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【研究報告】無線充電走向成熟,電源元器件該升級了!

 Kasim28 2018-01-13


芯師爺:半導(dǎo)體和科技行業(yè)領(lǐng)先媒體平臺,提供最新熱點資訊、行業(yè)點評。公眾號:Anxin-360ic 。



作者:鄢凡/馬鵬清/李學(xué)來/蘭飛/涂圍


節(jié)選自招商證券電子研究10月17日發(fā)布報告《智能硬件創(chuàng)新深度專題之三:無線充電漸臻成熟,蘋果手機(jī)將成引爆點》。


一、無線充電:即將爆發(fā)的市場


1、無線充電基本原理

無線充電技術(shù)(Wireless charging technology,是指不通過電導(dǎo)線,利用電磁波感應(yīng)原理或是其他交流感應(yīng)技術(shù),在發(fā)送端和接收端用相應(yīng)的設(shè)備來發(fā)送和接收產(chǎn)生感應(yīng)的交流信號來進(jìn)行充電的一項技術(shù),源于無線電力輸送技術(shù)。


早在19世紀(jì)30年代,邁克爾-法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象,即磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,從而在電線中產(chǎn)生電流。但最早的無線電力傳輸思想是尼古拉-特斯拉(Nikola Tesla 19世紀(jì)90年代提出的無線電力傳輸構(gòu)想和無線輸電試驗,因而有人稱之為無線電能傳輸之父。




對比有線充電方式,無線充電有以下主要優(yōu)點:

  • 在兩裝置之間完全的電流隔離,可使應(yīng)用更加安全;

  • 電源接收器可完全封閉,使應(yīng)用裝置較易達(dá)到完全防水;

  • 省去體積較大的連接器可使整體應(yīng)用的體積減少,對于如藍(lán)牙耳機(jī)、智能手表和健康(醫(yī)療)等方面的穿戴式裝置而言非常重要的;

  • 非接觸式的電源傳輸非常方便:無需插上或拔出連接器,只需將接收器放在發(fā)射器的表面上,即可開始電源傳輸。

 

從具體技術(shù)原理及解決方案來說,可分為電磁感應(yīng)以及電磁波兩種方式,其中電磁感應(yīng)適合近距離傳輸,包括電動感應(yīng)與電場耦合兩種方式,電動感應(yīng)中磁感應(yīng)與磁共振是最常見的無線充電方式;遠(yuǎn)距離傳輸主要通過電磁波傳輸實現(xiàn),包括微波/射頻、光/激光等方式。原理有所不同,傳輸功率、使用方式、使用距離等有也有明顯不同。




目前應(yīng)用最多,最成熟的方案是磁感應(yīng)方式(Magnetic Induction。其根本原理是利用電磁感應(yīng)原理,類似于變壓器,在發(fā)送端和接收端各有一個線圈,初級線圈上通一定頻率的交流電,由于磁感應(yīng)在次級線圈中產(chǎn)生一定的電流,從而將能量從傳輸端轉(zhuǎn)移到接收端。WPC聯(lián)盟的Qi標(biāo)準(zhǔn)以及前PMA標(biāo)準(zhǔn)都是磁感應(yīng)的方案。



磁共振式(Magnetic Resonant Induction)也稱為近場諧振式當(dāng)能量發(fā)送與接受兩個裝置調(diào)整到相同頻率,或者說在一個特定的頻率上共振,它們就可以交換彼此的能量,其原理與聲音的共振原理相同,排列在磁場中的相同振動頻率的線圈,可從一個向另一個供電。與磁感應(yīng)相比,其發(fā)射與接受端線圈頻率相同,其需要通信輔助。

磁共振擁有更高的功率傳輸上限(50W)、更遠(yuǎn)的傳輸距離,并且在發(fā)射與接收端線圈擺放上更加方便,受到多方的重視,尤其是在終端電池容量明顯提升,以及電動汽車快速發(fā)展的情況下。目前在小型化以及效率方面仍需有較大提升。



電場耦合式Electrostatic Induction)利用通過沿垂直方向耦合的兩組非對稱偶極子而產(chǎn)生的感應(yīng)電場來傳輸電能,其基本原理是通過電場將電能從發(fā)送端轉(zhuǎn)移到接收端。這種方式主要是村田制作所采用,具有抗水平錯位能力較強(qiáng)的特點。


無線電波式(電磁波,Electromagnetic Radiation,基本原理類似于早期使用的礦石收音機(jī),主要有微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成。整個傳輸系統(tǒng)包括微波源、發(fā)射天線、接收天線3部分;微波源內(nèi)有磁控管,能控制源在特定頻段輸出一定的功率;發(fā)射天線是多個縫隙的天線陣,接收天線收集和轉(zhuǎn)換效率較低。




此外還有接觸式“無線充電”方案,充電面板為兩個平面的“電極”,充電通過兩個觸電與兩個電極接觸來實現(xiàn)充電,此類方案沒有利用電磁感應(yīng)原理,仍是類電導(dǎo)線方案。





2、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)逐漸統(tǒng)一,新標(biāo)準(zhǔn)功率提升助力放量

無線充電原有3大聯(lián)盟,2008127日最早成立的是WPC2012年相繼成立PMAA4WP,2015PMAA4WP合并,成立新聯(lián)盟Airfuel Alliance,與WPC并立成為目前主要兩大技術(shù)聯(lián)盟。我們同時看到了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步融合,WPC Qi 1.2最新標(biāo)準(zhǔn)在磁感應(yīng)的基礎(chǔ)上亦提出了磁共振的方案,這樣兩大聯(lián)盟都兼容了磁感應(yīng)與磁共振。此外,效率持續(xù)提升,Qi 1.2標(biāo)準(zhǔn)增加15/12W兩中傳輸功率,且尺寸并沒有明顯提升,Airfuel Alliance 預(yù)計17年將發(fā)布新標(biāo)準(zhǔn),同樣兼容15W傳輸功率。15W基本與快充產(chǎn)品功率基本相當(dāng)。此外,在汽車無線充電領(lǐng)域,標(biāo)準(zhǔn)亦陸續(xù)出臺。


WPC包括:高通、三星、微軟、TI、IDT、IKEA、華為等超過200家公司都是聯(lián)盟成員。WPC無線充電標(biāo)準(zhǔn)為Qi標(biāo)準(zhǔn),兼容性以及通用性是其最主要的特點。只要擁有Qi標(biāo)志的產(chǎn)品,都可以通用無線充電器充電,也就是說未來手機(jī)、相機(jī)、電腦等產(chǎn)品都可以用Qi無線充電器充電,為無線充電的大規(guī)模應(yīng)用提供了可能。Qi標(biāo)準(zhǔn)工作頻率在110-205kHz,目前主要應(yīng)用傳輸功率5W以下,傳輸距離也相對較短在mm-cm,適合電池容量相對較小的終端產(chǎn)品提供無線電力供應(yīng)。隨著終端電池容量的進(jìn)一步提升,Qi1.2版本增加了12/15W兩個傳輸功率,同時也兼容磁共振方式。在遠(yuǎn)景計劃中,WPC計劃將Qi充電站植入到家庭、汽車、火車等各個公共場所,從而讓消費者可以隨時隨地、方便快捷地享受無線充電帶來的無限便捷。


