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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（Wireless charging technology）,，是指不通過電導線,，利用電磁波感應原理或是其他交流感應技術，在發(fā)送端和接收端用相應的設備來發(fā)送和接收產(chǎn)生感應的交流信號來進行充電的一項技術,，源于無線電力輸送技術,。 早在19世紀30年代,，邁克爾-法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應現(xiàn)象，即磁通量變化產(chǎn)生感應電動勢,，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） 在19世紀90年代提出的無線電力傳輸構想和無線輸電試驗，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：
從具體技術原理及解決方案來說,，可分為電磁感應以及電磁波兩種方式,，其中電磁感應適合近距離傳輸，包括電動感應與電場耦合兩種方式,，電動感應中磁感應與磁共振是最常見的無線充電方式,；遠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,。 目前應用最多,，最成熟的方案是磁感應方式（Magnetic Induction）。其根本原理是利用電磁感應原理,，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標準以及前PMA標準都是磁感應的方案,。 磁共振式（Magnetic Resonant Induction）也稱為近場諧振式,，當能量發(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，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原理，仍是類電導線方案,。 2,、協(xié)議標準逐漸統(tǒng)一，新標準功率提升助力放量 無線充電原有3大聯(lián)盟，2008年12月7日最早成立的是WPC,，2012年相繼成立PMA與A4WP,，2015年PMA與A4WP合并，成立新聯(lián)盟Airfuel Alliance,，與WPC并立成為目前主要兩大技術聯(lián)盟,。我們同時看到了技術標準進一步融合，WPC Qi 1.2最新標準在磁感應的基礎上亦提出了磁共振的方案,，這樣兩大聯(lián)盟都兼容了磁感應與磁共振,。此外，效率持續(xù)提升,，Qi 1.2標準增加15/12W兩中傳輸功率,，且尺寸并沒有明顯提升，Airfuel Alliance 預計17年將發(fā)布新標準,，同樣兼容15W傳輸功率,。15W基本與快充產(chǎn)品功率基本相當。此外,，在汽車無線充電領域,，標準亦陸續(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無線充電標準為Qi標準,，兼容性以及通用性是其最主要的特點。只要擁有Qi標志的產(chǎn)品,，都可以通用無線充電器充電,，也就是說未來手機、相機,、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)模應用提供了可能,。Qi標準工作頻率在110-205kHz,，目前主要應用傳輸功率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,。隨著終端電池容量的進一步提升，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)標準的支持成員之一,。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的標準稱為PowerMat,，同樣也是磁感應的方案，與Qi不同,，其工作頻率277-357kHz,，目前傳輸功率仍在5W以下，等待新的標注推出,。 A4WP是Alliance 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 Acustic和SK Telecom等成員，該聯(lián)盟主要是電磁共振技術,，Rezence標準工作頻率6.78MHz,，另外13.56MHz的解決方案也在研發(fā)之中。2015年A4WP與PMA合并成立新的Airfuel Alliance,。 整車無線充電新標準于16年面世,。國際汽車工程師學會（SAE International）于2016年5月31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的行業(yè)標準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留空間,。同時,，國際電工委員會（IEC）也在IEC 61980標準基礎上，發(fā)布了兩個重要的補充規(guī)定61980-2和61980-3,，進一步完善了整車無線充電標準,。大功率無線充電標準逐步完善。 無線充電效率持續(xù)提升,。早期無線充電功率在2.5w（5V/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標準中增加了快速充電,，功率可提高至15W,，納入磁共振技術，提升了發(fā)熱測試,。12W與15W的解決方案,，基本與快充標準相當，在后續(xù)推廣進程中更為有利,。Qi標準為了保障手機應用,，保持厚度的輕薄，以免影響手機設計,。
