无线充电:技术稳步发展,厚积以待薄发

2022-01-20

无线充电又称作感应充电、非接触式感应充电,源于无线电力输送技术,是利用近场感应,由供电设备(充电器)将能量传送至用电的装置,该装置使用接收到的能量对电池充电,并同时供其本身运作之用。由于充电器与用电装置之间以电感耦合传送能量,两者之间不用电线连接,因此充电器及用电的装置都可以做到无导电接点外露。无线充电主要运用电磁感应、磁场共振、电场耦合和无线电波技术原理。

中国无线充电行业发展历程:

无线充电的理论基础源于19世纪30年代,迈克尔·法拉第发现电磁感应现象。1978年,美国人乔治·博格尔开启了给电动汽车无线充电的先例;1994年,日本村田制造公司宣布实现“磁耦合谐振”的应用试验。进入21世纪,无线充电技术走出实验室,正式步入产业化发展时期。这一时期大致可分为以下三个阶段:
•第一阶段:2007-2013年,最早出现的无线充电设备主要是通过手机背壳等配件进入了消费性电子市场,在2012年以前消费电子无线充电设备功率大多在5W以下,电动汽车充电功率不超过10KW。
•第二阶段:2014年正式迈入接收端时代,这段期间内无线充电接收端模组会被大量内建至智能手机等行动设备,或是部分工业型应用。
•第三阶段:2017年基础建设时代于正式开启,充电发射端会被布建于汽车、家庭、办公室、公共设施及工业设备内,未来无线充电应用将融入人们的日常生活之中。



无线充电行业核心技术:

前无线充电技术主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式四种基本方式。电磁感应无线充电技术利用的是电磁感应原理,电磁感应原理是一种由磁通量变化产生感应电动势的现象,具体是指磁铁穿过线圈的过程中线圈切断了磁场从而产生了感应电流,并且电流计的指针发生了偏转。无线充电技术的另一重要理论基础是磁共振原理。磁共振是由能量发送装置和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量。从技术的应用实践来看,当前电磁感应、磁共振技术与电场耦合式适用于近程与中短程,相对成熟,无线电波适用于远程电力传输,但技术尚不成熟。无线充电技术中电磁感应、磁共振式以及电场耦合式皆属于非放射型,而无线电波式则属于放射型。

无线充电行业产业链:

无线充电产业链主要包括方案设计、电源芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造等几个环节,行业入局者众多,包括方案商、模组厂、磁材厂、线圈厂、芯片厂。上游方案设计环节通常由终端厂商提出需求,方案厂做出设计,技术壁垒较高。原材料器件环节对芯片的设计和制造都有很高的要求。磁性材料一方面可以增加磁通量,另一方面可以实现磁屏蔽,目前常用的磁性材料有铁氧体、纳米晶等。传输线圈需要内置在终端中,对低损耗和轻薄化有较高的要求。中游环节模组制造环节的技术含量相对较低,模组制造难度较低,但对轻薄化、小型化有较高要求。下游是终端应用与用户,相关应用领域有消费电子、电动汽车、家居、小型家电等。

无线充电行业市场规模:
全球无线充电市场规模从2016年的34亿美元增长至2020年的90亿美元,年均复合增速超过40%,预计2021年全球无线充电市场规模将达到突破百亿美元。随着全球无线充电市场的强劲发展,我国无线充电市场规模也在不断增长,2020年我国无线充电市场规模约为40亿元,同比增速超过50%,预计2021年将突破70亿元,行业整体处于高景气度周期。

无线充电行业竞争格局:

•磁性材料环节:磁性电感材料是影响线圈充电效率的关键因素,对磁通特性要求高,目前无线充电电感材料以日本TDK、村田、太阳诱电等企业实力突出,国内信维通信旗下的上海光线新材料(原信维蓝沛)、顺络电子等企业也具有一定的竞争力。
•传输线圈环节:国内的立讯精密、信维通信、硕贝德均有很强竞争力,而东山精密则在新型FPC领域具有优势。传输线圈是影响产品充电效率的直接因素,发射和接收天线线圈的耦合设计以及制造工艺都影响充电效率,电子线圈高端产品的技术门槛较高,能提供高端产品的生产商数量有限。
•模组制造环节:模组制造的技术含量和附加值相对较低,是最容易切入的环节,国内的立讯精密、信维通信等均具备量产能力。此外,田中精机可供应无线充电线圈绕线设备,东尼电子可供应无线充电线圈的铜线。

无线充电行业政策法规:

目前我国无线充电行业有五例较为规范的国家测试准则,分别是《信息技术电子信息产品用低功率无线充电技术规范》、《推荐性国家家用电器无线电能发射器规范标准》、《无线电源设备电磁兼容性要求和测量方法》、《无线短距离及类似设备电磁照射符合性要求和评估方法》、《协会标准无线电源设备技术要求和测试方法》。除此以外,相关企业可选择自愿性认证产品进行合格认证。
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中国无线充电行业发展历程:

