【行业】无线充电赛道梳理

无线充电技术将在未来5年中成为消费电子的标配,其投资逻辑就和触控模组、指纹模组、双摄模组上量如出一辙,其中催生出数百亿基本的公司,但目前无线充电技术仍有一些问题需要解决,在产业下游应用端尚未大规模放量。因而,在这个时间点,对其进行了解和梳理是十分合理的。

概念

无线充电原理

不同过导线回路,利用空间电磁场或其他交流感应技术,在发射接受两端交换能量,进而进行充电的技术。

优势

  • 发射端和接受端之间电流隔离,提高安全性
  • 非接触式充电,充电方便
  • 接收器封闭,易于设备的放水化设计
  • 充电标准化后,多设备充电可以复用

劣势

  • 需要专用发射端和接收端,充电标准尚未完全统一
  • 充电底座成本较高,同时体积较大,不适合移动充电需求
  • 最为成熟的磁感应充电需要紧贴式充电,充电时不能不便于设备使用
  • 充电功率较低
  • 接收端存在发热问题

技术路径

原理

从充电原理而言,主要可以分为近场和远场两个路线,分别对应电磁感应和电磁辐射两种原理。

构架

无线充电主要包括无线充电发射端 Tx-(发射端/充电器)与接收端 Rx-(终端配套模块),以及相关配套产业链,物料方面包括控制芯片、隔磁片、线圈(或 FPC)、PCB、被动器件、电子变压器、结构件等。


技术路线

主流的无线充电技术路线可以划分为以下四类,其中近场方案受到距离限制,远场方案受到功率限制。

无线充电方案 磁感应 磁共振 电场耦合 电磁辐射
原理 变化的电场产生磁场,变化的磁场产生感应电动势 发射端和接收端调制到共振频率时进行能量交换 利用通过沿垂直方向耦 合的两组非对称偶极子 而产生的感应电场来传输电力 通过电磁波传递能量,接收端再转化为电流
类型 近场 近场 近场 远场
传输功率 W级 W-kW级 1-10W mW-W级
传输距离 mm-cm级 cm-m级 mm-cm级 m级
充电效率 75-85% 80% 70-80% 30-40%
优势 适合短距离充电,效率较高;目前有成熟的标准和厂商联盟体系 适合较远距离、充电功率较高,效率尚可 适合短距离充电,位置不固定 适合远距离充电,随时充电,适用于可穿戴设备
限制 发射和接收端对准度程度会显著影响充电效率;充电功率较低;存在发热问题 发射和接收端需要协调频率,进行通讯,高频解决方案更有难度 体积较大,充电功率较低 充电功率较低;高能电磁辐射造成的健康影响未知
解决方案提供商 TI,IDT,Powerment,Splashpower等 MIT,intel,日本富士通, IDT / Powercast

无线充电联盟

主流消费电子的无线充电标准联盟于2008年开始陆续成立,主流为WPC、PMA和A4WP,最大的联盟为WPC联盟,PMA和A4WP于2015年合并为Airfuel Alliance。

联盟体系 WPC PMA A4WP
成立时间 2008 2012 2012
标准 Qi:< 5W
Qi 1.2:3-15W
PowerMat:< 5W Rezence
技术路线 磁感应,1.2标准开始支持磁共振 磁感应、磁共振 磁感应、磁共振
工作频率 110-205kHz 277-357kHz 6.78MHz
应用场景 小型中断无线充电解决方案,充电场景涉及家庭、汽车、火车等各个公共场所 小型中断无线充电解决方案,充电场景涉及家庭、汽车、火车等各个公共场所 小型中断无线充电解决方案,充电场景涉及家庭、汽车、火车等各个公共场所
联盟成员 高通、三星、微软、苹果、TI、IDT、Ikea、Panasonic、LG、华为等超过 200 家公 司 AT&T、金霸王电池、星巴克、Powermat Technologies、伟创力、 美国联邦通信委员会(FCC)和能源之星等 高通公司、韩国三星公司、Powermat 公司等

技术发展趋势

充电标准成熟化,兼容磁感应和磁共振技术
消费电子无线充电功率和效率提升,由5W上升至15W,相当于支持快速充电技术
接收端轻量化,某些解决方案同NFC复用,降低嵌入式整合的难度
整车大功率充电等技术路线开始标准化


产业链

根据无线充电的系统构架,可以将其产业链分为芯片、元器件、模组和应用端厂商四个环节。

  • TX/RX芯片:主要提供发射端和接收端的电源管理、控制、振荡器和功放等芯片,由大型的电子芯片厂商提供
  • 电子元器件:提供线圈、电阻、电感、PCB等通用电子元器件,厂商众多
  • TX/RX模组:提供完整TX/RX模组,为下游应用厂商做解决方案,需要具备一定射频、电源、电子开发和生产基础
  • 应用端厂商:采购模组和套件做商业化使用,主要由大型消费电子、线下消费和家居厂商支持


应用领域

消费电子

无线充电最为直接的应用场景为消费电子,手机、可穿戴设备和智能家居为主要应用对象。就应用场景而言,无线充电主要应用于家居、线下消费公共场所和车内三种场景。


电动汽车

无线充电为电动车提供随停随充服务,更加方便,也是未来无线充电的必然趋势。就目前而言,汽车无线充电技术正在标准制定和车场实验阶段。

发展趋势

  • 基于Qi标准的无线充电解决方案已在三星、诺基亚、Apple Watch等消费电子产品中使用
  • 17年新款iPhone很有可能内置无线充电模块
  • 消费电子整合无线充电模组是必然趋势
  • 整车无线充电标准有望统一(SAE)

