无线充电报告1.pdf

1、无 线 充 电 应 用 报 告无 线 充 电 ， 又 叫 感 应 充 电 ， 是 利 用 电 磁 感 应 原 理 在 发 送 和 接 收 端 用 相 应 的 线 圈 来 发 送 和接 收 产 生 感 应 的 交 流 信 号 来 进 行 无 线 缆 的 充 电 的 一 项 技 术 。要 想 实 现 无 线 充 电 ， 必 需 要 两 个 部 分 ： 一 是 发 射 器 ， 与 电 源 连 接 ， 负 责 向 广 阔 空 间 发 射 电 能 ；二 是 接 收 器 ， 一 般 安 装 在 电 子 产 品 上 ， 用 以 接 受 电 能 。 目 前 市 场 上 主 流 无 线 充 电 路 线 有 电

2、磁感 应 方 式 、 磁 共 振 方 式 、 无 线 电 波 方 式 、 电 磁 耦 合 方 式 等 ， 最 常 用 的 是 电 磁 感 应 方 式 和 磁 共振 方 式 。过 去 ， 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 A4 WP， PMA 以 及拥 有 Qi 标 准 的 WPC。 在 三 大 阵 营 中 ， A4 WP 采 用 磁 共 振 技 术 ， WPC 和 PMA 采 用 磁 感 应 技 术 。WPC 推 出 的 Qi 标 准 于 2 0 0 8 年 成 立 ， 是 行 业 内 成 立 最 早 ， 用 户 和 会

3、 员 数 是 最 多 的 组 织 ， 处于 商 用 化 的 领 跑 地 位 。 PMA 和 A4 WP 均 是 2 0 1 2 年 成 立 的 ， 处 于 相 对 落 后 地 位 。2 0 1 5 年 ， A4 WP 与 PMA 在 宣 布 合 并 ， 并 更 名 为 AirFuel 联 盟 ， 联 手 力 拼 无 线 充 电 市 场 。 至 此 ，无 线 充 电 标 准 之 争 也 从 三 足 鼎 立 （ WPC、 A4 WP、 PMA） 格 局 演 变 为 两 强 争 霸 态 势 （ WPC、AirFuel） 。从 技 术 的 层 面 来 说 ， AirFuel 似 乎 要 比 Qi 更

4、出 色 一 些 ， 因 为 它 的 充 电 距 离 更 远 ， 穿 透 性 更 强 ，同 时 它 的 充 电 效 率 也 更 高 。 但 是 ， 目 前 支 持 Qi 无 线 充 电 标 准 的 智 能 手 机 则 比 AirFuel 要 多一 些 ， 同 时 支 持 这 两 种 充 电 标 准 的 智 能 手 机 制 造 商 并 不 多 ， 比 如 大 名 鼎 鼎 的 三 星 。主 流 充 电 的 方 式 对 比 充 电 参 数 磁 感 应 （ MI） 磁 振 （ MR）组 织 WPC 和 PMA（ 现 AirFuel 联盟 的 成 员 ） A4WP（ 现 AirFuel 联 盟 的 成 员

5、 ）距 离 在 2 毫 米 -5 毫 米 之 间 英 寸 级 别 的 距 离频 率 100-205kHz 6.78MHz 固 定 共 振 频 率 ， 穿 透 性 更 强 ， 可 穿 透金 属效 率 70%-75%， 1 5 W 的 效 率 达 到8 0 %以 上 最 高 不 到 5 0 %。从 技 术 上 看 ， 无 线 充 电 经 历 了 5 W、 9 W、 1 5 W 几 个 功 率 的 突 破 ， 并 且 形 成 了 成 熟 的 方 案 。从 标 准 上 看 ， A4 WP 与 PMA 的 合 并 ， 一 定 程 度 上 解 决 了 标 准 混 乱 的 现 象 ， 有 利 于 行 业 的

6、 发展 。 从 市 场 接 受 度 来 看 ， Apple Watch、 Galaxy S6 /edge、 Galaxy S7 /edge 采 用 无 线 充 电 方 案 ，国 内 的 厂 商 也 纷 纷 采 用 无 线 充 电 方 式 ， 市 场 接 受 度 正 大 幅 提 升 。智 能 手 表 ： 自 Apple Watch 采 用 无 线 充 电 方 案 后 ， 主 流 厂 商 的 智 能 手 表 都 采 用 无 线 充 电的 方 式 ， Moto 3 6 0 、 三 星 Orbis、 华 为 Watch 均 是 如 此 。 无 线 充 电 可 以 使 得 智 能 手 表 无 外 部接

7、口 ， 有 利 于 智 能 手 表 的 美 观 性 和 密 封 性 ， 将 是 智 能 手 表 的 充 电 方 式 的 首 选 。智 能 手 机 ： 三 星 是 智 能 手 机 应 用 无 线 充 电 的 代 表 ， 三 星 最 近 几 代 的 Galaxy S/edge、 GalaxyNote 智 能 手 机 都 整 合 了 无 线 充 电 功 能 ， 成 为 三 星 智 能 手 机 的 重 要 看 点 。 三 星 也 发 布 了 全 新系 列 的 显 示 器 产 品 （ SE3 7 0 ） ， 在 其 底 座 上 整 合 了 手 机 无 线 充 电 模 块 。 此 外 ， 索 尼 Xper