PMA聯(lián)盟(目前已經(jīng)與A4WP合并成為Airfuel Alliance,由Duracell Powermat公司發(fā)起的,而該公司則是由寶潔與無線充電技術(shù)公司Powermat合資經(jīng)營,擁有比較出色的綜合實力。除此以外,Powermat還是Alliance for Wireless Power(A4WP)標(biāo)準(zhǔn)的支持成員之一。包括AT&T、金霸王電池、星巴克、Powermat Technologies、偉創(chuàng)力、美國聯(lián)邦通信委員會(FCC)和能源之星原為該聯(lián)盟。PMA的標(biāo)準(zhǔn)稱為PowerMat,同樣也是磁感應(yīng)的方案,與Qi不同,其工作頻率277-357kHz,目前傳輸功率仍在5W以下,等待新的標(biāo)注推出。


A4WPAlliance for Wireless Power的簡稱,由美國高通公司、韓國三星公司以及前面提到的Powermat公司共同創(chuàng)建的無線充電聯(lián)盟創(chuàng)建,該聯(lián)盟還包括Gill Industries、Peiker AcusticSK Telecom等成員,該聯(lián)盟主要是電磁共振技術(shù),Rezence標(biāo)準(zhǔn)工作頻率6.78MHz,另外13.56MHz的解決方案也在研發(fā)之中。2015A4WPPMA合并成立新的Airfuel Alliance。


整車無線充電新標(biāo)準(zhǔn)于16年面世。國際汽車工程師學(xué)會(SAE International)于2016531日發(fā)布了第一個插電式混動車及純電動車無線充電技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SAE TIR J2954,制定了低速充電方面的無線能量傳輸?shù)?/span>WPT協(xié)議,并通為高速充電模式預(yù)留空間。同時,國際電工委員會(IEC)也在IEC 61980標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,發(fā)布了兩個重要的補(bǔ)充規(guī)定61980-261980-3,進(jìn)一步完善了整車無線充電標(biāo)準(zhǔn)。大功率無線充電標(biāo)準(zhǔn)逐步完善。




無線充電效率持續(xù)提升。早期無線充電功率在2.5w5V/0.5A)左右,最高功率5W,通過增加線圈陣列、線圈數(shù)量等來提升功率。Qi1.1增加了選擇的范圍。2015年公布的1.2標(biāo)準(zhǔn)中增加了快速充電,功率可提高至15W,納入磁共振技術(shù),提升了發(fā)熱測試。12W15W的解決方案,基本與快充標(biāo)準(zhǔn)相當(dāng),在后續(xù)推廣進(jìn)程中更為有利。Qi標(biāo)準(zhǔn)為了保障手機(jī)應(yīng)用,保持厚度的輕薄,以免影響手機(jī)設(shè)計。

 

Airfuel Alliance目前單一線圈充電功率在1W-5W,17年標(biāo)準(zhǔn)也將增加15W的標(biāo)準(zhǔn)。響應(yīng)距離從1英寸到15英尺的距離。




3、終端設(shè)計有望推進(jìn)無線充電快速放量

技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)之外,各類應(yīng)用終端的技術(shù)演進(jìn)也為無線充電放量做好了準(zhǔn)備。

穿戴式產(chǎn)品防水、外觀等方面的設(shè)計要求,使得無線充電優(yōu)勢更加明顯。無線充電封閉式的設(shè)計比金屬觸點方案在防水防腐等應(yīng)用上效果更佳,電磁感應(yīng)磁吸式方案進(jìn)一步使得充電端尺寸更小,蘋果手表就是較佳案例。


手機(jī)設(shè)計方案演進(jìn)也有利于無線充電普及。無屏蔽的玻璃、陶瓷等新背蓋材料逐步放量,有屏蔽的金屬機(jī)殼亦可通過高通WiPower方案解決;新的連接端口方案(取消3.5mm)會出現(xiàn)充電與耳機(jī)使用沖突情景,亦增加了無線充電的必要性;無線充電亦有助于防水性能的提升;此外,搭配NFC等多合一方案,亦降低了無線充電模組邊際成本。


整車充電等大功率應(yīng)用蓄勢待發(fā)。車載和全車無線充電發(fā)展提上議程,克萊斯勒、凱迪拉克等配備有車載無線充電的車型逐步上市,全車無線充電亦大有可為,電動汽車快速發(fā)展,充電樁得以快速普及,無線充電搭上行業(yè)成長良機(jī),相對充電樁更為靈活,無場地限制,維護(hù)簡便優(yōu)勢明顯。隨著技術(shù)的成熟,大功率整車充電滲透率也將快速提升。


家電、家居以及其他物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品,特別是低功率產(chǎn)品的大量應(yīng)用,將提升遠(yuǎn)程充電需求。


伴隨終端搭載無線充電接收端逐步普及,外部的發(fā)射端也有望隨之放量。一方面無線充電器與搭載無線充電的終端配比會快速提升,另一方面公共場所如Starbucks、機(jī)場等支持多終端充電設(shè)施快速普及;車載無線充電和無線停車位等也有望打開新的市場空間。

  

二、可穿戴、手機(jī)、汽車、智能家居市場逐漸爆發(fā)


隨著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)逐漸統(tǒng)一和技術(shù)路線逐漸成熟,蘋果手表等可穿戴設(shè)備已率先放量應(yīng)用無線充電,亦有三星等品牌開始在旗艦手機(jī)上標(biāo)配接收模塊,而我們認(rèn)為17年蘋果有望在高端iPhone機(jī)型上標(biāo)配無線充電,將真正引爆市場,同時汽車車載和全車無線充電應(yīng)用開始嶄露頭角,未來家電/物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用亦大有可為,市場規(guī)模未來5年望達(dá)近千億。




1、穿戴式:防水和小型化要求,無線充電更快放量

從目前穿戴式產(chǎn)品設(shè)計理念來看,主要作為手機(jī)的傳感延伸,隨身體佩戴,特別是手表等產(chǎn)品,因為防水防塵和小型化等需求,無線充電的應(yīng)用更加迫切,放量也更快。


首先是防水防塵要求更高,無線充電方案優(yōu)勢明顯,磁吸式方案最佳。智能手表需求往往達(dá)到IP67,部分已經(jīng)有了IP68水平。防水方案通常采用觸點與無線充電的方式,從目前來看,傳統(tǒng)運動手表廠商如SuuntoGarmin等以及部分消費電子廠商主要采用觸點的方式,不過人體汗液等對金屬觸點腐蝕,亦很大程度上影響手表等產(chǎn)品的美觀。相較之下,無線充電完全避免生銹等影響,而Apple Watch采用磁吸的方案,充電平板與金屬觸點充電方式相比尺寸并沒有增加太多,是當(dāng)前最佳方案。