Airfuel Alliance目前單一線圈充電功率在1W-5W,，17年標準也將增加15W的標準。響應距離從1英寸到15英尺的距離,。 3,、終端設計有望推進無線充電快速放量 技術標準之外，各類應用終端的技術演進也為無線充電放量做好了準備,。 穿戴式產(chǎn)品防水,、外觀等方面的設計要求,，使得無線充電優(yōu)勢更加明顯,。無線充電封閉式的設計比金屬觸點方案在防水防腐等應用上效果更佳，電磁感應磁吸式方案進一步使得充電端尺寸更小，蘋果手表就是較佳案例,。 手機設計方案演進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,，相對充電樁更為靈活,，無場地限制,，維護簡便優(yōu)勢明顯。隨著技術的成熟,，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)品的大量應用，將提升遠程充電需求,。 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、機場等支持多終端充電設施快速普及,；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、汽車,、智能家居市場逐漸爆發(fā) 隨著行業(yè)標準逐漸統(tǒng)一和技術路線逐漸成熟,，蘋果手表等可穿戴設備已率先放量應用無線充電,，亦有三星等品牌開始在旗艦手機上標配接收模塊,，而我們認為17年蘋果有望在高端iPhone機型上標配無線充電,，將真正引爆市場,，同時汽車車載和全車無線充電應用開始嶄露頭角,，未來家電/物聯(lián)網(wǎng)應用亦大有可為,，市場規(guī)模未來5年望達近千億,。 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)品設計理念來看,，主要作為手機的傳感延伸，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Suunto與Garmin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,，是當前最佳方案,。
銅導線繞線+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線繞線的方式,，較少采用FPC方案，且為了更好的實現(xiàn)對準,，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Suunto與Garmin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)動可穿戴設備無線充電放量,。我們預計2016年搭載無線充電的穿戴設備在1540萬部左右,，其中Apple Watch出貨量1000萬左右，占比最高,。預計2020年接近1億部出貨量,，年均增速達到58%。由于穿戴式設備無線充電發(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：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數(shù)量也越來越多。目前支持無線充電的手機主要包括三星與微軟,，另外LG與HTC等也都曾有相關產(chǎn)品推出,，主要采用WPC聯(lián)盟的Qi方案。
1）手機創(chuàng)新趨勢利于無線充電普及 我們認為,，手機設計創(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引入防水設計,，達到iP67防水級別。目前主要采用液態(tài)硅膠注射成型的方式進行接口等的防水,。與穿戴式設備一樣,，若全面采用無線充電的設計，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功能逐漸成為手機標配,。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，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）,，磁導率最高可達800，通過高磁通量,，給交感磁場提供回路,，可以提高效率,。 我們總結手機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,。由于未來手機電池容量持續(xù)提升,，充電功率提升的需求強烈，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標準也有15W的解決方案。三星最新手機方案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端的放量,。
2）蘋果高端手機有望17年標配無線充電，將引爆市場 蘋果對于無線充電的研究一直進行,，曾經(jīng)有多個關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多位無線充電技術專家,，16年以來也從無線充電技術新創(chuàng)企業(yè)uBeam，挖角來兩名專長為無線充電技術的工程師,。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配無線充電方案手機,。 考慮效率和技術成熟度等因素,，我們判斷蘋果仍會使用電磁感應方案。盡管媒體曾報道過類似蘋果皮的外置無線充電保護套的方案,，但我們認為這種方案更適合改造老款手機,，而對于面臨創(chuàng)新壓力的蘋果，我們認為在明年使用雙面玻璃機殼方案的情形下,，在高端手機端標配內(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，銅導線或FPC方案仍需要進一步確認,。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,，達到接收端的數(shù)倍,。此前三星等廠商主要使用標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,，極有可能高端版標配,，其他版本選配。我們假設17年下半年新款4.7/5.5寸和高端版本備貨量在4000,、4000,、2000萬，僅考慮高端版標配接收線圈和發(fā)射模組的市場總量就至少在20億元,，如果普通4.7和5.5寸標配接受線圈,，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,。 在手機創(chuàng)新支持以及17年iPhone帶動下，預計無線充電在手機中滲透率快速成長,。2016年搭載無線充電的手機有望超過2.06億部,，智能機中滲透率超過14%；預計到2020年滲透率達到55%,，超過8.12億部,。15-20年年均增速達到52%。