你只要将车开到充电垫的正上方，当充电线圈对齐之后，电流便会开始输送到汽车当中。如果汽车和垫子之间存在外来物体，系统还可自动暂停充电。

　　我们都知道，手机无线充电的充电速度非常慢，那换到电池容量大得多的电动汽车身上，充电速度会不会更慢呢？让人意外的是，情况并非如此。实际上，传导充电的效率和有线充电差不多。“由于交流电到直流电的转换和充电接口的低效率等因素，传统充电的充电效率大约是95%，”Davison说，“而大功率无线充电目 前是 90%。”在使用这种技术时，充电速度的限制实际在于汽车能够接受多少电能，而这套系统可兼容3.3kW（13A ，220V）和6.6kW（20A，220V）两种大功率无线充电电源供应。

　　Halo的大功率无线充电器被放置在了车尾的位置，它看上去是一个比机顶盒稍大一些的金属盒子，并连接着几条橙色的电线。至于另一半的充电器，自然就在汽车的下方。感应式大功率无线充电其实是可以作用于移动中的车辆的，之前就有工厂使用这种技术来对机器人和货车进行充电。Davison表示，Halo目前已经具备了半动态充电的能力，可在最高30mph的速度下进行电能传输。

　　无线充电的前景

　　对于无线充电技术前景的描绘，高通表示非常乐观。在高通的规划中，未来无线充电将用于更加广泛的环境中，以实现车辆的半动态及动态充电。想要实现这个目标，需要在城市道路中埋设大量的充电板，当车辆在充电板上方驶过时，便可以进行连续的充电，最理的状态是，驾驶者可以在行驶中将电池组充满。当然，想要实现这个目标，高通还需要在技术、安全、标准、成本以及政策等方面进行更加深入的努力，但这样的未来确实值得人们期待。