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2019年无线充电全产业链信息汇总

时间:2019-08-27 作者:李晋,ESM China 阅读:
两年前,苹果iPhone8/X系列手机横空出世,让不温不火的无线充电概念再度翻红。“摆脱线缆的束缚”一直是无线充电的宣传语,那么这种充电方式是否真的“自由”呢?实际上,现阶段市面上商用的无线充电技术仍不能让你完全摆脱“束缚”,主要表现在……

两年前,苹果iPhone8/X系列手机横空出世,让不温不火的无线充电概念再度翻红。“摆脱线缆的束缚”一直是无线充电的宣传语,那么这种充电方式是否真的“自由”呢?实际上,现阶段市面上商用的无线充电技术仍不能让你完全摆脱“束缚”。KaBEETC-电子工程专辑

主要表现在:常见的电磁感应技术无线充电最大充电距离仅为10毫米,充电时手机必须放在无线充电面板上;无线充电器包括插头、数据线和底座,其尺寸并不算小,不适合室外工作的人士携带;无线充电能量转化率大约在65%-75%之间,较低的转化效率会引起充电底座发热,可能会加速手机电池耗损……如果这类问题得不到解决,无线充电将很难取代有线充电。KaBEETC-电子工程专辑

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“技术还不够完善”对无线充电产业链提出了更高的要求。近日,《国际电子商情》小编汇总了无线充电全产业链信息,简要分析了当前国内外无线充电产业链现状。KaBEETC-电子工程专辑

一、无线充电的历史

其实,早在1890年发明家、物理学家尼古拉·特斯拉(1856.07.10-1943.01.07)就提出无线充电的概念,虽然从理论上看其观点具有可行性,但是由于条件限制最终未能实现。2007年,麻省理工学院研究团队有了新突破,迅速推动了无线充电的研究和应用。此后,各无线充电联盟成立,并相继制定了标准。2017年10月,支持Qi标准的iPhone 8、iPhone 8 Plus和iPhone X发布,无线充电重现在大众视野。到现在,无线充电在智能手机、TWS耳机、智能手表等消费类产品上有了商用。KaBEETC-电子工程专辑

二、无线充电的种类

无线充电技术主要有四种:电磁感应、磁场共振、微波方式、电场耦合式。其中,电磁感应、磁场共振是当前应用得最多的技术。KaBEETC-电子工程专辑

电磁感应:电流通过线圈时会产生磁场,新生磁场对附近的线圈产生感应电动势从而产生电流,电流将能量从传输端转移到接收端。支持Qi标准的无线充电是电磁感应式,该方式转化效率较高,但传输距离仅在10mm范围内,且对摆放位置要求高,只能对准线圈一对一进行。该充电方式较多应用在智能手机、手表等适合小功率无线充电的产品上。KaBEETC-电子工程专辑

磁场共振:该技术由能量发送装置和能量接收装置组成,当两个装置的频率相同或在特定频率共振时,就能进行电能传输。这种充电方式传输距离较远(≤5m),支持多个设备同时使用,其传输功率较大,适合远距离、大功率充电,多应用于新能源汽车。不过,这种充电方式效率较低,传输过程中有较大的损耗,且距离越远、传输功率越大,损耗就越大。另外,还要对使用的频段进行保护,以免受外界因素干扰。KaBEETC-电子工程专辑

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表1 四类无线充电优缺点KaBEETC-电子工程专辑

三、无线充电标准

当前主流的无线充电标准有:Qi标准、AirFuel(AirFuel Alliance)、iNPOFi(invisible power field )技术、Wi-Po技术。KaBEETC-电子工程专辑

Qi是由无线充电联盟(WPC,全称Wireless Power Consortium)推出的“无线充电”标准。当前,在中国Qi无线充电器主要应用在手机领域。在通用性方面Qi具备优势,任何品牌的产品,只要有Qi标识都可使用Qi无线充电器,并随着技术的持续发展,未来包括相机、电脑在内的多类产品都将能使用Qi无线充电器。KaBEETC-电子工程专辑

AirFuel标准由无线电力联盟(Alliance for Wireless Power,A4WP)与电源事物联盟(Power Matters Alliance,PMA) 在2015年年初合并而成,致力于整合磁共振与磁感应技术,推动统一的无线充电标准。支持该联盟的成员超过195个,包括AT&T、Google、星巴克、高通、三星、Powermat、Ever Win Industries、Gill Industries、Peiker Acustic和SK Telecom等。KaBEETC-电子工程专辑

iNPOFi是一种新的无线充电技术,具备无辐射、高电能转化效率、热效应微弱等特性。实验室数据显示,iNPOFi产品的充电传输效率高达90%以上。iNPOFi以一颗1/4个硬币大小的芯片为核心,可集成到任何设备中,采用该技术的充电设备包含电源发射装置、电源接收装置,支持低电压供电、兼容USB供电、还可低温充电。KaBEETC-电子工程专辑