對應接收端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：車載率先應用,，整車充電待進一步成熟 1）車載,，便利性便利化應用 無線充電技術最初用于消費電子領域，現(xiàn)有技術標準和認證均不涉及車載,。只有滿足無線充電技術標準認證且符合車載設備特殊性,，如AEC-Q100等標準要求的無線充電設備才能被車廠所接受。與消費電子無線充電產(chǎn)品相比,，車載無線充電設備在安全,、使用環(huán)境、電磁干擾、待機功耗和車載設計等方面有更高的技術要求： 安全：無線充電器使用磁場來進行電能的無接觸傳輸,，會對有效范圍內(nèi)的磁性金屬材料進行加熱，嚴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,、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備的正常運行,；同時其自身設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,。 待機功耗：由于無線充電設備的轉(zhuǎn)換效率有限,，即使不工作待機時，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)新設計已達到盡可能低的待機功耗。 車載設計：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整車系統(tǒng),，提供良好的用戶體驗，必須設計符合汽車規(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,。 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技術的儲備與研發(fā)。 隨著消費電子領域無線充電的普及,，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)達到58.32萬輛，純電動車保有量已達到33.2萬輛,，而與之配套的充電站只有6000座,，充電樁3.9萬臺，汽車和充電設施比例達到15:1,，嚴重失調(diào),，導致電動汽車發(fā)展阻力重重。 充電設備持續(xù)投資,，無線充電市場巨大,。日前，國家能源局發(fā)布《2016年能源工作指導意見》,，指出2016年計劃建設充電站2000多座,，分散式公共充電樁10萬個，私人專用充電樁86萬個,，各類充電設施總投資300億元,。到2020年國內(nèi)充電站數(shù)量將達到1.2萬個，充電樁達到450萬個,。未來六年國內(nèi)新能源汽車充電直接市場規(guī)模有望達到1240億元,。巨大的充電設備投資給整車無線充電市場帶來機會。2016年4月,，《上海市鼓勵電動汽車充換電設施發(fā)展扶持辦法》發(fā)布,，對無線充電設備的投資給予30%財政資金補貼，且暫時不設補貼上線,。 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，建設成本高,，維護費用高,，以首都機場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,、專門電線網(wǎng)絡，可以有效降低電動車充電設備的建設成本,、使用成本,、提升整體經(jīng)濟性。據(jù)IHS Automotive預測,，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。
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,。該設備是為特斯拉Model S設計,，兼容SAE J1772、UL2594等標準,，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磁異物,，以免發(fā)生危險,。系統(tǒng)預計售價為2499美金。
整車無線充電標準有望統(tǒng)一,。國際汽車工程師學會（SAE International）于2016年5月31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的行業(yè)標準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留空間,。同時,，國際電工委員會（IEC）也在IEC 61980標準基礎上，發(fā)布了兩個重要的補充規(guī)定61980-2和61980-3,，進一步完善了整車無線充電標準,。除中國外，主要無線充電標準基本確定,。J2954標準主要內(nèi)容有2方面：
整車無線充電技術歐美和國內(nèi)齊頭并進,。歐美專業(yè)無線充電代表公司和機構有高通、Witricity,、Evatran,、WiTricity和ORNL等，采用磁感應或磁共振方式,，最高實驗充電效率均能達到90%,，已經(jīng)在眾多電動汽車上展開實驗。國內(nèi)中興通訊的技術也達到了國際領先水平,，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的區(qū)域,。通過人車交互信息,，司機可以看到車輛是否在充電站范圍內(nèi)。一旦達到充電位置,，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行實時的電力補充。 英國公路管理局將開始對實驗充電道路進行為期18個月的測試,。在測試過程當中,，測試車輛將會裝備無線充電技術,。在行駛過程當中，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,。以海爾為例,，積極推出無線充電的產(chǎn)品，包括臺燈,，藍牙音箱，充電器等產(chǎn)品,，甚至電飯煲,、攪拌機等傳統(tǒng)家電類產(chǎn)品，宜家也有家居類產(chǎn)品推出,。
Energous的Wattup方案更適合遠距離多終端數(shù)量充電情景,，其在5.8GHz的工作頻率，與新的WiFi標準接近,。充電效果跟距離,、設備數(shù)有關系，按照公司給出的數(shù)據(jù)同樣向4個設備充電,，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,。通過軟件設計，最多可以實現(xiàn)0.25W向12個設備充電的效果,。另外可以根據(jù)設定在特定電量的情況下向特定設備實現(xiàn)充電,。Wattup的解決方案是通過ASICs將RF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,。