行业格局

主要厂商

厂商 国家 阶段 创始团队背景 应用场景 技术路径 符合标准 产业链定位 业务情况
高通 美国 成熟期 1985年成立,最早以通信芯片起家
创始人Jacobs为MIT博士,52岁创立高通
消费电子
电动汽车
磁感应
磁共振
Rezence 芯片,模组 Airfuel Alliance联盟的主要发起者,开发了针对消费电子的Wipower技术,支持多台设备同时充电,输出功率最高达到22W;面向电动车,推出Halo技术,目标行驶中车辆充电解决方案
联发科 (MTK) 中国 成熟期 1997年成立,以DVD芯片起家
创始人蔡明介为电子技术出生,47岁创立MTK
消费电子 磁感应
磁共振
Rezence
Qi
芯片 同时符合符合两个标准,苹果曾要求其送样无线充电方案
TI 美国 成熟期 1951年成立,以仪器生产起家
创始人McDermott为机械工程背景,52岁创立TI
消费电子 磁感应 Qi 芯片 电源管理龙头,WPC联盟主要发起者,2010就开始研发无线充电技术
NXP 荷兰 成熟期 2006年从飞利浦拆分 消费电子 磁感应 Qi 芯片,模组 主要提供无线充电模组芯片和集成电路模组
博通 美国 成熟期 1991年成立,以宽频通讯芯片起家
创始人Samueli为UCLA通讯教授,37岁创立博通
消费电子 磁感应
磁共振
Rezence Qi 芯片 主要提供无线充电模组芯片和集成电路模组
IDT 美国 成熟期 1980年成立 消费电子 磁感应
磁共振
Rezence
Qi
芯片,模组 无线充电解决方案领导者,支持两个联盟的标准,主要面向消费电子领域
立讯精密 中国 成熟期 2004年成立,以电子线材和柔性电路板起家
创始人王立春原为富士康工人,32岁创立立讯
消费电子
电动汽车
磁感应 Qi 模组 Apple Watch 无线充电模组唯一供应商;提供车用无线充电解决方案
信维通信 中国 成熟期 2006年成立,以终端天线模组起家
创始人彭浩技术出身,39岁创立信维
消费电子 磁感应 Qi 模组 主业为射频通讯模组制造,涉足NFC模组开发,具备无线充电模组开发和量产能力,切入三星S系列的NFC+WPC多合一接收模组
硕贝德 中国 成熟期 2004年成立,以终端天线模组起家
创始人朱坤华为电子技术出身,35岁创立硕贝德
消费电子 磁感应 Qi 模组 可以提供成熟的无线充电解决方案,包括MFI无线产品,智能穿戴无线充电产品,智能家居无线充电产品,车载无线充电产品等发射端产品,以及定制化接收端产品
中兴通讯 中国 成熟期 1997年成立,以通信系统和终端起家 电动汽车 磁感应
磁共振
SAE 模组 提供汽车无线充电综合解决方案,主要和地方商用车合作(公交、巴士等)
Convenient Power 中国 B 数千万美元 经纬、启明 创始人邓蕴美,曾就职飞利浦,从事无线手机充电 消费电子 磁感应 Qi 模组、产品 提供为同时为多设备进行无线充电的充电板
全城充电 中国 A 数千万人民币 纽信创投 创始人孙磊,平安电话销售管理经验,咨询背景 消费电子 磁感应 Qi 产品 为全家、麦当劳等线下场景提供无线充电设备,设备同时搭载互动屏幕,提供广告传播服务
微鹅科技 中国 A 2000万人民币 协力投资 创始人余峰,美国电力电子系统研究中心,导师三院院士;创办过矽力杰半导体 消费电子 磁共振 Rezence 模组、产品 为家电等电子产品提供无线充电模组;为线下咖啡厅等场景提供无线充电模组
有感科技 中国 A 数千万人民币 水木清华 创始人王哲,清华电子本科,哥大PHD 消费电子 磁感应 Qi 模组、产品 研发消费级手机无线充电套,为汽车前装后装充电板等
楚山创新 中国 PreA 数千万人民币 明势资本 创始人郝鹏,2010年墨尔本大学博士 CTO,intel无线充电负责人 消费电子、机器人 磁共振 Qi 模组 基于磁共振原理的无线充电技术研发商,主要应用于智能家电、无人机和智能硬件,产品涵盖30W以内、30-60W、60-100W、200-500W和500-2000W五档基本模块,适配不同的企业需求。
麦吉客 中国 天使轮 300万人民币 创始人杨柏洁,北京大学 消费电子 磁感应 / 产品 重点解决无线充电的速度和与陶瓷产品的结合应用。包括无线充电底座,手机支架,50度恒温马克杯,无线供电香薰机等产品
唐古拉科技 中国 / 创始人薛秋实为益智控股的创始人 汽车 磁感应 / 解决方案 为电动车提供无线充电解决方案
易冲无线 中国 / 创始人潘思铭 消费电子 磁共振 Qi 产品 提供磁共振无线充电技术,用于消费电子、无人机等

结论

  • 无线充电能否放量最根本的是同线缆充电的关键点比较,主要为充电效率、自由度和可靠性
  • 消费电子无线充电效率(达到快充效率)和可靠性(电磁安全、防水)已经较为成熟,自由度仍然较低(紧贴式充电)

附录