伴隨科技不斷進步，無線充電市場空間包括智能手機、可穿戴設備、汽車電子、家用電器等領域也在逐年擴大。根據(jù)智研咨詢整理的數(shù)據(jù)，2023年中國無線充電市場規(guī)模達約為100億元，智能手機仍是目前無線充電行業(yè)最大細分領域，相比2022年，同比增長超過20%。根據(jù)國際市場研究機構(gòu)Markets and Markets的報告預測，全球無線充電市場規(guī)模將從2021 年的45億美元增長到2026年的134 億美元，期間年復合增長率為24.6%。按照市場劃分，電動汽車無線充電市場將是細分市場中增速最快的領域。根據(jù)Markets and Markets報告預測，全球電動汽車無線充電市場預計將從2022年的1500萬美元增長到2027年的3.77億美元，復合年增長率高達88.4%。
1. 便捷性：無線充電器消除了傳統(tǒng)充電線的束縛，用戶可以輕松放置充電設備，無需插拔充電線，大大提高了充電過程的便捷性。
2. 無線充電技術的不斷進步：無線充電技術正不斷發(fā)展和改進。目前已經(jīng)出現(xiàn)了許多先進的無線充電技術，如電磁感應充電、電磁輻射充電和諧振充電等，這些技術能夠提高充電效率和距離，使得無線充電器更加實用和普及。
3. 生活和商業(yè)應用領域：無線充電器有著廣泛的應用前景。在生活領域，無線充電器可以用于智能手機、智能手表、無人機、電動車等設備的充電，為用戶帶來更加便利的充電體驗。在商業(yè)領域，無線充電器可以應用于公共場所，如咖啡館、餐廳、機場等，為人們提供充電服務，為商家?guī)碓鲋捣铡?
4. 節(jié)省資源和環(huán)保：傳統(tǒng)充電方式需要大量的充電線和插口，無線充電器可以減少這些資源的浪費。此外，由于無線充電器無需插拔充電線，降低了使用過程中損壞充電口的風險，延長了設備的使用壽命，對環(huán)境也更加友好。
5. 技術發(fā)展和市場需求：無線充電技術正得到越來越多的關注和投資。越來越多的電子產(chǎn)品開始支持無線充電功能，市場需求也在不斷增長。預計未來幾年，無線充電器市場將迎來快速增長。
總的來說，無線充電器的前景非常廣闊，憑借其便捷性、先進的技術和廣泛的應用領域，無線充電器將在未來得到更廣泛的應用和推廣。
一、無線充電行業(yè)概述
1、無線充電概念
傳統(tǒng)的充電器大多通過金屬電線直接接觸的方式，給設備內(nèi)置電池充電。無線充電器是指不用傳統(tǒng)的充電電源線連接到需要充電的終端設備上的充電器，采用了新的無線充電技術，通過使用線圈之間產(chǎn)生的磁場和電感耦合技術，神奇的傳輸電能。無線充電技術大幅提高了充電器的便捷性和通用性，這一新技術將會大大減少用戶所需各種充電器的數(shù)量，同時，通過采用無線充電技術，公共移動設備充電站將會有可能成為現(xiàn)實。
2、無線充電工作原理
目前無線充電主要有電磁感應式、磁共振式、無線電波式、電場耦合式四種基本方式。
①電磁感應式
無線充電是基于電磁感應原理，這類充電系統(tǒng)主要由初級線圈和次級線圈兩個線圈組成，通過給初級線圈通以一定頻率的交流電，由于電磁感應的作用，在次級線圈中會產(chǎn)生一定的電流，因此能量就從傳輸端轉(zhuǎn)移到了接收端。它的優(yōu)點是能量效率較高、技術簡單，缺點傳輸距離短、使用位置相對固定。
②磁場共振
磁場共振式無線充電需要將能量發(fā)送裝置和能量接收裝置中的兩個線圈作為共振器，由小電容并聯(lián)或串聯(lián)而成的大電感線圈組成，通過共振效應進行能量傳輸，并且這兩個裝置需調(diào)整到相同頻率。相比于電磁感應，磁共振無線充電的傳輸距離更長、供電效率更高，并且支持一對多的供電方式。
③無線電波輸電
該技術是將電磁波轉(zhuǎn)換為電流，再通過電路傳輸電流進行充電。無線電波輸電系統(tǒng)主要由微波發(fā)射裝置和微波接收裝置組成。微波發(fā)射裝置發(fā)射無線電波，微波接收裝置捕捉無線電波能量，并隨負載做出調(diào)整，得到穩(wěn)定的直流電。它具有體積小、發(fā)熱低和高效率的優(yōu)勢，缺點在于開發(fā)和支持者較少，不利于普及。
④電場耦合
電場耦合技術將電能以微波的形式沿垂直方向耦合兩組非對稱偶極子而產(chǎn)生電力，通過無線傳送，發(fā)射到遠端的接收天線，然后通過整流、調(diào)制等處理后使用，雖然這種方式能效很低，但使用最為方便。