我們認為,，盡管無線充電在較多電器中有明顯的應用前景，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技術目前的WattUp設備傳輸功率為4W，傳輸范圍半徑為4.5米,，對于多重天線等設計要求有更高的要求,，以擴大傳輸范圍提升傳輸效率。
5,、市場空間測算：智能機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約為1億部，滲透率約為7%,。我們預計2016年快速放量實現(xiàn)翻倍增長,，達到約14%的滲透率，出貨量達到2.07億部,。預計2020年實現(xiàn)8.12億部手機出貨,，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，預計2016年9833萬部發(fā)射端,，到2020年6.66億部發(fā)射端,。 預計整車部分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,。 預計整體無線充電16年實現(xiàn)收入22.2億美元，2020年107.1億美元,。
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,、結構件等,，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,，相關器件小型化,、輕薄化的需求強烈。不僅僅是手機接收端,，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)新壓力將加快推進無線充電 三星與微軟（諾基亞）手機較早采用無線充電的設計方案,，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,； 2）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,。 3）多次發(fā)布無線充電的專利,，涵蓋手機、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多位無線充電技術專家，16年以來也從無線充電技術新創(chuàng)企業(yè)uBeam,，挖角來兩名專長為無線充電及超聲波(ultrasonic wave)技術的工程師,。 5）蘋果一直與相關合作伙伴就無線充電進行合作。 6）預計17年蘋果有望推出搭載無線充電解決方案的高端手機,。 接收端滲透率的提升,，也將推進發(fā)射端的普及，車載有望成為標配,。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,、豐田等都有相關車型推出,，預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，最高實驗充電效率均能達到90%,。國內(nèi)中興通訊的技術也達到了國際領先水平,，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90%,。 2,、無線充電芯片：兼容、功率,、效率是關鍵指標 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、MTK等AP廠商,，以及TI,、IDT、NXP等獨立芯片廠商也有相應的產(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標準,，目前出貨量最大無線充電手機產(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。
1）IDT IDT 是無線充電器應用領域使用的無線電源接收器集成電路解決方案的領導者,，擁有種類豐富的標準認證型產(chǎn)品組合,，可滿足所有主要的標準和技術要求。 IDT 提供符合 Qi,、PMA,、雙模 (Qi+PMA) 和 Airfuel? 標準的解決方案。 IDT 可以提供各種符合 WPC,、PMA 和 WPC/PMA（雙模）標準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 標準的發(fā)送器,，輸入要求從 19 V 到 12V 不等,，可以使用 5 V 的適配器或 2A 的 USB 端口。
2）TI 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標準,。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1W到15W不等,，涵蓋可穿戴設備,、手機平板,、醫(yī)療,、手動工具等。
3）MTK MTK針對WPC的Qi標準和A4WP的Rezence標準都有相應解決方案,。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鍵部件,，通常有標準品與定制產(chǎn)品等多種方案,。以Qi標準為例,，其對線圈尺寸、線寬等做出了相應的規(guī)定,。不過仍有較多產(chǎn)品需要單獨設計,，例如穿戴式等產(chǎn)品中尺寸限制，手機中需要更加輕薄,，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,。考慮到終端產(chǎn)品功率提升是大趨勢,，銅線產(chǎn)品在終端應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,，采用更細的銅線,，更多的圈數(shù)（相應都會增加內(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，最薄產(chǎn)品達到0.48mm,。為智能手機,、穿戴式產(chǎn)品等無線充電大量應用做好了準備。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,。防水以及外觀設置,，Apple Watch采用磁吸方案，需要加大磁體強度，磁場對解決方案有較強的影響,，方案設計是關鍵因素,。立訊精密是蘋果手機接收繞線線圈的主力供應商。
