全新 Cayenne Electric 的感应充电功能如何运作？
两块铜线圈在地板充电板与集成在前桥区域的车辆接收部件之间产生磁场——为电池提供非接触式能量传输。
充电可以如此简单。未来将与 SUV 产品线中的内燃机及混合动力车型并行的 Cayenne Electric，将率先示范这项技术。保时捷已将这款新 SUV 的“无线充电”(Wireless Charging) 功能作为选装配置推向市场成熟阶段。这意味着：很快就不再需要电缆、壁挂式充电盒 (Wallbox) 或任何手动操作——只需将车辆停入车库，能量传输随即开始。其工作原理是什么？
这套充电系统仅由两个组件构成：一块用于车库或车位的底板（地板充电板），以及位于 Cayenne 前桥后方的一个接收部件。“保时捷因此是目前唯一一家将提供采用 11 千瓦强劲、创新整合式单一盒装系统 (One-Box-System) 进行无线充电的汽车制造商，”充电系统领域负责人克里斯蒂安·霍勒 (Christian Holler) 说道。这种能量传输形式早已融入许多人的日常生活——例如在电磁炉、智能手机或电动牙刷上。但为电动车进行非接触式充电？这可以说是技术上的一大跃进。
安装过程直观且轻松。地板充电板需定位在停放好的 SUV 前桥正下方中央位置。这个高度为 6 厘米、宽 78 厘米、长 117 厘米的外壳内集成了所有必备组件。“以往的解决方案还需要额外的部件，例如壁挂式充电盒。”产品经理西蒙·舒尔策 (Simon Schulze) 解释道。而新的地板充电板只需连接电网即可投入使用。在首次能量传输之前，需完成配对。如同智能手机与保时捷通讯管理系统 (Porsche Communication Management, PCM) 之间的通讯一样，车辆和地板充电板在初始化时会交换数据（包括密码）。这只需进行一次，主要是为了保护客户免受滥用（例如偷电）。为此，地板充电板内集成了一个无线网络模块，车辆在每次靠近时都会通过它建立联系。
驾驶员会收到字面意义上的“绿灯”欢迎：在 PCM 显示屏的环视泊车功能 (Surround View) 界面上会出现 Cayenne 的图像。在前桥区域，显示屏上会有一个绿色光点标记出接收部件的位置。一个同样发出绿光的圆圈象征着充电系统的线圈。
日常实用性：
在一次电影拍摄中，Cayenne Electric 的预批量生产车型运输了一辆拥有 100 多年历史、重逾两吨的老爷车。这种直观的泊车辅助信息非常明确：当光点位于圆圈内时，SUV 就停在了正确位置。“在定位方面，我们采用了源自无钥匙进入系统 (Keyless-Go-System) 的技术，该系统用于无钥匙解锁车辆，”开发工程师西蒙·克莱因 (Simon Klein) 解释道。车内的两个传感器与地板充电板内的四个单元进行通信。
充电的基本原理很简单，并且已存在超过 100 年。其专业术语称为“电感耦合”(induktive Kopplung)。两块铜线线圈完全对齐相对放置。当电流通过其中一个线圈时，会产生磁场，进而在第二个线圈中感应出电压。虽然已知的感应充电系统（例如用于智能手机的）功率较低，但保时捷工程师在开发这项新技术时面临了一项挑战：要使电动车的感应充电高效、安全且经济，仅靠简单地按比例放大是不够的。保时捷选择了一种尽可能减少绕行的方案。
电网的交流电在地板充电板中首先被转换成直流电。原因在于：充电系统并非使用欧洲常见的 50 赫兹或美国常见的 60 赫兹电网频率，而是采用 85 千赫兹（85,000 赫兹）的交流电。通过直流电进行中间转换是实现这种频率变换所必需的。随后，该直流电在振荡回路中被转换为频率 85 千赫兹、电压 2,000 伏的交流电。
“通过这种设计，即使发射线圈和接收线圈未能完全精确重叠，我们也能确保传输足够的能量。”开发工程师多米尼克·舍雷尔 (Dominik Scherer) 解释道。软件会检测偏移量并持续调整充电参数。地板充电板与车辆接收模块之间最多 10 厘米的偏移量均可轻松应对。“我们在此有意加入了一些公差。”西蒙·舒尔策补充道。
感应技术专家：
克里斯蒂安·霍勒（左）和西蒙·克莱因在充电板旁——保时捷在纯电动 Cayenne 中首次应用感应充电功能。一旦驾驶员启动驻车制动器，充电过程即开始。该系统可无线传输高达 11 千瓦的功率。尽管地板充电板与车辆底部的接收单元之间存在 12 至 18 厘米的气隙，系统效率仍超过 90%。这个间距是由 Cayenne Electric 系列标配的离地间隙形成的。接收板被隐藏并保护性地安装在车辆底部饰板内。充电功率和时间与使用电缆和插头连接的壁挂式充电盒相当。一切都与以往相同——只是无需额外的手动操作。
一系列预防措施确保高能电流不会造成损害。接收板嵌入一块屏蔽板中，该屏蔽板可防止磁场向上散射，并保护车内组件。在地板充电板线圈下方和接收线圈上方，铁氧体 (Ferrite) 确保磁通量获得定向引导。集成在地板充电板中的异物检测功能可侦测金属物体（如钥匙）。活体检测功能则通过运动传感器保护宠物或伸手到车底的人。
如有必要，这两套系统在车辆接近地板充电板时就会警告驾驶员，或者立即中止充电过程。“金属部件会发热，就像在电磁炉上一样。”西蒙·舒尔策表示。“我们通过安全措施排除了这种情况。”对其他系统的干扰同样被排除：该无线充电系统显著低于所有电磁兼容性 (EMV) 的限值。
未来，这项新获得的充电便利性甚至有望进一步提升：保时捷正在研发自动泊车与非接触式充电相结合的技术。场景设想如下：在车库前停好车，按下按钮，完成。车辆将自动泊入车位，启动充电过程，并为下一次出行做好准备——当然，此时电量已充满。
