2017年无线充电行业现状及发展前景调研咨询投资分析报告
- 格式：docx
- 大小：4.54 MB
- 文档页数：38
(此文档为word格式，可任意修改编辑！）正文目录1.无线充电：在标准争战中砥砺前行 (5)2. 紧耦合感应式，开拓市场的急先锋 (7)2.1. 紧耦合感应式无线充电基本原理 (7)2.2. 紧耦合感应式无线充电相关标准进程 (10)2.3. 紧耦合感应式无线充电现状和未来的发展方向 (11)3. 松耦合谐振式，未来市场的主力军 (13)3.1. 松耦合谐振式无线充电基本原理 (13)3.2. 松耦合谐振式无线充电相关标准进程 (14)3.3. 松耦合谐振式技术方案逐步走向成熟，市场潜力值得期待 (16)4. 无线充电市场前景广阔，产业链企业将充分受益 (18)4.1. 消费者需求待满足，市场空间广阔 (18)4.2. 苹果积极布局无线充电专利，或将加速无线充电普及 (21)4.3. 无线充电应用普及，全产业链受益 (23)5.主要公司分析 (33)5.1.合力泰 (33)5.2.信维通信 (34)5.3.顺络电子 (35)5.4.立讯精密 (36)5.5.硕贝德 (37)6.风险提示 (38)图目录图1：无线充电主要方式 (5)图2：三星手机无线充电器 (6)图3：变压器工作原理 (8)图4：感应式无线充电原理 (8)图5：磁力对准、活动线圈和线圈阵列 (10)图6：与有线充电相比，紧耦合感应式无线充电并没有明显优势 (12)图7：松耦合谐振式无线充电原理 (13)图8：感应式和谐振式无线充电的原理差别 (14)图9：外物检测 (15)图10：谐振式（Resonance）和感应式（Inductive）效率对比 (17)图11：紧耦合、松耦合和兼容模式出货量对比（百万部） (18)图12：2013~2016无线充电发射端和接收端出货（百万部） (19)图13：2013~2020无线充电设备出货（百万部） (20)图14：2013~2025年无线充电收发设备出货量（百万部） (21)图15：2014~2024年无线充电市场规模（十亿美元） (21)图16：苹果无线充电发射端专利 (22)图17：苹果多设备间无线充电专利 (22)图18：苹果无线充电桌示意图 (23)图19：高通在无线充电领域具有专利优势 (25)图20：无线充电中磁性材料的作用 (26)图21：没有磁性材料屏蔽，空间磁场广泛泄露 (26)图22：配备磁性材料屏蔽，空间磁场被收敛到磁性材料之间的限定空间. 26 图23：铁氧体磁性材料和金属磁性材料对比 (27)图24：非晶材料的原子排列 (28)图25：非晶合金生产过程 (28)图26：三星S8无线充电接收端采用FPC形式 (30)图27：TDK的接收线圈产品 (30)图28：天线和接收线圈集成在玻璃后壳上 (31)图29：Apple Watch无线充电器拆解 (31)图30：三星S8无线充电器拆解 (32)图31：可支持50mm充电距离、2个设备同时充电的松耦合谐振式充电板32表目录表1：两大无线充电标准联盟 (6)表2：紧耦合感应式无线充电标准对比 (11)表3：无线充电标准对比 (16)表4：IDT无线充电芯片产品 (24)1.无线充电：在标准争战中砥砺前行电子设备无线化是科技界和工业界的持续追求，无线充电通过非接触完成电磁能量转化，实现电力传输。
无线充电方式多种多样，但如今主流方式是紧耦合感应式与松耦合谐振式两种。
图1：无线充电主要方式近年来全球各大知名电子行业厂商纷纷创建或加入无线充电标准组织，2017年2月苹果正式加入无线充电组织之一的Wireless Power Consortium (WPC)，掀起新一轮产业技术路线和标准之争。
WPC成立于2008年，以紧耦合感应式无线充电为主要方式，现已成为全球最大的无线充电组织，创建了国际无线充电标准Qi，早期参与企业主要有诺基亚、三星、LG等。
2012年在Powermat的推动下，成立了Power Matters Alliance (PMA)，组织成员同样有Google、NXP、星巴克、AT&T等行业巨头，采用紧耦合感应式技术，与WPC形成直接对抗。
在WPC 和PMA争夺无线充电标准路线话语权的同时，行业内的MTK和Power by Proxi等公司成立了A4WP组织，主推松耦合谐振式无线充电方案，在新的技术领域探求更为广泛的可能性。
而在2015年以后，PMA与A4WP合并，目前无线充电已经演变为两大标准组织：WirelessPower Consortium (WPC)和Air-fuel alliance (AFA)。
两大组织的充电标准互不兼容，未来是否会演变为赢者通吃或二者持续并存，是值得我们持续关注的问题。
表1：两大无线充电标准联盟紧耦合感应式方案在无线充电推广初期快速取得了市场认可，然而松耦合谐振式解决方案具备更好的用户体验。
通常来讲新技术和产品的应用从初期的用户数量少但是“新鲜感”为主导的市场，逐步突破一些技术里程碑，使得有严苛要求的客户加入进来，同时市场空间逐步扩大。
图2：三星手机无线充电器对于目前的无线充电方案，我们不得不承认，充电发射设备仍然需要外接电源连接线，这种带尾巴的充电板真的能够替代USB线么？从易用性的角度考虑，相比于常规USB插线，无线充电板并没有明显的优势。