銅導(dǎo)線繞線+磁吸方案能夠明顯降低充電器尺寸更加適合穿戴式產(chǎn)品。由于手表類產(chǎn)品尺寸限制,接收端線圈主要采用導(dǎo)線繞線的方式,較少采用FPC方案,且為了更好的實現(xiàn)對準(zhǔn),采用磁吸方案(發(fā)射端采用永磁體方案),也有助于顯著減少無線充電基座尺寸。Apple Watch以及小米Amazfit等均采用磁吸式的方案,充電座尺寸要小很多。而Moto360并不是磁吸方案,充電器明顯比手表大很多。而SuuntoGarmin等手表產(chǎn)品采用被夾的方案,尺寸比表盤要大一些。




蘋果手表率先驅(qū)動可穿戴設(shè)備無線充電放量。我們預(yù)計2016年搭載無線充電的穿戴設(shè)備在1540萬部左右,其中Apple Watch出貨量1000萬左右,占比最高。預(yù)計2020年接近1億部出貨量,年均增速達(dá)到58%。由于穿戴式設(shè)備無線充電發(fā)射端與接收端比例接近100%,發(fā)射端同樣保持較快成長的態(tài)勢。2016年整體解決方案市場2.67億美元,到2020年實現(xiàn)13.56億美元。




2、智能手機(jī):創(chuàng)新方向利好無線充電,蘋果將引爆市場

伴隨無線充電技術(shù)逐步成熟,充電功率逐漸成熟,協(xié)議逐漸統(tǒng)一,基于對創(chuàng)新痛點的需求,攜帶無線充電功能的手機(jī)數(shù)量也越來越多。目前支持無線充電的手機(jī)主要包括三星與微軟,另外LGHTC等也都曾有相關(guān)產(chǎn)品推出,主要采用WPC聯(lián)盟的Qi方案。




1)手機(jī)創(chuàng)新趨勢利于無線充電普及

我們認(rèn)為,手機(jī)設(shè)計創(chuàng)新趨勢將越來越有助于無線充電普及。

1、玻璃與陶瓷后蓋選用,將解決無線充電的磁屏蔽問題。一方面提前應(yīng)對5G高頻類信號傳輸,同時也為了解決用戶審美疲勞,玻璃與陶瓷等新材料后蓋成為新的趨勢,也解決了金屬機(jī)殼對無線充電屏蔽作用。




2、使用無線充電將有助于提升防水級別。iPhone7引入防水設(shè)計,達(dá)到iP67防水級別。目前主要采用液態(tài)硅膠注射成型的方式進(jìn)行接口等的防水。與穿戴式設(shè)備一樣,若全面采用無線充電的設(shè)計,也有助于防水功能的實現(xiàn)。


3、NFC快速普及與多合一模組出現(xiàn)亦有助于無線充電推廣。蘋果的Apple Pay、三星、小米、華為等支付功能也紛紛上限,NFC功能逐漸成為手機(jī)標(biāo)配。目前主要NFC采用線圈+隔磁片的模式,在物料與原理方面,基本與無線充電FPC線圈方案接近,因而三星等公司均采用了二合一或三合一的線圈模組,這亦有助于無線充電普及。


NFC以及NFC無線充電合一的模式,核心是鐵氧磁片加工能力。無線充電器是由220V電源變成一交感電磁場,然后交感電磁場再產(chǎn)生一交感電磁場后,由交感電磁場變成電流充電;交感電磁場遇到金屬,則會產(chǎn)品電子渦流,電子渦流會對金屬產(chǎn)生趨膚效應(yīng),在金屬上產(chǎn)生熱能,降低了充電效率,浪費電能。且對線路主板干擾而影響整個充電器正常工作。用鐵氧體片(厚度0.4~0.6MM),磁導(dǎo)率最高可達(dá)800,通過高磁通量,給交感磁場提供回路,可以提高效率。


我們總結(jié)手機(jī)無線充電的特點和趨勢是:

無線充電有多種實現(xiàn)方式,內(nèi)置模組是必然趨勢。無線充電有許多過渡性解決方案,包括預(yù)留觸點,后續(xù)外購模組的方式,這也是最為原始的方案,早期三星、諾基亞在無線充電、NFC方案選擇上曾經(jīng)采用此種方式。其二采用外置的方式,通過充電貼或是蘋果皮等增加外置線圈模組的方式,來實現(xiàn)無線充電。此種方式已經(jīng)較第一種方式在設(shè)計上改善很多,產(chǎn)品安全、效率都有很大的提升。第三種是采用內(nèi)置的方案,這必然成為發(fā)展的趨勢,而且從目前看來多合一的方案采用比例明顯提升。三星Galaxy S7無線充電的方案采用NFC+無線充電+MST三合一方案。


發(fā)射端繞線方案確定,接收端FPC和繞線方案并存。發(fā)射端由于功率方面考慮,采用內(nèi)阻低,功率大,效率高的銅線繞線的方案;而手機(jī)端接受模組依然存在兩種發(fā)展方向,其一采用繞線方式,其二采用FPC的方案。前者在效率、功率、內(nèi)阻等方面有很大優(yōu)勢,后者可以做到更薄,且適合多合一模組,但犧牲功率與效率。由于未來手機(jī)電池容量持續(xù)提升,充電功率提升的需求強(qiáng)烈,繞線接收模組依然是主要的考慮方向。


無線充電功率和效率持續(xù)提升。無線充電從最初2.5W提升到了5W,而Qi標(biāo)準(zhǔn)也有15W的解決方案。三星最新手機(jī)方案Galaxy S7無線充電特別提供Fast Charge功能,充電器的輸入功率達(dá)到15W,估計充電功率在9-10W左右。充電功率提升,很大程度上有助于無線充電在手機(jī)端的放量。




2)蘋果高端手機(jī)有望17年標(biāo)配無線充電,將引爆市場

蘋果對于無線充電的研究一直進(jìn)行,曾經(jīng)有多個關(guān)于無線充電的專利曝光,其中包括iPhone、iPad、Mac等多種產(chǎn)品無線充電方案。甚至包括內(nèi)置無線充電發(fā)射端,實現(xiàn)設(shè)備之間相互充電的專利。而目前Apple Watch已經(jīng)支持無線充電,是目前出貨量最大的穿戴式產(chǎn)品。




據(jù)媒體報道,蘋果過去兩年來已找來10多位無線充電技術(shù)專家,16年以來也從無線充電技術(shù)新創(chuàng)企業(yè)uBeam,挖角來兩名專長為無線充電技術(shù)的工程師。近期還有IDT、NXP、MTK給蘋果送樣無線充電芯片的傳聞。加之iPhone17年眾多創(chuàng)新的預(yù)期,我們通過產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研,大膽判斷蘋果有望在最高端版本推出標(biāo)配無線充電方案手機(jī)