3、無線充電基本結(jié)構(gòu)
(Ⅰ)左側(cè)為TX，也就是發(fā)射端，對應產(chǎn)品就是無線充電發(fā)射器。
(Ⅱ)右側(cè)為Rx，也就是接收端，對應產(chǎn)品就是帶無線充電功能的手機等。
(Ⅲ)TX端：MCU，功率全橋，以及由電感和電容組成的LC諧振Tank，其中電感就是發(fā)射端線圈。
(Ⅳ)RX端：MCU，整流橋，LDO，Charger芯片，電池，以及LC諧振Tank，其中電感就是接收端線圈。
4、無線充電圓缺點
①無線充電圓點
相比于傳統(tǒng)的有線充電，無線充電具有 防水性強、避免接線口磨損、操作便捷、減少可視線的雜亂狀態(tài) 等優(yōu)勢。用戶不需要經(jīng)歷插入、拔取數(shù)據(jù)線這樣繁瑣的環(huán)節(jié)便可以在自由度更高的場景下實現(xiàn)設備的快速充電。此外，由于不同品牌的電子產(chǎn)品之間存在充電數(shù)據(jù)線互不通用的情況，無線充電模式可以有效解決充電適配的問題，避免了數(shù)據(jù)線的大量損耗和浪費，相對來說是一種比較環(huán)保的充電方式。
②無線充電缺點
(Ⅰ)充電效率問題：單純從效率數(shù)值角度來看，無線充電的充電效率峰值一般在 90%左右，而插入式充電充電效率可達 95%。但在實際應用中，我們認為 5 個百分 點的效率差異在充電時間上的用戶體驗相差無幾。
(Ⅱ)無統(tǒng)一技術標準：目前全球無線電能傳輸技術保準包括三個：WPC、PMA 和 A4WP。但這三大標準僅限于小功率的移動終端充電，面向大功率的電動汽車無線 電能傳輸技術國際標準尚未確立。
(Ⅲ)部分消費者對于電磁輻射存在一定的擔憂：無線充電技術以電磁波的形式 進行能量傳輸，可能會造成終端用戶對于電磁輻射安全的憂慮。事實上，美國 Evatran 公司已經(jīng)通過了美國較為嚴苛的 ETL 商用認證，在人員安全性方面已經(jīng)達 到了安全性要求。
5、無線充電行業(yè)標準
①Q(mào)i標準
Qi標準是全球首個推動無線充電技術的標準化組織——無線充電聯(lián)盟(WirelessPowerConsortium，簡稱WPC)推出的無線充電技術標準，WPC組織的Qi標準是目前市場上最受歡迎的無線充電標準，也是市場上參與企業(yè)和支持產(chǎn)品種類最多的標準，主要參與企業(yè)包括蘋果、三星、博通、高通、NXP、IDT、MTK、TI、TDK等國際主流終端和芯片廠商。
②PMA標準
PMA(PowerMattersAlliance)標準是由DuracellPowermat公司發(fā)起的，目前已經(jīng)有AT&T、Google和星巴克三家公司加盟了PMA聯(lián)盟。PMA聯(lián)盟致力于為符合IEEE協(xié)會標準的手機和電子設備，打造無線供電標準，在無線充電領域中具有領導地位。
③A4WP標準
A4WP(AllianceforWirelessPower)標準由美國高通公司、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EverWinIndustries、GillIndustries、PeikerAcustic和SKTelecom等成員，目標是為包括便攜式電子產(chǎn)品和電動汽車等在內(nèi)的電子產(chǎn)品無線充電設備設立技術標準和行業(yè)對話機制。2015年6月，PMA和A4WP兩大聯(lián)盟合并為AFA組織之后，AFA同時具備PMA的感應式標準和A4WP的諧振式無線充電標準。
④iNPOFi標準
iNPOFi(InvisiblePowerField)是由中國大連硅展公司在CES2013上展出的系列無線充電產(chǎn)品，并形成了自己的一套技術標準，目前可以支持當下兩大主流手機陣營，即蘋果iPhone和三星Galaxy系列。
6、無線充電發(fā)展歷程
19 世紀 90 年代，尼古拉·特斯拉認為可以用特斯拉線圈實現(xiàn)無線供電，但實驗沒有成功;
1978 年，美國發(fā)明家約翰·喬治·博格爾開始嘗試給電動汽車進行無線充電;
1989 年，日本八電子提出了與 WiTricity 的磁耦合諧振原理完全相同的電路;