理想中的无线充电应该摆脱线的束缚，在家里、在车上、在办公室等日常起居环境下，不刻意的放臵手机就能够实现充电，这才是使用者和市场需求的产品。
我们参考MTK对无线充电的发展规划，好的解决方案在满足用户体验方面，至少应具备以下条件：1、易于使用：将手机放在充电板上，无须担心摆放位臵不准确或者手机振动导致位臵偏移；2、合理的充电速度：设备的无线充电速度至少接近于插线的充电速度；3、低成本：可以预见的无线充电的成本短期内仍将会高于USB充电，成本和用户体验的平衡或将是影响技术普及的重要因素；4、兼容性：由于充电标准的差异，接收端的设备应该满足多种发射端的充电协议；5、多设备：一个充电器应该实现多个设备如手机、耳机、电脑的同时充电；6、安全性：满足散热和电磁辐射的安全标准；7、环境友好：提升充电效率，节能环保。
紧耦合感应式无线充电的确为市场带来了“新鲜感”，但受制于客观的物理学原理，使用仍有诸多不便。
从技术路线和产品易用性角度，我们判断，在无线充电市场起步初期，紧耦合感应式无线充电将承担市场开拓者的角色，伴随着市场接受度和客户体验要求提升，松耦合谐振式无线充电将逐步成为行业主流。
2. 紧耦合感应式，开拓市场的急先锋2.1. 紧耦合感应式无线充电基本原理PMA组织成员Powermat于2009年首次推出无线充电产品，WPC组织成员无线充电产品首次出现于2011 年，两款产品都引起了市场广泛关注。
紧耦合感应式无线充电可以用变压器进行类比，变压器具备初级线圈、次级线圈和线圈之间的铁芯。
初级线圈的交流电流产生变化的磁场，磁场沿着铁芯到达次级线圈，变化的磁场在次级线圈产生感应电流，实现次级线圈充电，即完成了“电源→初级线圈电流→磁场→次级线圈电流→负载”的能量传递。
图3：变压器工作原理紧耦合感应式无线充电与变压器原理相同，可以看成变压器的简化版，移除铁芯，初级线圈和次级线圈均从三维绕线变成平面绕线。
发射端与电源相连，输出频率在100~400kHz的交流电，交流电通过线圈耦合到接收端电路，接收端在充电IC的调控下实现电能储存。
图4：感应式无线充电原理相比于变压器，无线充电系统移除铁芯之后，磁场主要通过空气传递，但是空气的磁导率远远低于铁芯，导致磁场传递效率较低，因此系统要达到合理的整体无线充电效率（在70%以上），初级线圈和次级线圈之间必须非常靠近，尽可能多的将磁场能量传递，而少部分泄露的磁场能量将转化为热能损耗掉。
损耗掉的能量称之为漏电感，如果拉大初级线圈和次级线圈的距离，漏电感将进一步增加，系统的充电效率降低，因此感应式无线充电必须采用近距离紧耦合。
同时，发射线圈和接收线圈需要精确定位，采用相对接近的线圈尺寸，在紧贴的条件下才能实现良好的充电效果。
如上所述，紧耦合感应式无线充电的使用条件苛刻，因此为实现准确定位，WPC的Qi标准提出了三种定位类型：1、采用磁力对准的定位方式，发射端和接收端都配有磁铁，使用磁铁引力实现定位；2、采用活动线圈的自由定位，发射端检测到充电对象设备后，通过某一驱动装臵将发射线圈移动至该位臵进行充电；3、采用线圈阵列的自由定位，事先排列多个发射线圈，选择最贴近接收设备的发射线圈工作，实现高效率无线充电。
图5：磁力对准、活动线圈和线圈阵列在发射端和接收端的通信方面，紧耦合感应式无线充电采用带内通信的方式，在实现无线充电的过程中，利用与电力传输相同的100~400kHz频带，通过调节传递能量的幅度进行通信。
带内通信的好处在于由于充电和通信同时进行，不需要提前通信确认电池状态，系统是自启动的，支持完全空电的电池实现顺利充电。
2.2. 紧耦合感应式无线充电相关标准进程两大无线充电组织的参与企业是无线充电市场发展主要推动力量，组织标准的进展情况值得持续关注。
在紧耦合感应式无线充电方面，WPC和AFA两大组织均有相关标准支持。
WPC组织的Qi标准，是目前市场上最受欢迎的无线充电标准，是市场上参与企业和支持产品种类最多的标准，主要参与企业包括苹果、三星、博通、高通、仙童半导体、NXP、IDT、MTK、TI、TDK等国际主流终端和芯片厂商。
AFA组织的PMA标准，同样是紧耦合感应式无线充电，参与的主要企业有AT&T、金霸王电池、星巴克等。
PMA标准的充电频段为277~357kHz，带内通信，发射端和接收端的距离在5~7mm以内，最大充电功率5W，支持金属外物检测。
可以看出PMA标注和早期Qi标准除了在工作频段略有差异，其他技术指标相对接近，也体现了紧耦合无线充电技术路线的相似性和实现功能的雷同性。
表2：紧耦合感应式无线充电标准对比2.3. 紧耦合感应式无线充电现状和未来的发展方向紧耦合感应式无线充电方案相对成熟，在目前无线充电市场的起步阶段起到了市场宣传的积极作用，但不可避免的由于客观物理限制我们也看到了紧耦合感应式方案的局限性。
举例来讲，紧耦合方案的发射端和接收端必须一对一，一个发射端只能为一个接收端充电，如果为两个接收设备充电，则需要两个电源转换器和两个无线充电板，相比于有线充电并没有低成本和便于使用的优势。
图6：与有线充电相比，紧耦合感应式无线充电并没有明显优势此外，紧耦合无线充电系统要求发射端和接收端必须处于先对贴近的位臵，同时需要发射和接收设备的外形是平面耦合才能实现相对较好的充电效果。
紧耦合感应式无线充电具备以下特点，同时也带来相应的使用条件限制：1、同一发射端不能在同一时间给多个设备充电。