考慮效率和技術(shù)成熟度等因素,我們判斷蘋果仍會使用電磁感應(yīng)方案。盡管媒體曾報道過類似蘋果皮的外置無線充電保護(hù)套的方案,但我們認(rèn)為這種方案更適合改造老款手機(jī),而對于面臨創(chuàng)新壓力的蘋果,我們認(rèn)為在明年使用雙面玻璃機(jī)殼方案的情形下,在高端手機(jī)端標(biāo)配內(nèi)置充電線圈是大概率事件,至于線圈因為要平衡效率和厚度等因素,銅導(dǎo)線或FPC方案仍需要進(jìn)一步確認(rèn)。在發(fā)射端,繞線線圈因為高效、低成本而成為確定路線,尤其是蘋果在蘋果手表上已經(jīng)有成熟的高效磁吸式繞線方案。


發(fā)射端與接收端比例方面,接收端線圈價格在3~5美金區(qū)間,而發(fā)射端因為功率更大且要集成芯片及外殼價格一般在十幾美金,達(dá)到接收端的數(shù)倍。此前三星等廠商主要使用標(biāo)配接收端線圈而讓消費者自行選配發(fā)射模組的形式,因消費者需額外支出數(shù)百人民幣來購買充電板,其推廣效率并不佳。我們判斷為了考慮消費者使用體驗,蘋果較大概率像蘋果手表一樣配置發(fā)射端充電模組,極有可能高端版標(biāo)配,其他版本選配。我們假設(shè)17年下半年新款4.7/5.5寸和高端版本備貨量在40004000、2000萬,僅考慮高端版標(biāo)配接收線圈和發(fā)射模組的市場總量就至少在20億元,如果普通4.75.5寸標(biāo)配接受線圈,且有30%用戶選配發(fā)射模組的話,則要額外增加35億需求,彈性可觀。


在手機(jī)創(chuàng)新支持以及17iPhone帶動下,預(yù)計無線充電在手機(jī)中滲透率快速成長。2016年搭載無線充電的手機(jī)有望超過2.06億部,智能機(jī)中滲透率超過14%;預(yù)計到2020年滲透率達(dá)到55%,超過8.12億部。15-20年年均增速達(dá)到52%。對應(yīng)接收端8.32億美元成長到27.04億美元,發(fā)射端則從11.0億美元成長到61.8億美元。




3、汽車:車載率先應(yīng)用,整車充電待進(jìn)一步成熟

1)車載,便利性便利化應(yīng)用

無線充電技術(shù)最初用于消費電子領(lǐng)域,現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證均不涉及車載。只有滿足無線充電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證且符合車載設(shè)備特殊性,如AEC-Q100等標(biāo)準(zhǔn)要求的無線充電設(shè)備才能被車廠所接受。與消費電子無線充電產(chǎn)品相比,車載無線充電設(shè)備在安全、使用環(huán)境、電磁干擾、待機(jī)功耗和車載設(shè)計等方面有更高的技術(shù)要求:


安全:無線充電器使用磁場來進(jìn)行電能的無接觸傳輸,會對有效范圍內(nèi)的磁性金屬材料進(jìn)行加熱,嚴(yán)重時會影響使用安全。

環(huán)境:車載產(chǎn)品的使用環(huán)境比消費產(chǎn)品要求更高,如更寬的工作溫度,濕度、震動等

電磁干擾:車內(nèi)會配置大量有線和無線模塊如收音機(jī)、防盜器、無線鑰匙,NFC、ETC等,這些模塊工作時對外部電磁環(huán)境十分敏感。因此車載無線充電器的引入不能影響既有設(shè)備的正常運行;同時其自身設(shè)計也需要有良好的電磁兼容性,確保能在苛刻的電磁環(huán)境中正常工作。

待機(jī)功耗:由于無線充電設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率有限,即使不工作待機(jī)時,也有有漏電流通過會產(chǎn)生功耗。這點對于電動車尤為重要,必須有一些專門的創(chuàng)新設(shè)計已達(dá)到盡可能低的待機(jī)功耗。

車載設(shè)計:由于汽車環(huán)境的特殊性,車載無線充電器若想真正融合進(jìn)整車系統(tǒng),提供良好的用戶體驗,必須設(shè)計符合汽車規(guī)格的接入系統(tǒng),如CAN、LIN總線通信接口,輸入電壓范圍等,以保證全天候無線充電體驗和便捷的更新維護(hù)。


目前支持車載無線充電的車型相對較少,推出的車型包括雷克薩斯、凱迪拉克、克萊斯勒Jeep和豐田Avalon混動等少數(shù)高端車型,且多是選配的方式。而包括奔馳、寶馬、道奇、現(xiàn)代、通用、豐田等廠商都有相關(guān)技術(shù)的儲備與研發(fā)。


隨著消費電子領(lǐng)域無線充電的普及,車載端也將同步增長。但考慮到前裝市場和后裝市場的成本差異,我們預(yù)計更多的車載無線充電器將以普通無線充電器+車載接口支架的方案實現(xiàn),前裝充電器雖然會逐漸普及,但中短期內(nèi)仍然存在于中高端車型中。





2)整車無線充電蓄勢待發(fā)

動力電池和充電系統(tǒng)是電動車發(fā)展的兩大瓶頸。據(jù)公安交管部門統(tǒng)計,截止2015年底中國新能源汽車保有量已經(jīng)達(dá)到58.32萬輛,純電動車保有量已達(dá)到33.2萬輛,而與之配套的充電站只有6000座,充電樁3.9萬臺,汽車和充電設(shè)施比例達(dá)到15:1,嚴(yán)重失調(diào),導(dǎo)致電動汽車發(fā)展阻力重重。


充電設(shè)備持續(xù)投資,無線充電市場巨大。日前,國家能源局發(fā)布《2016年能源工作指導(dǎo)意見》,指出2016年計劃建設(shè)充電站2000多座,分散式公共充電樁10萬個,私人專用充電樁86萬個,各類充電設(shè)施總投資300億元。到2020年國內(nèi)充電站數(shù)量將達(dá)到1.2萬個,充電樁達(dá)到450萬個。未來六年國內(nèi)新能源汽車充電直接市場規(guī)模有望達(dá)到1240億元。巨大的充電設(shè)備投資給整車無線充電市場帶來機(jī)會。20164月,《上海市鼓勵電動汽車充換電設(shè)施發(fā)展扶持辦法》發(fā)布,對無線充電設(shè)備的投資給予30%財政資金補(bǔ)貼,且暫時不設(shè)補(bǔ)貼上線。


無線充電具有多方優(yōu)勢。目前有線充電樁主要是政府投資建設(shè),建設(shè)成本高,維護(hù)費用高,以首都機(jī)場T3航站樓充電站為例,建造成本2700萬,目前每年營收不到50萬,需要54年才能收回成本。而無線充電站靈活分散,無需專門場地、專人維護(hù)、專門電線網(wǎng)絡(luò),可以有效降低電動車充電設(shè)備的建設(shè)成本、使用成本、提升整體經(jīng)濟(jì)性。據(jù)IHS Automotive預(yù)測,到2022年,將有10萬輛無線充電汽車被生產(chǎn)出來。目前,寶馬、奧迪、戴姆勒等車企以及高通、西門子等通信公司均已開始研發(fā)電動車無線充電技術(shù)。



