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新能源汽车车载无线充电的安全策略
一、概述
车载无线充电技术是一种无需物理接触即可为移动设备（如手机）充电的方法，这项技术在如今的新能源汽车上已越来越常见。其基本原理是基于电磁感应定律，并通过发射器（由一个初级线圈集成在车辆中控台或指定充电区域，当电流通过这个线圈时，会产生一个高频交变电磁场）和接收器（内置在支持无线充电功能的手机或其他设备中）组件实现相关功能。
二、工作流程
2.1.电气架构
实现车载无线充电功能的应用其电气架构示意如下：
图1 无线充电电气架构示意
如上图示意，电源的接通方式由开关控制，即车辆需处于正常通电状态，一旦车辆‘熄火’进入休眠，该功能将不可被启用，此设计目的是防止因常电而引起的初级线圈始终处于工作状态，是为最基本的安全策略。
2.2.系统流程
整车上电后，系统首先将进行硬件自检（包括无线充电板、传感器、控制系统等组件是否正常工作），同时软件系统也会进行初始化检查，并加载必要的驱动程序和算法，待软件初始化完成后，将进入正式工作的待机模式。
待机状态下，系统通过红外、超声波传感器等持续收集外部物品的进入情况，当检测到有物体被放置到充电区域时，系统会尝试与该物品进行无线充电通信握手。这个过程中，如果能成功建立连接，意味着物品是支持无线充电协议的设备（如支持Qi标准的手机）。但如果在一段时间内无法完成通信握手，这表明放置的物品要么不支持无线充电，要么摆放位置不正确导致通信失败。在这种情况下，系统会遵循安全设计原则，即不启动充电过程，同时自动进入待机模式以节省能源。在部分策略中，会通过发出声音或灯光等提示，通知用户当前物品不支持无线充电或需要重新摆放。
当系统与无线充电设备成功建立连接后，通过采集由金属探测或电磁场变化的数据来检测是否有金属异物（如硬币、钥匙等）位于充电区域（由于无线充电利用电磁感应原理工作，金属异物容易在充电产生的磁场中感应产生热量，因此系统设计时会特别注意检测金属物质以避免此类风险），若检测到该类异物，系统将立即停止充电准备过程，并发出警告提示。
同时，通过采集来自温度传感器、电磁场等变化的数据，对充电环境的温度、湿度等进行确认，以确保在安全操作范围内，从而防止因过高温度、其他电磁干扰源对充电效率造成影响。待确认无误后，系统将正式启动无线充电功能，并实时监测接收端（手机等设备）的充电状态，自动调节充电功率，确保快速而安全地充电，同时避免过热。
如在充电过程中检测到过热、短路、金属异物等异常情况时，将立即停止充电并启动保护机制。当设备充满或用户手动停止充电时，系统进入低功耗待机模式，期间持续进行基础监测，等待下一次充电指令。
对上述流程总结如下：
图2 无线充电常规流程
在上述流程中，在充电准备阶段期间对于物品的检测主要通过传感器进行，而对于是否是手机等可充电设备则需进行额外的通信握手确认，此策略主要是防止非充电设备激活无线充电系统。如果不进行通信握手确认的话，若非金属等可燃物品激活了无线充电系统，由于车载端的初级线圈在高频交变电的作用下自身会发热，若此系统的充电效率又正好不高，那么该热量将会传递到可燃的非金属异物上，由此将可能埋下安全隐患，如下下图，是2024年5月30号在某车型上所出现的异常现象。
图3 因无线充电引起的异物表面碳化
注：为安全起见，车内环境下（尤其是高温天气）尽量不要放置易燃物品。
三、应用优势
手机无线充电技术在新能源汽车座舱设计中的应用体现了智能化与便捷性的完美结合，旨在提升用户的用车体验和舒适度。其应用优势主要体现在以下几个方面：
1.便捷性：用户可以轻松地在开车或停车时为手机充电，无需携带充电线，减少了忘带充电线的困扰。
2.安全性：减少了驾驶过程中因操作充电线而分散注意力的风险，有助于提升驾驶安全。
3.快速充电技术：随着技术进步，当下一些车辆可提供高达40W甚至50W的无线快充解决方案，这缩短了手机的充电时间，提高了充电效率。
虽然该功能仅为车载应用中非常小且简单的一环，但通过此应用在提升用户舒适性的同时，对于可能存在的安全隐患应该尽可能的进行优化。
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