出行洞察：应用于工业领域的无线充电技术

本期报告重点

• 导论
  

• 无线充电技术市场概览

• 技术评估

• 市场驱动

• 产业链

• 产业总结

应用于工业领域的无线充电技术有三种主要的技术路径，分别为电磁感应、磁共振和无线电波，三种技术均已出现5年左右，目前正是此类技术从实验室、研究院走向商业应用的关键时期。无线充电技术领域的发展取决于协议和标准的制定、对健康的风险评估、无线电波技术的价格和自动驾驶技术的普及四大决定性因素。应用于工业领域的无线充电价值链核心围绕芯片生产能力、原材料供应、方案设计参数三个点展开。

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 无线充电技术市场概览

▎市场分类

国际市场研究机构Markets and Markets日前发布报告称，2021年全球无线充电市场规模预计将达到45亿美元，到2026年，这一数据有望增至134亿美元，期间年复合增长率高达24.6%。促进这一市场快速增长的主要因素包括消费类电子产品中无线技术的日益普及，电动汽车的销售量增加以及为多个设备充电的能力。无线充电按市场价值可以拆分为三块：消费电子、汽车行业和工业。

消费电子（占比36%）：市面上有超过155款手机和多款智能手表、TWS耳机具备无线充电功能，它们均为支持小功率无线充电的消费电子类产品。

汽车行业（占比29%）：奥迪、宝马、奔驰、沃尔沃、丰田等车厂以及高通等通信公司都在研发该类技术。其中，奥迪的无线充电技术方案主要针对传输过程中效率流失的问题；宝马与奔驰合作研发的无线充电技术已经应用到了宝马i8车系上；沃尔沃也已经完成了电动汽车车载无线充电系统测试。

工业（占比17%）：航空军工占比10%，医疗占比8%。

无线充电领域有两大联盟，分别为WPC和Airfuel联盟，它们的区别如下。

▎不同技术路径对应不同领域的市场

02

 技术评估

 ▎技术核心挑战：健康&价格

健康：电磁辐射是引起DNA损伤的主要因素。电磁辐射可分为电离辐射和非电离辐射，两种辐射都能通过不同的方式造成DNA化学键断裂，而DNA的损伤与肿瘤、遗传性疾病、衰老、免疫性疾病的发生密切相关。以毫米波段典型的60G频率来计算，功率密度上限为8W/㎡，即0.8毫瓦/平方厘米。假设一个10厘米x20厘米大的手机的面积完美利用为例，200平方厘米的面积的功率上限值为160毫瓦，即0.16瓦，超过目前规定标准。

价格：小米-无线充电手机，尚处demo阶段，价格昂贵，效率不高；Guru-家居无线充电设备，尚未有落地案例；无线充电公路，还处于研究院研究阶段，尚未有落地案例。

 ▎无线与有线的技术对比

• 工业领域：

无线的好处（有线的缺点）：

1. 有线充电金属贴片表面接触进行充电，长时间使用，金属贴片磨损氧化，有漏电、打火等安全隐患。

2. 节省人力、场地、时间成本，提高工厂运作效率

3. 配套自动驾驶应用，未来发展空间广阔

有线的好处（无线的缺点）：

1. 需替换现有充电插口

2. 线圈初装成本

• 汽车充电领域：

无线的好处（有线的缺点）：

1. 配套自动驾驶应用，未来发展空间广阔

2. 提升充电便捷度

3. 动态充电的普及将省去整个充电过程

有线的好处（无线的缺点）：

1. 目前仍以手动驾驶为主，为了对准线圈完成充电对司机驾驶难度极大

2. 缺少统一标准

3. 电磁辐射的健康影响

03

 市场驱动

▎消费电子领域

消费电子领域目前占比36%。需求充电功率要求低，需要兼容的种类多；主要应用于手机、耳机、平板电脑、可穿戴设备中；目标客户为消费电子厂商，商超餐厅等应用场景。全球手机出货量自 2015 年见顶后，整体出货量呈现缓慢下滑态势，由于ASP（平均售价）保持增长，因此全球手机市场规模仍保持增长。2019 年，全球手机出货量为 18.02亿部，市场规模为 5021亿美元。预计2020年全球手机出货量为17.76亿部，出货金额为5690亿美元。消费电子行业趋于饱和，且具有创新周期短、产品迭代快的特征，市场竞争激烈。