無線充電系統(tǒng)由兩部分組成。Evatran公司的Plugless系列無線充電設(shè)備由兩部分組成,一部分是位于車庫或停車位上的發(fā)射端,另一部分為安裝在車底電池上的無線充電接收端。該設(shè)備是為特斯拉Model S設(shè)計,兼容SAE J1772、UL2594等標(biāo)準(zhǔn),輸出功率3.3kW,工作溫度為-18°C-50°C,并且可以自動檢測充電盤附近的導(dǎo)磁異物,以免發(fā)生危險。系統(tǒng)預(yù)計售價為2499美金。




整車無線充電標(biāo)準(zhǔn)有望統(tǒng)一。國際汽車工程師學(xué)會(SAE International)于2016531日發(fā)布了第一個插電式混動車及純電動車無線充電技術(shù)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SAE TIR J2954,制定了低速充電方面的無線能量傳輸?shù)?/span>WPT協(xié)議,并通為高速充電模式預(yù)留空間。同時,國際電工委員會(IEC)也在IEC 61980標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上,發(fā)布了兩個重要的補(bǔ)充規(guī)定61980-261980-3,進(jìn)一步完善了整車無線充電標(biāo)準(zhǔn)。除中國外,主要無線充電標(biāo)準(zhǔn)基本確定。J2954標(biāo)準(zhǔn)主要內(nèi)容有2方面:

  • 規(guī)定85KHz81.39~90kHz)是輕型汽車充電系統(tǒng)常用的頻段;

  • 規(guī)定WPT1-4四個等級的插電以及全電動汽車無線傳輸功率:WPT 1/3.7kW,WPT 2/7.7kW,WPT 3/11kWWPT 4/22kW;




整車無線充電技術(shù)歐美和國內(nèi)齊頭并進(jìn)。歐美專業(yè)無線充電代表公司和機(jī)構(gòu)有高通、WitricityEvatran、WiTricityORNL等,采用磁感應(yīng)或磁共振方式,最高實驗充電效率均能達(dá)到90%,已經(jīng)在眾多電動汽車上展開實驗。國內(nèi)中興通訊的技術(shù)也達(dá)到了國際領(lǐng)先水平,并且與國家電網(wǎng)和交管部門合作,已在多個城市的公交系統(tǒng)展開無線充電試運行。




奔馳S500e將成為第一款無線充電車型。據(jù)悉,第一款搭載無線充電系統(tǒng)的奔馳S500e將于2017年推出,充電功率為3.6kW,效率高達(dá)90%。該無線充電系統(tǒng)是由兩部分組成:位于車輛底部的二級線圈和位于底座的初級線圈。系統(tǒng)將被安置在車庫地板或車庫前受保護(hù)的區(qū)域。通過人車交互信息,司機(jī)可以看到車輛是否在充電站范圍內(nèi)。一旦達(dá)到充電位置,充電自動開始并不斷被系統(tǒng)監(jiān)測。



無線充電速度已超過家用有線充電樁。根據(jù)ORNL研究成果,目前最新的無線充電速度已經(jīng)超過了家用有線充電樁,有望在部分場合開始替代家用充電樁,但和特斯拉超級充電站相比還有一定差距。我們預(yù)計第一輛商用無線充電小汽車有望于2016年末問世。




動態(tài)無線充電是最終發(fā)展方向。在開始靜態(tài)充電布局以后,有望開展第二步的半靜態(tài)無線充電布局,比如可以在堵車、等紅燈等行駛緩慢狀態(tài)下對汽車補(bǔ)充電力。整車無線充電的最終發(fā)展方向是在汽車在高速行駛過程中,也能使用道路上的無線充電板進(jìn)行實時的電力補(bǔ)充。


英國公路管理局將開始對實驗充電道路進(jìn)行為期18個月的測試。在測試過程當(dāng)中,測試車輛將會裝備無線充電技術(shù)。在行駛過程當(dāng)中,汽車將可通過自身配備的線圈捕捉到埋在道路內(nèi)部的電線所產(chǎn)生的電磁場,并將其轉(zhuǎn)換成電能。




4、智能家居與物聯(lián)網(wǎng):分布式電器產(chǎn)品提升無線充電需求

家用電器產(chǎn)品大幅增長,而不直接使用交流電,采用電池供電的產(chǎn)品大量增加,功率較小的電池供應(yīng)的產(chǎn)品未來使用前景較為廣闊,對于充電提出了新的要求。家電等廠商推出無線充電的產(chǎn)品,來實踐無線充電技術(shù)。以海爾為例,積極推出無線充電的產(chǎn)品,包括臺燈,藍(lán)牙音箱,充電器等產(chǎn)品,甚至電飯煲、攪拌機(jī)等傳統(tǒng)家電類產(chǎn)品,宜家也有家居類產(chǎn)品推出。




EnergousWattup方案更適合遠(yuǎn)距離多終端數(shù)量充電情景,其在5.8GHz的工作頻率,與新的WiFi標(biāo)準(zhǔn)接近。充電效果跟距離、設(shè)備數(shù)有關(guān)系,按照公司給出的數(shù)據(jù)同樣向4個設(shè)備充電,0-5英尺內(nèi)(半徑),可以實現(xiàn)4W,5-10英尺內(nèi)2W,10-15英尺內(nèi)1W。通過軟件設(shè)計,最多可以實現(xiàn)0.25W12個設(shè)備充電的效果。另外可以根據(jù)設(shè)定在特定電量的情況下向特定設(shè)備實現(xiàn)充電。Wattup的解決方案是通過ASICsRF轉(zhuǎn)換為直流電流實現(xiàn)充電,因此對于天線接受以及射頻電流轉(zhuǎn)換方面有較高的要求。



  

我們認(rèn)為,盡管無線充電在較多電器中有明顯的應(yīng)用前景,但在小功率使用上才是真正的前景。射頻無線充電或成為未來家庭與物聯(lián)網(wǎng)市場中主要的承載對象,海爾與Energous,開發(fā)WattUp技術(shù)目前的WattUp設(shè)備傳輸功率為4W,傳輸范圍半徑為4.5米,對于多重天線等設(shè)計要求有更高的要求,以擴(kuò)大傳輸范圍提升傳輸效率。




5、市場空間測算:智能機(jī)將帶動無線充電爆發(fā)增長

根據(jù)IHS數(shù)據(jù),2015年搭載無線充電的智能機(jī)約為1億部,滲透率約為7%。我們預(yù)計2016年快速放量實現(xiàn)翻倍增長,達(dá)到約14%的滲透率,出貨量達(dá)到2.07億部。預(yù)計2020年實現(xiàn)8.12億部手機(jī)出貨,實現(xiàn)55%的滲透率。