无线充电的理论基础源于19世纪30年代,迈克尔·法拉第发现电磁感应现象。1978年,美国人乔治·博格尔开启了给电动汽车无线充电的先例;1994年,日本村田制造公司宣布实现“磁耦合谐振”的应用试验。进入21世纪,无线充电技术走出实验室,正式步入产业化发展时期。这一时期大致可分为以下三个阶段:
•第一阶段:2007-2013年,最早出现的无线充电设备主要是通过手机背壳等配件进入了消费性电子市场,在2012年以前消费电子无线充电设备功率大多在5W以下,电动汽车充电功率不超过10KW。
•第二阶段:2014年正式迈入接收端时代,这段期间内无线充电接收端模组会被大量内建至智能手机等行动设备,或是部分工业型应用。
•第三阶段:2017年基础建设时代于正式开启,充电发射端会被布建于汽车、家庭、办公室、公共设施及工业设备内,未来无线充电应用将融入人们的日常生活之中。



无线充电行业核心技术:

前无线充电技术主要有电磁感应式、磁共振式、无线电波式、电场耦合式四种基本方式。电磁感应无线充电技术利用的是电磁感应原理,电磁感应原理是一种由磁通量变化产生感应电动势的现象,具体是指磁铁穿过线圈的过程中线圈切断了磁场从而产生了感应电流,并且电流计的指针发生了偏转。无线充电技术的另一重要理论基础是磁共振原理。磁共振是由能量发送装置和能量接收装置组成,当两个装置调整到相同频率,或者说在一个特定的频率上共振,它们就可以交换彼此的能量。从技术的应用实践来看,当前电磁感应、磁共振技术与电场耦合式适用于近程与中短程,相对成熟,无线电波适用于远程电力传输,但技术尚不成熟。无线充电技术中电磁感应、磁共振式以及电场耦合式皆属于非放射型,而无线电波式则属于放射型。

无线充电行业产业链:

无线充电产业链主要包括方案设计、电源芯片、磁性材料、传输线圈、模组制造等几个环节,行业入局者众多,包括方案商、模组厂、磁材厂、线圈厂、芯片厂。上游方案设计环节通常由终端厂商提出需求,方案厂做出设计,技术壁垒较高。原材料器件环节对芯片的设计和制造都有很高的要求。磁性材料一方面可以增加磁通量,另一方面可以实现磁屏蔽,目前常用的磁性材料有铁氧体、纳米晶等。传输线圈需要内置在终端中,对低损耗和轻薄化有较高的要求。中游环节模组制造环节的技术含量相对较低,模组制造难度较低,但对轻薄化、小型化有较高要求。下游是终端应用与用户,相关应用领域有消费电子、电动汽车、家居、小型家电等。

无线充电行业市场规模:
全球无线充电市场规模从2016年的34亿美元增长至2020年的90亿美元,年均复合增速超过40%,预计2021年全球无线充电市场规模将达到突破百亿美元。随着全球无线充电市场的强劲发展,我国无线充电市场规模也在不断增长,2020年我国无线充电市场规模约为40亿元,同比增速超过50%,预计2021年将突破70亿元,行业整体处于高景气度周期。

无线充电行业竞争格局:

•磁性材料环节:磁性电感材料是影响线圈充电效率的关键因素,对磁通特性要求高,目前无线充电电感材料以日本TDK、村田、太阳诱电等企业实力突出,国内信维通信旗下的上海光线新材料(原信维蓝沛)、顺络电子等企业也具有一定的竞争力。
•传输线圈环节:国内的立讯精密、信维通信、硕贝德均有很强竞争力,而东山精密则在新型FPC领域具有优势。传输线圈是影响产品充电效率的直接因素,发射和接收天线线圈的耦合设计以及制造工艺都影响充电效率,电子线圈高端产品的技术门槛较高,能提供高端产品的生产商数量有限。
•模组制造环节:模组制造的技术含量和附加值相对较低,是最容易切入的环节,国内的立讯精密、信维通信等均具备量产能力。此外,田中精机可供应无线充电线圈绕线设备,东尼电子可供应无线充电线圈的铜线。

无线充电行业政策法规:

目前我国无线充电行业有五例较为规范的国家测试准则,分别是《信息技术电子信息产品用低功率无线充电技术规范》、《推荐性国家家用电器无线电能发射器规范标准》、《无线电源设备电磁兼容性要求和测量方法》、《无线短距离及类似设备电磁照射符合性要求和评估方法》、《协会标准无线电源设备技术要求和测试方法》。除此以外,相关企业可选择自愿性认证产品进行合格认证。
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