不同消费电子的市场规模

▎汽车领域

汽车领域目前占比29%。需求充电功率更大，对充电效率有一定要求主要应用于新能源汽车、电动自行车中；目标客户为新能源汽车厂商，停车服务、可移动充电等应用场景。2025年我国新能源汽车销量有望突破500万。整体而言，我国新能源汽车行业仍处于发展初期，发展潜力巨大。到2025年我国新能源汽车销量有望达到530万辆，届时新能源汽车保有量将在2000万左右。

新能源汽车占汽车销量比例变化

▎工业

工业领域目前占比17%。需求充电功率更大，占地面积小；主要应用于可移动工业机器人、服务机器人中等；目标客户为工业机器人厂商，工厂、园区、码头、物流及商场等应用场景。根据数据统计，针对8A、20A、120A 产品分别对应的家用消费机器人（如：扫地机器人、家庭陪伴机器人等），公共商用服务机器人（如：巡检、仓储、 服务机器人等），工业机器人（如：叉车、搬运机器人等），在2019年销量为483.4 万台、267万台、75.34万台， 其平均增长率为28.35%。若保持各自增速，预计2023年智能机器人销售总量将达到1805.61万台。2019年亚洲专业服务机器。

不同工业应用销量（万台）

▎目前、未来趋势分析

目前：

短期市场的机会主要来源于移动终端的渗透率提升。同时也可以教育市场无线充电的应用。

在苹果、华为、三星的带动下，智能手机市场在旗舰机型中无线充电功能有望成为标配，包括苹果的 AirPower 的上市以及反向充电功能的应用品牌增加，都有望成为资本市场关注提升的催化因素。作为标杆市场，通过消费电子从有线充电转向无线充电的发展，可以参考得出工业及汽车行业中无线充电的应用同理也需要头部大厂带动制定行业标准。

未来：

中期市场的机会主要来源于新能源汽车的应用拓展。续航里程和充电体验的提升在新能源汽车市场拓展的过程中有着重要的影响作用，目前宝马已经有无线充电的汽车及充电器推出。2020年我国充电桩数量约140万个，全部替换即140亿，而行业未来仍处于发展初期。无线充电的长期应用前景来源于智能工业、物联网产品的渗透。

1. 近年来，我国劳动年龄人口持续下滑

2. 制造业用工成本逐渐增加，目前远高于东南亚、南亚、南美部分国家，差距在进一步扩大

3. 大学录取率及工厂工人平均年龄问题

4. 自动驾驶技术+无线充电技术=工厂全流程自动化

04

 产业链

▎无线充电组成

电磁感应和磁共振两这种无线充电技术虽然物理机制不同，但技术内容和价值链非常相似，都由逆变器、 整流器、驱动器、降压转换器和线圈组成，大多数业内厂商都在同时开发这两种技术的产品。

发射端与电源连接负责发射电能,国内厂商性价比优势明显：发射端芯片部分，国内外参与的厂商众多。一线厂商更看重定频、FOD异物检测功能和快充等性能，以国外芯片厂商为主，主要有IDT、TI、ST、ADI、高通、博通、东芝、NXP/Freescale、安森美等企业为代表。国内厂商的产品性价比优势明显，在发射端芯片市场上有较高的占有率，主要以中兴通讯、劲芯微电子、上海新捷、易冲无线等企业为代表。

接收端技术壁垒高，国际企业占优势：无线充电领域接收端的芯片与系统集成设计的利润较高，各占充电产业链三成的利润，同时其技术壁垒也较高。接收端对芯片的大小、控制和稳定性有很高要求，主要以IDT、高通、博通、ST、易冲无线、罗姆半导体为代表，接收端芯片主要客户为手机终端。系统集成方面需要手机系统设计积累，主要以IDT、三星、苹果、易冲无线等企业为代表。