8、ia Z4 v、谷 歌 Nexus 6 、 摩 托 罗 拉 Droid Turbo、 诺 基 亚 Lumia 9 3 0 、 YotaPhone 2 、 OPPO Find 9 均 采 用了 无 线 充 电 功 能 ， 未 来 ， 苹 果 、 华 为 、 小 米 等 更 多 的 主 流 手 机 厂 商 都 有 望 搭 载 无 线 充 电 功 能 。电 动 车 ： 相 比 于 普 通 充 电 桩 ， 无 线 充 电 具 有 安 全 性 高 、 风 雨 天 气 影 响 小 、 无 需 电 头 拔 插 、节 省 道 路 空 间 等 特 点 ， 正 成 为 电 动 车 充 电 的 重 要 方 式 。

9、从 国 外 车 企 来 看 ， 特 斯 拉 、 沃 尔 沃 、奥 迪 、 宝 马 、 奔 驰 等 传 统 汽 车 都 已 经 开 始 研 发 或 测 试 旗 下 电 动 车 的 无 线 充 电 系 统 。 国 内 的 中兴 通 讯 在 无 线 充 电 领 域 已 经 耕 耘 多 年 ， 实 现 了 从 “金 属 介 质 接 触 导 电 ”向 “电 磁 感 应 非 接 触 无线 输 电 ”转 变 ， 充 电 过 程 简 单 ， 可 靠 性 高 ， 维 护 成 本 低 。 为 了 规 范 电 动 车 无 线 充 电 行 业 的 发展 ， 国 际 自 动 机 工 程 师 学 会 （ SAE Inte

10、rnational） 于 2 0 1 6 年 5 月 发 布 了 混 插 式 以 及 全 电 动 汽车 无 线 充 电 技 术 的 行 业 标 准 ， 这 是 电 动 汽 车 无 线 充 电 方 面 的 第 一 个 行 业 标 准 ， 意 义 非 凡 。在 消 费 电 子 领 域 ， 智 能 手 机 是 最 重 要 的 无 线 充 电 应 用 产 品 ， 其 需 求 是 接 收 端 量 更 大 ， 接 收与 发 送 端 比 例 大 概 会 在 3 :1 。 根 据 HIS 统 计 数 据 ， 2 0 1 5 年 无 线 充 电 接 收 器 市 场 的 全 球 出 货 量达 到 1 .4 4 亿

11、 台 ， 比 前 一 年 同 期 成 长 超 过 1 6 0 %， 整 合 式 接 收 器 市 场 日 益 冲 击 着 主 流 设 备 市 场 。预 计 2 0 2 0 年 的 全 年 出 货 量 将 达 到 1 0 亿 台 ， 2 0 2 5 年 将 达 到 2 0 亿 台 。 智 能 手 机 是 整 体 出 货 量的 主 力 ， 在 今 年 的 出 货 的 智 能 手 机 中 ， 预 计 有 1 0 %将 配 备 无 线 充 电 技 术 。在 电 动 车 无 线 充 电 领 域 ， 据 前 瞻 产 业 研 究 院 预 计 ， 我 国 到 2 0 2 0 年 ， 纯 电 动 汽 车 和 插

12、电 式 混合 动 力 汽 车 生 产 能 力 达 2 0 0 万 辆 、 累 计 产 销 量 超 过 5 0 0 万 辆 。 假 设 充 电 设 施 与 电 动 汽 车 按 1 ：2 的 比 例 来 建 设 ， 而 无 线 充 电 技 术 渗 透 率 为 5 0 %。 预 计 至 2 0 2 0 年 ， 我 国 无 线 充 电 的 市 场 规模 将 达 到 数 百 亿 规 模 。除 了 消 费 电 子 和 电 动 车 领 域 外 ， 无 线 充 电 可 以 用 于 诸 多 可 以 想 象 得 到 和 想 象 不 到 的 领 域 。无 线 充 电 已 经 成 熟 应 用 的 领 域 有 ： 低

13、功 率 低 能 耗 的 电 子 通 信 产 品 与 办 公 产 品 ， 如 手 机 、 掌 上电 脑 等 ， 以 及 家 具 产 品 和 低 能 耗 的 家 电 。 无 线 充 电 正 在 努 力 切 入 的 领 域 有 ： 交 通 工 具 ， 如 电动 车 、 动 车 组 等 。 无 线 充 电 未 来 切 入 的 领 域 有 ： 空 间 站 ， 卫 星 、 军 舰 和 航 母 等 。 足 以 可 见 无线 充 电 广 阔 的 市 场 空 间 。电 源 芯 片 ： 壁 垒 高 ， 国 外 巨 头 垄 断 。 无 线 充 电 模 组 主 要 包 括 无 线 充 电 接 收 器 (Rx)晶 片