搭載無線充電消費電子終端2016年實現(xiàn)約2.40億部,2020年實現(xiàn)10.07億部出貨,年均增速達(dá)到43%2015年發(fā)射端與接收端匹配率為35.8%,隨著支持無線充電終端數(shù)量的快速放量,發(fā)射端與接收端匹配率也將快速提升,預(yù)計20169833萬部發(fā)射端,到20206.66億部發(fā)射端。


預(yù)計整車部分17年實現(xiàn)收入1080萬美元,車載同年實現(xiàn)3900萬美元收入,物聯(lián)網(wǎng)規(guī)模依然較小水平。


預(yù)計整體無線充電16年實現(xiàn)收入22.2億美元,2020107.1億美元。




三、無線充電產(chǎn)業(yè)鏈深度解析


無線充電主要包括無線充電發(fā)射端Tx-(發(fā)射端/充電器)與接收端Rx-(終端配套模塊),以及相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)鏈,物料方面包括控制芯片、隔磁片、線圈(或FPC)、PCB、被動器件、電子變壓器、結(jié)構(gòu)件等,隨著充電功率提升,其對于BMS的要求也會提出的新的要求。但無論如何,相關(guān)器件小型化、輕薄化的需求強(qiáng)烈。不僅僅是手機(jī)接收端,由于無線充電器同樣要便攜,同樣要求輕薄化。





1、終端廠商:創(chuàng)新壓力將加快推進(jìn)無線充電

三星與微軟(諾基亞)手機(jī)較早采用無線充電的設(shè)計方案,其中三星Galaxy S6、S7、Note7以來采用多合一的方式,NFC、無線充電與MST(磁輻射模擬)多合一的方式,預(yù)計華為等國產(chǎn)品牌也將推出NFC與無線充電合一的解決方案。

蘋果方面

1)近期有媒體報道NXP、IDT、MTK送樣無線充電芯片;

2Apple Watch已經(jīng)支持無線充電,是目前出貨量最大的穿戴式產(chǎn)品。

3多次發(fā)布無線充電的專利,涵蓋手機(jī)、手表、iPod、Mac等產(chǎn)品

4)據(jù)媒體報道,蘋果過去兩年來已找來10多位無線充電技術(shù)專家,16年以來也從無線充電技術(shù)新創(chuàng)企業(yè)uBeam,挖角來兩名專長為無線充電及超聲波(ultrasonic wave)技術(shù)的工程師。

5)蘋果一直與相關(guān)合作伙伴就無線充電進(jìn)行合作。

6預(yù)計17年蘋果有望推出搭載無線充電解決方案的高端手機(jī)。

接收端滲透率的提升,也將推進(jìn)發(fā)射端的普及,車載有望成為標(biāo)配。車載、公共場所、家用等也將快速普及。車載方面,雷克薩斯、凱迪拉克、克萊斯勒、豐田等都有相關(guān)車型推出,預(yù)計將會有更多車型支持車載方案。

整車充電逐步普及,混合動力等有望率先實現(xiàn),電池、BMS等配套系統(tǒng)同步提升。目前,寶馬、奧迪、戴姆勒等車企以及高通、西門子等通信公司均已開始研發(fā)電動車無線充電技術(shù),最高實驗充電效率均能達(dá)到90%。國內(nèi)中興通訊的技術(shù)也達(dá)到了國際領(lǐng)先水平,并且與國家電網(wǎng)和交管部門合作,已在多個城市的公交系統(tǒng)展開無線充電試運行。奔馳S500e有望成為第一款無線充電車型,該車型充電功率為3.6kW,效率高達(dá)90%。


2、無線充電芯片:兼容、功率、效率是關(guān)鍵指標(biāo)

IC是無線充電方案核心部分,尤其是無線充電控制芯片,發(fā)射端與接收端的控制芯片。發(fā)射端與普通充電器相比,開始流程基本一致,對輸入電流進(jìn)行降壓、整流,同時需要電源管理芯片控制,不同的是在傳輸過程中通過無線充電控制IC來控制線圈實現(xiàn)電流的傳輸。無線充電控制IC以及模組線圈是最主要的增量物料。


IC的選擇主要考慮支持功率、兼容模式、以及效率等。目前包括高通、MTKAP廠商,以及TIIDT、NXP等獨立芯片廠商也有相應(yīng)的產(chǎn)品布局。其中IDT最早推出支持多模無線充電解決方案,也支持最新Qi1.2標(biāo)準(zhǔn),目前出貨量最大無線充電手機(jī)產(chǎn)品——三星Galaxy S7,其無線充電器采用IDTP9035A無線充電發(fā)射控制芯片,接收端采用IDT P9221作為控制芯片。目前國內(nèi)缺少優(yōu)秀的無線充電控制芯片廠商。

無線充電控制芯片價格在1-3美元不等,其中部分高端芯片甚至可以達(dá)到4-7美元。功率以及兼容模式情況是影響價格的主要因素。




1IDT

IDT 是無線充電器應(yīng)用領(lǐng)域使用的無線電源接收器集成電路解決方案的領(lǐng)導(dǎo)者,擁有種類豐富的標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證型產(chǎn)品組合,可滿足所有主要的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求。 IDT 提供符合 Qi、PMA、雙模 (Qi+PMA) Airfuel? 標(biāo)準(zhǔn)的解決方案。


IDT 可以提供各種符合 WPC、PMA WPC/PMA(雙模)標(biāo)準(zhǔn)的無線電源接收器集成電路,其雙模接收器能夠利用 5V 的降壓型直流-直流交換調(diào)節(jié)器或跟蹤型 LDO提供 5W 功率。


IDT 還提供了幾種符合 WPC 標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)送器,輸入要求從 19 V 12V 不等,可以使用 5 V 的適配器或 2A USB 端口。




2TI

作為電源管理方案的龍頭公司,TI在無線充電方面也走在業(yè)界前列。TI第一款無線充電產(chǎn)品于2010年問世,基于Qi標(biāo)準(zhǔn)。TI現(xiàn)在可以提供WPC協(xié)議的發(fā)射端和接收端,以及PMA的接收端方案,產(chǎn)品支持功率從1W15W不等,涵蓋可穿戴設(shè)備、手機(jī)平板、醫(yī)療、手動工具等。




3MTK

MTK針對WPCQi標(biāo)準(zhǔn)和A4WPRezence標(biāo)準(zhǔn)都有相應(yīng)解決方案。去年年末,亞馬遜曾上架基于MTK的三模無線充電芯片的iPhone6/6S手機(jī)殼。近日蘋果也主動要求聯(lián)發(fā)科送樣無線充電方案。




3、接收端線圈模組:效率、小型化與輕薄化是工藝重點

線圈模組是無線充電另一關(guān)鍵部件,通常有標(biāo)準(zhǔn)品與定制產(chǎn)品等多種方案。以Qi標(biāo)準(zhǔn)為例,其對線圈尺寸、線寬等做出了相應(yīng)的規(guī)定。不過仍有較多產(chǎn)品需要單獨設(shè)計,例如穿戴式等產(chǎn)品中尺寸限制,手機(jī)中需要更加輕薄,綜合多個線圈等。