手機接收端線圈對功率,、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鏈,，以AMOTECH 磁片材料為基礎的RX接收線圈方案是主導,，三星采用了WPC（FPC）+NFC+MST的三合一方案，單價在4美金以上,；國內(nèi)信維通信憑借藍沛的磁片材料能力在16年開始導入三星S和NOTE系列,，拿下了約30%份額的接收線圈份額。 而在蘋果手機供應鏈,，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研發(fā),；村田之前是蘋果的NFC主力供應商,，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-Flex等FPC廠采購材料。
相關公司： 1)立訊精密 公司是Apple watch無線充電模組的唯一供應商,，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后,，16年 NFC+WPC解決方案在三星旗艦手機獲得突破。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)順絡電子 公司是全球知名的電感供應商，相關產(chǎn)品隨著國產(chǎn)手機的崛起,，得到了長足發(fā)展,。公司產(chǎn)品廣泛應用在手機、PC,、通信,、軍工、汽車等領域,。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)Murata與TDK Murata與TDK兩者都是全球知名的被動元器件供應商,。Murata起源于陶瓷電容,，TDK最早供應陶瓷電感。目前其產(chǎn)品的擴張基本圍繞基礎材料工藝提升展開,。其都同時具備隔磁片生產(chǎn)工藝,，其流延+燒結的基本工藝與陶瓷工藝控制基本相當。同時線圈模組小型化尺寸也有很強的競爭優(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)品中具有很強的競爭能力。 4,、發(fā)射端模組：導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,，三星甚至還增加風扇,，加強無線充電器散熱。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)射端設計要求也有所不同，通常綜合功率,、對準,、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,，磁體強度較高,，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,，預計在星巴克,、機場等公共場所，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計方案,。
當前在發(fā)射端供應鏈中,，立訊精密是當前蘋果手表發(fā)射端模組的獨家供應商，單價達到十幾美金,，是全球發(fā)射端龍頭企業(yè),，望主導蘋果手機無線充電發(fā)射端的研發(fā),。如蘋果17年高端iphone標配發(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鏈,。 1）立訊精密,。公司是Apple watch無線充電模組的唯一供應商，制造工藝與小型化能力得到大客戶充分肯定,，具備大規(guī)模供應智能設備的能力,。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，主導蘋果手機發(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）順絡電子。具備發(fā)射端繞線線圈供應能力,，目前已經(jīng)為國產(chǎn)供應鏈供貨,。 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,。具備移動電源無線發(fā)射端的制造能力。 5,、磁性材料：隔磁,、導磁、導熱的重要材料 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燒結的鐵氧體材料,通過增加磁場強度,，有效增加感應距離。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用釹鐵硼永磁片定位終端設備，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，便于終端設備快速準確定位,。小型無線充電設備多用NdFeB永磁體材料,；大型的無線充電設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 軟磁材料已供應蘋果無線充電領域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,、智能手機及平板電腦領域進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,。 2）TDK,、Murata 磁性材料能力較強,；順絡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,。 3）Amotech 公司是全球領先的綜合材料供應商,，為全球信息技術產(chǎn)業(yè)提供核心器件。公司基于基礎材料工藝,，供應貼片電阻,、天線、電機等產(chǎn)品,。目前公司是三星無線充電的主力供應商,，通過外發(fā)磁片，模組代工的方式供應,。 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,，適合高頻開關應用，頻率高至3.5MHz,，高轉(zhuǎn)換效率,，轉(zhuǎn)換效率可達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,、艾華集團等被動元件產(chǎn)品技術升級,。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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