5分钟了解无线充电技术 | 鋆昊资本行业聚焦

发布时间:2021-03-12来源:阅读量:540

导语:无线充电技术泛指具有电池的装置通过无线感应的方式取得电力而充电,目前无线充电技术已进入大规模商用阶段。

本文来自:鋆昊资本 程琳

无线充电产品可分为发射端和接收端:发射端主要产品形态以发射板为主,如华为、小米、三星、魅族等主流手机厂商,泽宝、品胜、绿联等国内配件厂商,Mophie、Anker等国外品牌配件都有无线充电板产品。近年来无线充电板的降价大幅提高了消费者的接受度。除了品牌或者配件厂商提供的无线充电板,车载、公共场所(酒店、餐饮、咖啡厅)的无线充电板也是无线充电生态系统的重要一部分。接收端产品包括大功率的手机端产品和小功率的耳机、手表、牙刷等产品,目前手机端无线充电功率可达50w(如小米11、华为Mate 40 pro),小功率产品的无线充电功率普遍在10w以下。

1无线充电优势:无孔化、便捷性、通用性无线充电有便捷、通用以及与手机无孔化趋势匹配的特点,目前在多个市场渗透率稳步提升。苹果于2014年推出采用磁吸方式进行无线充电的iWatch,并在2017年的新品发布会上首次推出支持无线充电的新品iPhone X、iPhone 8/8Plus,三款手机产品均搭载采用Qi标准的无线充电技术,最高支持7.5W无线充电。苹果2017年以后的手机全系列将无线充电作为标配,2020年10月发布的iPhone 12带来全新的MagSafe磁吸无线充电技术,同期发布的MagSafe Duo充电板可同时为iPhone和iWatch充电,最高可支持 15W。在安卓阵营中,三星从2015年推出的Galaxy S6开始全面推广无线充电,并在其之后发布的历代旗舰S、Note系列标配无线充电功能。华为在2018年3月发布了旗下首款无线充电手机华为Mate RS保时捷版,支持10w无线快充,后面陆续推出支持15w、27w、40w以及50w无线快充的机型。小米和OPPO也不断加强对无线充电功能的搭载。国内安卓手机的无线充电功率目前可达50w(如小米11、华为Mate 40 pro),极大地提升了无线充电的效率。同时TWS耳机的爆发使得TWS耳机成为手机之外的第二大无线充电市场。根据WPC联盟的预测,2020年无线充电芯片的整体市场规模约6-7亿美元。随着无线充电功率、效率的提升,无线充电在手机、手表等接收端产品的渗透提高,发射端和接收端的配比也将提高。

2技术路线:电磁感应式是当前主流技术路径

根据技术原理将无线充电技术划分为4种:1)磁感应式;2)磁共振式(谐振式);3)电耦合式;4)电波式(电磁波式)。目前电耦合式和电波式技术不成熟,短期不具备商业化的条件。磁共振式还处在商业化的早期,目前成熟商业化的为磁感应式。

图表1:无线充电技术路线

资料来源:公开资料整理

电磁感应式和磁共振式这两种技术路线并无本质差异,均是基于LC谐振原理和磁场耦合原理,差异点在于:(1)磁共振对发射端和接收端的功率信号的频率要求很高,要求发射端和接收端必须都工作在谐振点,且频率相同,因此称为共振,在谐振点耦合的效率是最好的;(2)两者的频率也有一定差异,磁感应路线的频率大概100-300kHz,不固定,而磁共振频率则为6.78GHz,依靠更高的频率提升传输距离。故磁感应路线又可以称为低频路线,磁共振路线可以称为高频路线。

图表2:磁感应式无线充电(左)和磁共振式无线充电(右)

资料来源:电子发烧友

无线充电技术经过多年的发展,形成了三大标准组织,分别是A4WP(Alliance for Wireless Power,由美国高通公司、韩国三星公司以Powermat公司共同创建的无线充电联盟创建),PMA(Power Matters Alliance,由Duracell Powermat公司发起的,而该公司则是由宝洁与无线充电技术公司Powermat合资经营,拥有比较出色的综合实力)以及WPC(Wireless Power Consortium,全球首个无线充电的标准组织,是移动设备行业主导标准“Qi”,以及Ki 无线厨房标准的制定者)。2015年A4WP与PMA宣布合并,并更名为AirFuel联盟。WPC于2008年成立,发布了移动设备行业主导标准“Qi”,是行业内成立最早,用户和会员数最多的组织,处于商用化的领跑地位。

3技术壁垒:系统设计,对协议的理解,量产经验

(1)掌握系统和应用的know how

一方面需要确定所需实现的功能,另一方面需要与手机的主控平台、手机系统配合。

(2)对于无线充电协议的理解

一般无线充电步骤分为检测、通信、供电三个阶段,对无线充电协议的深刻理解可快速定义和发布产品,抢占市场先机。

(3)量产经验

接收端芯片的技术门槛较高,核心难点在于产品质量、性能、可靠性,以及和手机系统的配合,做出芯片只是起步,量产经验十分重要。

4竞争格局

大功率接收端芯片的技术壁垒较高,参与方包括国外的ST、IDT,国内的易冲、伏达、上海新捷等。发射端芯片的主要参与方包括IDT、NXP、易冲、伏达、劲芯微、英集芯等。目前国外厂商ST占据苹果市场,IDT占据主要安卓市场。在半导体产业国产替代的大背景下,国内厂商不断实现技术突破,并增强客户服务,国内厂商在安卓系统市场份额逐步上升。伴随无线充电渗透率的提升,国内无线充电芯片厂商的发展可期。

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