小型化趨勢下,無線充電接收端線圈有FPC與銅線繞線兩種方案。FPC方案更薄,尺寸較小,但功率較低,阻值較大;銅線產(chǎn)品尺寸有一定影響,但可以實現(xiàn)更高的功率,充電效率也更高??紤]到終端產(chǎn)品功率提升是大趨勢,銅線產(chǎn)品在終端應(yīng)用將成為必然的趨勢,如何保證功率、效率的情況下,降低線圈尺寸、控制內(nèi)阻是主要研究方向




線圈廠商輕薄化產(chǎn)品較為成熟,采用更細(xì)的銅線,更多的圈數(shù)(相應(yīng)都會增加內(nèi)阻,也會增加電感值,也就意味著犧牲功率)。TDK等擁有0.50mm-1.12mm線圈產(chǎn)品供應(yīng),最薄產(chǎn)品達(dá)到0.48mm。為智能手機(jī)、穿戴式產(chǎn)品等無線充電大量應(yīng)用做好了準(zhǔn)備。此外嵌入PCB的方案或也有助于輕薄化實現(xiàn)。




手表類等產(chǎn)品受到平面尺寸的限制,線圈密度要高很多,對繞線以及模組水平要求較高。防水以及外觀設(shè)置,Apple Watch采用磁吸方案,需要加大磁體強(qiáng)度,磁場對解決方案有較強(qiáng)的影響,方案設(shè)計是關(guān)鍵因素。立訊精密是蘋果手機(jī)接收繞線線圈的主力供應(yīng)商。




手機(jī)接收端線圈對功率、厚度和效率要求都比較高,繞線方案有效率、成本因素,FPC方面厚度方面有優(yōu)勢,目前兩種方案是并存局面。


目前在三星等廠商供應(yīng)鏈,以AMOTECH 磁片材料為基礎(chǔ)的RX接收線圈方案是主導(dǎo),三星采用了WPCFPC+NFC+MST的三合一方案,單價在4美金以上;國內(nèi)信維通信憑借藍(lán)沛的磁片材料能力在16年開始導(dǎo)入三星SNOTE系列,拿下了約30%份額的接收線圈份額。


而在蘋果手機(jī)供應(yīng)鏈,目前接收端我們了解到主要是國內(nèi)立訊精密和日本村田等廠商等在做前期研發(fā)。立訊精密憑借此前在蘋果手表以及發(fā)射端的積累,在繞線式方面在主導(dǎo)研發(fā);村田之前是蘋果的NFC主力供應(yīng)商,亦在參與FPC線圈接收方案,其亦有向日本住友、臺灣臻鼎、國內(nèi)M-FlexFPC廠采購材料。





相關(guān)公司:

1)立訊精密

公司是Apple watch無線充電模組的唯一供應(yīng)商,制造工藝與小型化能力得到大客戶充分肯定,如果17年新款iPhone采用無線充電的方案,公司有望最直接受益。同時公司還提供車載無線充電產(chǎn)品,具備整車無線充電研發(fā)制造能力。


目前公司無線充電接收端是繞線技術(shù)方案,在穿戴式等尺寸較小,以及擁有更高功率的方案中獲得顯著的競爭優(yōu)勢,亦在在參與蘋果手機(jī)繞線式接收端的研發(fā);公司還給主流國產(chǎn)客戶提供解決方案;


2)信維通信

公司向上游布局,收購藍(lán)沛后,在陶瓷、鐵氧體、銀漿等材料處理能力再上一個臺階。從材料工藝平臺出發(fā),拓展業(yè)務(wù)發(fā)展,NFC+無線充電等是其重要方向。公司具備核心鐵氧體磁片技術(shù)后,16 NFC+WPC解決方案在三星旗艦手機(jī)獲得突破。后續(xù)有望延伸至國產(chǎn)客戶,在蘋果產(chǎn)業(yè)鏈亦有可能性。


3)順絡(luò)電子

公司是全球知名的電感供應(yīng)商,相關(guān)產(chǎn)品隨著國產(chǎn)手機(jī)的崛起,得到了長足發(fā)展。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用在手機(jī)、PC、通信、軍工、汽車等領(lǐng)域。具備繞線與FPC無線充電接收線圈能力,目前已給國內(nèi)諸如華為等品牌供貨。


4)東山精密

通過收購M-FLEX,公司有參與村田FPC線圈接收端的材料研發(fā);


5)碩貝德

公司作為WPC聯(lián)盟成員,可以提供成熟無線充電解決方案。目前產(chǎn)品包括MFI無線產(chǎn)品,智能穿戴無線充電產(chǎn)品,智能家居無線充電產(chǎn)品,車載無線充電產(chǎn)品等發(fā)射端產(chǎn)品,以及定制化接收端產(chǎn)品。


6)MurataTDK

MurataTDK兩者都是全球知名的被動元器件供應(yīng)商。Murata起源于陶瓷電容,TDK最早供應(yīng)陶瓷電感。目前其產(chǎn)品的擴(kuò)張基本圍繞基礎(chǔ)材料工藝提升展開。其都同時具備隔磁片生產(chǎn)工藝,其流延+燒結(jié)的基本工藝與陶瓷工藝控制基本相當(dāng)。同時線圈模組小型化尺寸也有很強(qiáng)的競爭優(yōu)質(zhì),加之配套元器件甚至功率器件都有一定的布局,兩家公司在無線充電產(chǎn)品中具有很強(qiáng)的競爭能力。


4、發(fā)射端模組:導(dǎo)線繞線及磁吸式正成為主力方案

發(fā)射端與接收端的線圈選擇會有很大的區(qū)別,接收端體積限制最為明顯,發(fā)射端功率、散熱等考慮更多。為了提升功率,通常發(fā)射端都會采用繞線的方案,而為了提升散熱的效果,三星甚至還增加風(fēng)扇,加強(qiáng)無線充電器散熱。發(fā)射端方案多樣,主要是線圈的層數(shù)/個數(shù)與磁體配合,以及尺寸的不同。線圈層數(shù)有單層、雙層,線圈有單線圈與多線圈等方案。而磁體有軟磁體、永磁等。


不同產(chǎn)品發(fā)射端設(shè)計要求也有所不同,通常綜合功率、對準(zhǔn)、效率、小型化等多個方面的要求。以Apple Watch為例,線圈尺寸等暫且不說,利用永磁體等來實現(xiàn)對準(zhǔn),磁體強(qiáng)度較高,對效率有一定的影響,產(chǎn)品實現(xiàn)難度也大幅提升。


手機(jī)充電器同樣也需要考慮前述要求,也可以采用磁吸方案提升對準(zhǔn)精度,另外通過增大線圈尺寸來提升發(fā)射端覆蓋的范圍,因此扁平化或成為目前充電器主要的發(fā)展趨勢。未來或采取三個或者更多線圈合一的方案來實現(xiàn)更大的覆蓋,這種方案也有助于提升總的輸出功率,預(yù)計在星巴克、機(jī)場等公共場所,以及消費者家中嵌入桌面或者茶幾中的充電平板會采用這種設(shè)計方案。