14、和 无线 充 电 发 射 器 （ Tx） 晶 片 ， 它 们 对 芯 片 大 小 、 精 度 控 制 和 稳 定 性 都 有 很 高 要 求 。 目 前 只 有 包括 高 通 、 TI、 英 特 尔 、 IDT、 等 在 内 的 传 统 IC 巨 头 推 出 了 商 业 化 的 芯 片 方 案 ， 国 内 企 业 在 技术 实 力 上 目 前 还 难 以 开 发 出 能 够 与 之 竞 争 的 产 品 。磁 性 材 料 ： 无 线 充 电 涉 及 NdFeB 永 磁 体 、 NiZn 铁 氧 体 薄 磁 片 、 MnZn 铁 氧 体 薄 磁 片 、 柔性 铁 氧 体 磁 片 等 磁 性 材 料

15、 。 用 软 磁 铁 氧 体 材 料 制 作 的 各 种 隔 磁 片 作 为 无 线 充 电 技 术 的 主 要 部件 ， 在 无 线 充 电 设 备 中 起 增 高 感 应 磁 场 和 屏 蔽 线 圈 干 扰 的 作 用 。 无 线 充 电 器 对 软 磁 铁 氧 体 材料 性 能 和 产 品 尺 寸 、 可 靠 性 等 要 求 较 高 ， 接 收 端 对 其 要 求 更 高 。 目 前 TDK、 村 田 等 国 际 巨 头在 这 一 领 域 占 据 优 势 ， 国 内 的 微 航 是 万 利 达 ， 联 想 的 无 线 充 电 模 块 的 间 接 供 应 商 ， 软 磁 技 术实 力 突

16、出 。 微 航 的 电 感 材 料 可 用 于 无 线 充 电 领 域 ， 并 可 量 产 无 线 充 电 线 圈 。 此 外 ， 微 航 磁 电自 主 研 发 的 磁 性 材 料 ， 其 生 产 的 无 线 充 电 发 射 及 接 受 线 圈 中 的 磁 性 元 件 可 以 应 用 于 各 种 小 功率 的 无 线 充 电 电 子 设 备 。传 输 线 圈 ： 无 线 充 电 传 输 线 圈 的 设 计 和 制 造 与 无 线 充 电 效 率 密 切 相 关 ， 线 圈 的 设 计 需 要 上 下游 的 密 切 配 合 ， 并 且 具 有 很 高 的 客 户 定 制 化 特 征 。 主 要

17、的 进 入 壁 垒 在 于 厂 商 的 精 密 加 工 水 平以 及 与 上 下 游 的 衔 接 能 力 。 微 航 在 传 输 线 圈 做 好 了 充 足 的 准 备 。模 组 制 造 ： 壁 垒 低 ， 国 内 厂 商 能 够 快 速 切 入 。 无 线 充 电 模 组 的 封 装 制 造 环 节 的 进 入 壁 垒相 对 较 低 ， 与 其 它 中 高 端 消 费 电 子 器 件 模 组 的 分 装 制 造 工 艺 差 别 很 小 ， 主 要 由 国 内 零 组 件 厂商 参 与 。东 芝 5 .5 W 产 品 采 用 进 口 芯 片 设 计 ， 发 热 量 低 至 4 5 以 内 ，

18、效 率 可 达 7 7 %， 模块 化 设 计 ， 尺 寸 小 ， 输 出 可 以 达 5 .5 W(5 V/1 .1 A)。功 能 特 点 ： 全 桥 式 整 流 电 路 5 V 输 出 ， 最 大 输 出 电 流 : 1 .1 A 符 合 Qi v1 .1 功 率 标 准异 物 检 测 （ FOD） 功 能 供 电 选 择 器 用 外 部 负 载 开 关 驱 动 器 电 流 驱 动 型 启 动 功 能 欠 压 锁 定 （ UVLO） /过 压 检 测 （ OVLO） 功 能 热 关 机 功 能 （ TSD）电 气 参 数 ：测 试 数 据 ：选 项参 数 输 入 电 压（ V） 输 入 电

19、 流（ MA） 输 出 电 压（ V） 输 出 电 流（ MA） 功 率 （ W） 效 率 （ ） 距 离 （ mm）测 试 结 果 5.1 650 4.94 500 2.5 75 35.1 760 4.92 600 3.0 77 35.1 900 4.91 700 3.4 74 35.1 1.04 4.91 800 3.9 73 35.1 1.18 4.90 900 4.4 73 35.1 1.33 4.89 1000 4.9 72 35.1 1.46 4.87 1100 5.4 72 3测 试 工 具 负 载 仪 /直 流 稳 压 源 /无 线 充 电 效 率 仪测 试 条 件 ：1 .发 射 板 为 微 航 GQ1 5 8 1 1 2 ， 接 收 模 块 高 效 率 接 收 模 块 。2 .使 用 负 载 仪 ， 稳 压 电 源 ， 无 线 充 电 效 率 仪 。3 .发 射 线 圈 和 接 收 线 圈 之 间 放 置 3 mm 的 亚 克 力 板