Wi-Po磁共振无线充电技术利用高频恒定幅值交变磁场发生装置,产生6.78MHz的谐振磁场,实现更远的发射距离。该技术可应用于手机、电脑、智能穿戴、智能家居、医疗设备、电动汽车等场景,通过蓝牙4.0来实现通讯控制,可支持一对多同步通信,具有过温、过压、过流保护和异物检测功能。KaBEETC-电子工程专辑

四、无线充电应用

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表格2 支持无线充电的各类产品KaBEETC-电子工程专辑

截至2019年8月,市面上有超过155款手机和多款智能手表、TWS耳机具备无线充电功能,它们均为支持小功率无线充电的消费电子类产品。KaBEETC-电子工程专辑

而大功率无线充电技术仍在研发测试阶段,奥迪、宝马、奔驰、沃尔沃、丰田等车厂以及高通等通信公司都在研发该类技术。其中,奥迪的无线充电技术方案主要针对传输过程中效率流失的问题;宝马与奔驰合作研发的无线充电技术已经应用到了宝马i8车系上;沃尔沃也已经完成了电动汽车车载无线充电系统测试。KaBEETC-电子工程专辑

目前,在国外也有一些成功案例,如2014年韩国铺设了一条长达12公里的无线充电路段,车辆行驶在路上可边开车边充电;2018年7月,宝马向市场投放了其电动汽车无线充电系统。电动汽车只需停放于充电底座正上方,按下启动按钮,即可开始充电。此系统支持安装在私人车库,其功率为3.2kW,3.5小时内可充满BMW 530e iPerformance PHEV的电池。KaBEETC-电子工程专辑

四、无线充电产业链梳理

无线充电主要由接收端和发射端组成。发射端与电源连接负责发射电能,无线发射线圈只能把能量传递出去而不能接收能量,接收端一般安装在电子产品上,负责接受电能。其中,接收端的上下游产业链主要分为芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造、系统集成。发射端的上下游产业链主要分为芯片、线圈模组、方案设计。KaBEETC-电子工程专辑

1.接收端技术壁垒高,国际企业占优势

无线充电领域接收端的芯片与系统集成设计的利润较高,各占充电产业链三成的利润,同时其技术壁垒也较高。接收端对芯片的大小、控制和稳定性有很高要求,主要以IDT、高通、博通、ST、易冲无线、罗姆半导体为代表。系统集成方面需要手机系统设计积累,主要以IDT、三星、苹果、易冲无线等企业为代表。KaBEETC-电子工程专辑

2.发射端国内厂商性价比优势明显

发射端芯片部分,国内外参与的厂商众多。一线厂商更看重定频、FOD异物检测功能和快充等性能,以国外芯片厂商为主,主要有IDT、TI、ST、ADI、高通、博通、东芝、NXP/Freescale、安森美等企业为代表。国内厂商的产品性价比优势明显,在发射端芯片市场上有较高的占有率,主要以中兴通讯、劲芯微电子、上海新捷、易冲无线等企业为代表。KaBEETC-电子工程专辑

3.无线充电全产业链盘点

《国际电子商情》小编汇总了包括系统集成、方案设计、芯片、接收端模组/线圈、隔磁片、磁性材料等全产业链企业供读者参考。(如有疏漏,敬请谅解。)KaBEETC-电子工程专辑

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表3 无线充电全产业链盘点KaBEETC-电子工程专辑

观察上表可知,国内无线充电产业链初具规模,技术壁垒较高的环节也有国产企业打入产业链。比如前文所述的系统集成、芯片环节,国内的易冲无线在这两个环节均有不错的表现;磁性材料和传输线圈环节技术壁垒相对较低,国内企业与国外企业争夺市场的趋势明显;模组封装制造环节的技术壁垒低,利润非常低,主要参与者为国内厂商;隔磁片、胶带、双面胶、点胶机等环节,国内企业占比优势更加明显,不过这或许意味着这些环节的利润过低,不太能引起国际企业的关注。KaBEETC-电子工程专辑

五、技术仍待提升,标准还需统一

目前,市面上针对电动汽车的无线充电技术尚未有统一的标准。若新能源汽车主机厂的无线充电技术协议不一样,那么终端的无线充电设备就无法生产和普及。根据规划,2020年无线充电互联互通的标准才会颁布,2022年,针对无线充电设施标准才会颁布,在这之前想要普及电动汽车无线充电非常困难。KaBEETC-电子工程专辑

值得注意的是,支持Qi标准的无线充电方式在手机上已有一定的出货量,相信随着技术的进一步完善,其出货量将会有更大的提升。据Canalys预计,2020年全球智能手机的出货量将为13.9亿台。如果无线充电在智能手机上的渗透率超过50%,以单价以20-40元的无线充电模组价格计算,未来手机无线充电的市场规模至少将超过139-278亿元。KaBEETC-电子工程专辑

当然,新能源汽车的普及也将推动无线充电的发展。据Allied Allied Market Research数据显示,未来8年内,无线充电市场的复合年均增长率将会达到38.7%。对产业链而言,无线充电市场的爆发意味着巨大的商机,未来兼容性高的产品或将受热捧,只有那些保证品质的产品才能在市场中脱颖而出。KaBEETC-电子工程专辑

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责编:Luffy LiuKaBEETC-电子工程专辑

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