當(dāng)前在發(fā)射端供應(yīng)鏈中,立訊精密是當(dāng)前蘋果手表發(fā)射端模組的獨家供應(yīng)商,單價達(dá)到十幾美金,是全球發(fā)射端龍頭企業(yè),望主導(dǎo)蘋果手機(jī)無線充電發(fā)射端的研發(fā)。如蘋果17年高端iphone標(biāo)配發(fā)射端,則潛在彈性非??捎^。另外,因為發(fā)射端涉及到整個配件模組的制造,還要考慮組裝能力和電磁屏蔽檢測等多方面能力,因而亦會有ODM廠商有望參與其發(fā)射端模組的組裝供應(yīng)鏈。


1)立訊精密。公司是Apple watch無線充電模組的唯一供應(yīng)商,制造工藝與小型化能力得到大客戶充分肯定,具備大規(guī)模供應(yīng)智能設(shè)備的能力。17年新款iPhone采用無線充電的方案,公司有望最直接受益。同時公司還提供車載無線充電產(chǎn)品,具備整車無線充電制造能力。


目前公司無線充電模組是以繞線技術(shù)方案,在穿戴式等尺寸較小,以及擁有更高功率的方案中獲得顯著的競爭優(yōu)勢,主導(dǎo)蘋果手機(jī)發(fā)射端的研發(fā)和制造;公司還給主流國產(chǎn)客戶提供解決方案;

2)順絡(luò)電子。具備發(fā)射端繞線線圈供應(yīng)能力,目前已經(jīng)為國產(chǎn)供應(yīng)鏈供貨。

3)碩貝德。公司作為WPC聯(lián)盟成員,可以提供成熟的無線充電解決方案。目前的產(chǎn)品包括MFI無線產(chǎn)品,智能穿戴無線充電產(chǎn)品,智能家居無線充電產(chǎn)品,車載無線充電產(chǎn)品等發(fā)射端產(chǎn)品,以及定制化接收端產(chǎn)品。

4)欣旺達(dá)。具備移動電源無線發(fā)射端的制造能力。


5、磁性材料:隔磁、導(dǎo)磁、導(dǎo)熱的重要材料

多合一方案中,磁片是無線充電的核心材料。主要作用是降低金屬材料對磁場的吸收,防止渦流產(chǎn)生,減少熱量產(chǎn)生。同時鐵氧體膜本身是一種高溫?zé)Y(jié)的鐵氧體材料,通過增加磁場強(qiáng)度,有效增加感應(yīng)距離。無線充電器對軟磁鐵氧體材料性能和產(chǎn)品尺寸、可靠性等要求較高,接收端對其要求更高。




無線充電隔磁片主要用到的磁性材料有:釹鐵硼永磁體、NiZn鐵氧體薄隔磁片、MnZn鐵氧體薄隔磁片、柔性鐵氧體隔磁片。按照接受端放置方式,無線充電發(fā)射端分為固定位置型、單線圈自由位置型和多線圈自由位置型,這些發(fā)射端對鐵氧體產(chǎn)品的要求不盡相同。

固定位置型充電器應(yīng)用釹鐵硼永磁片定位終端設(shè)備,諧振頻率較高,一般采用具有損耗小、高頻磁屏蔽效果好的NiZn鐵氧體薄片作為無線充電隔磁片。

單線圈自由位置型充電設(shè)備內(nèi)部的線圈帶有驅(qū)動裝置,隔磁片具有較高的可靠性,所以隔磁片一般應(yīng)用流延工藝制作的無線充電隔磁片。多線圈自由位置型充電器可以同時為多部終端充電,其內(nèi)部排列了多個線圈,這些線圈覆蓋了充電座的大部分區(qū)域。無線充電隔磁片一般選用具有高Bs和低損耗特性的MnZn功率材料。

對于永磁體材料,一方面可增強(qiáng)發(fā)射和接收線圈間磁通量,提高傳輸效率;另一方面,作為發(fā)射和接收之間的定位裝置,便于終端設(shè)備快速準(zhǔn)確定位。小型無線充電設(shè)備多用NdFeB永磁體材料;大型的無線充電設(shè)備可用永磁鐵氧體材料代替NdFeB永磁體材料,降低成本。

1)橫店東磁

軟磁材料已供應(yīng)蘋果無線充電領(lǐng)域iwatch產(chǎn)品。公司擁有年產(chǎn)2.5萬噸軟磁鐵氧體的生產(chǎn)能力,去年軟磁鐵氧體1.6萬噸,約占全國軟磁總量的7.62%,實現(xiàn)收入6.2億元。目前公司已在無線充電、車載品、光伏逆變器和 UPS、智能手機(jī)及平板電腦領(lǐng)域進(jìn)行了高端新品的開發(fā)和儲備。隨著無線充電、NFC 、高頻通信及抗輻射、新能源汽車等應(yīng)用將大幅拉動軟磁鐵氧體的需求增長,公司將是確定受益的磁性材料龍頭。

2TDK、Murata

磁性材料能力較強(qiáng);順絡(luò)電子通過將陶瓷流延工藝轉(zhuǎn)移到磁性材料,具備了隔磁片生產(chǎn)能力;信維通信通過收購藍(lán)沛獲得陶瓷、隔磁片的材料處理能力。此外天通也具備了隔磁片生產(chǎn)能力。

3Amotech

公司是全球領(lǐng)先的綜合材料供應(yīng)商,為全球信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)提供核心器件。公司基于基礎(chǔ)材料工藝,供應(yīng)貼片電阻、天線、電機(jī)等產(chǎn)品。目前公司是三星無線充電的主力供應(yīng)商,通過外發(fā)磁片,模組代工的方式供應(yīng)。


6、電源元器件將隨之升級

無線充電與快充對充電環(huán)節(jié)提出了新的要求。1)所需部件增加,小型化趨勢更加明顯。2)功率提升,產(chǎn)品升級更加明確。3)出于散熱考量,充電效率要求更高。4)提升安全、使用壽命等要求進(jìn)一步提升。

除去芯片與線圈,充電環(huán)節(jié)主要的元器件就是變壓器、阻容感以及PCB。順絡(luò)電子等推出的新型變壓器,同等功率,體積通常是傳統(tǒng)變壓器的1/4甚至以下,漏感可降低至初級電感0.3%以下,適合高頻開關(guān)應(yīng)用,頻率高至3.5MHz,高轉(zhuǎn)換效率,轉(zhuǎn)換效率可達(dá)95%等優(yōu)點,有望在快充與Type C快速放量中,成功獲得一定的市場規(guī)模。

容感產(chǎn)品采用更高功率,利于順絡(luò)、艾華集團(tuán)等被動元件產(chǎn)品技術(shù)升級。電容方面,固態(tài)電解電容其更高的壽命、更小的內(nèi)阻等特性,替換傳統(tǒng)電解電容或成為新的趨勢。

 




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