1993 年，日本大福公司實現(xiàn)了世界上第一起非接觸式供電和輸送系統(tǒng)。其理論基礎來自奧克蘭大學約翰·博伊斯的理論;
1994 年，村田制造公司的開發(fā)商宣布「磁耦合諧振技術」。2006 年 11 月，麻省理工學院(MIT)的馬林·索爾賈?？顺晒α?2 米傳輸實驗;
2009 年 1 月，WiPower 公司制定磁共振標準「A4WP」，支持高達 50W 的功率傳輸，距離可達 5 厘米，功率傳輸頻率為 6.78 MHz;
2010 年 7 月，無線電力聯(lián)盟(WPC)制定磁感應標準「Qi」。制定了 5W 或更小的移動終端的標準;
2012 年 1 月，IEEE 發(fā)布根據(jù) IEEE 標準協(xié)會(IEEE-SA)的 PMA 磁感應標準，行業(yè)組成電力事務聯(lián)盟(PMA)。該標準與 Qi 相似，主要建置一套安全，節(jié)能的感應電源標準，并進行智能電源管理。2015 年 9 月，A4WP 與 PMA 無線充電組織合并成 AirFuel Alliance，推動統(tǒng)一無線充電標準;
2019 年 2 月，集成了 WiTricity 技術與 Qualcomm Halo(來自奧克蘭大學的 Halo IPT)技術。
二、無線充電產(chǎn)業(yè)鏈分析
1、無線充電上游產(chǎn)業(yè)鏈主要結(jié)構(gòu)分析
無線充電上游產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)可分為兩部分，分別是接收端和發(fā)射端，發(fā)射端包括：芯片、振蕩器、功率放大器、線圈、PCB、被動器件、電子變壓器、結(jié)構(gòu)件等，接收端又可以分成芯片和模組兩個大部分。無線充電設備在發(fā)射和接收端各有一個線圈，發(fā)射端線圈連接有線電源產(chǎn)生電磁信號，接收端線圈感應發(fā)送端的電磁信號從而產(chǎn)生電流給電池充電。
①電源芯片：多?；l(fā)展成為趨勢
無線充電設備的電源管理芯片主要包含發(fā)射端Tx芯片和接收端Rx芯片，Tx芯片負責將輸入電源按照特定頻段的無線電信號(Qi、PMA、A4WP均規(guī)定了不同的頻段)發(fā)送給對方，Rx芯片負責將無線電信號轉(zhuǎn)換為電能，從而完成充電過程。目前在電源芯片市場上，IDT公司已經(jīng)能夠提供基于Qi、PMA、雙模(Qi+PMA)和Airfuel等多種標準的解決方案;TI公司最初主要是基于Qi標準，目前已經(jīng)能夠支持Qi1.2標準，同時也提供WPC協(xié)議的發(fā)射端和接收端以及PMA的接收端方案;MTK則針對WPC的Qi標準和Airfuel的Rezence標準都有相應的解決方案。
②傳輸線圈：充電功率日益提升
充電線圈是無線充電發(fā)射端與接收端溝通的橋梁，目前主流線圈包括銅線密繞線圈、FPC線圈和扁平線圈三種，其中銅線密繞線圈在充電功率、線圈損耗等方面具有優(yōu)勢。發(fā)射端線圈的層數(shù)有單層和多層之分，線圈又有單線圈和多線圈之分，通過是采用磁吸的方案提高對準精度，再通過增大線全尺寸和數(shù)量來提高無線充電的覆蓋范圍。傳輸線圈主要有FPC和銅線繞線兩種方案，F(xiàn)PC方案相對更薄、尺寸更小，但是功率低。銅線繞線方案尺寸大一些，成本相對較高，但可以實現(xiàn)更高的功率，達到更高的充電效率，現(xiàn)已成為市場上主流的線圈設計方案。
隨著物聯(lián)網(wǎng)、可穿戴和便攜式設備的發(fā)展，人們對于智能電子產(chǎn)品的依賴性越來越高。然而雜亂的充電線時常會讓消費者感到頭疼，頻繁插拔線材對充電接口也會造成一定損傷，于是人們開始尋求新的充電方式來改變這一狀況。當下，越來越多的電子設備開始采用無線充電技術。
日前，小米十周年發(fā)布會上發(fā)布了小米10“超大杯”系列，將無線充電的功率提升至50W，理論上通過無線充電花40分鐘即可將手機電量充滿。同時，小米還推出了兩款無線充電配件產(chǎn)品，以配合手機的使用需求。利用無線充電技術強勢吸引眼球的并非小米一家，在今年華為、三星等發(fā)布的新品中，也能不斷看到無線充電技術的身影。
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