▎产业链组成

方案设计和电源芯片环节特征:

1. 技术壁垒高、利润高，对芯片大小、控制和稳定性都有很高要求。

2. 占据产业链价值量约 60%。

3. 主要被高通、TI、博通等国外企业垄断所垄断，国内企业中兴通讯、信维通信以及全志科技等技术也在逐渐进步。

磁性材料和传输线圈环节特征:

1.技术壁垒中等。高客户定制，需要精密加工水平，对材料也有要求。

2. 价值量占比约为 30%。

3. 中外厂商都参与其中。国内企业与国外企业争夺市场的趋势明显，国内企业信维通信、硕贝德、横店东磁等都具备较高的竞争力；

模组制造环节特征:

1. 技术壁垒和利润最低。

2.  占比约为 10%。

3. 主要涉及隔磁片、胶带、双面胶、点胶机等环节，国内企业占比优势更加明显，主要参与者为国内厂商，包括立讯精密、欣旺达、德赛电池等。

▎ 国内主要公司

国内主要公司情况

▎初创企业商业模式&应用案例

与车企、AGV大厂配合完成已有产品的无线充电系统改造

• 宝马：与WiTricity合作，此系统支持安装在私人车库，其功率为 3.2kW，3.5小时内可充满BMW530e iPerformance PHEV的电池。

• 三菱：三菱与IHI和WiTricity合作开发了一个易于部署的电动汽车无线充电系统，消除了对插头和电线的需求。据悉，WiTricity已经为市场带来了一个磁共振无线充电系统，在20厘米(8英寸)的距离内提供高达3.3千瓦的功率，效率超过90%。

• 嘉腾机器人: 与Xnergy合作，完成200万人民币订单。

• Balyo：法国AGV供应商

与物业、品牌合作，做场景中的服务机器人无线充电供应商

• Cetris：淡马锡旗下机场管理公司，安保机器人

• Chang-Yi：新加坡Chang Yi医院服务机器人

• 法国雪铁龙：将汽车产线自动化，采取Xnergy提供的无线充电服务改造场景中的服务机器人

• 英飞凌：产线自动化改造

无线充电模组上市供应商范例，信维通信的无线充电业务发展超预期，目前已是全球智能手机前五终端厂商的无线充电模组核心供应商。

核心竞争力：

从材料到工艺到产品一站式解决方案能力

中国大部分厂商还是偏加工和组装，材料和关键零部件需要向海外采购。而信维几乎所有产品（包括天线、无线充电、LCP、MIM）都是从材料端做起。

小规模集中业务

信维从06年到现在一直做“一站式泛射频”生意。起家是做天线的，到现在其业务还是主要与射频有关，包括天线、EMC/EMI、高速连接器产品。因此公司不需要特别大的固定资产投入。

05

  产业总结

▎工业领域无线充电价值链核心壁垒

芯片生产能力：目前国内初创企业极度依赖进口芯片，国内部分小厂可以完成部分要求较低的订单需求，但无法满足较远距离无线充电芯片的需求。

原材料供应：目前国内大型巨头包揽线圈、磁性材料和模组生产所需全部材料。虽然此区域价值链较低，但应用空间和市场巨大。

方案设计：主要决定因素：充电功率、电能利用效率、充电距离及价格。

▎产业决定性因素、潜在机会及风险

协议和标准的制定：目前仅有消费电子完成业内所有大厂的协议。一旦汽车和工业领域的通用协议通过，市场将迎来爆发式增长。

对健康的风险评估：目前对健康的风险未知。健康标准的制定将直接决定相关技术的应用领域与普及与否。

无线电波技术的价格：目前最为新颖且能够带来模式性改变的技术，但暂时价格极为昂贵，为通用技术的几十、上百倍。此项技术的生产成本能够左右未来的市场发展方向，乃至整体电气用品市场的发展方向。

自动驾驶：目前使用lidar的自动驾驶AGV可以做到误差为7cm左右的停靠，满足远距离无线充电需求自动驾驶技术AGV+无线充电的应用是工厂自动化完成的途径。

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