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多元应用兴起 无线充电市场加速爆发

2017/2/8 3:46:55      点击:

智能手机与穿戴式产品将加速无线充电市场成长。因受限于成本、标准规格等因素影响,无线充电导入终端产品情况不如预期。然而,随着新一代智能手机规格发布及穿戴式产品成长飞速,无线充电有望搭上这波浪潮,未来市场可望加速爆发。

今年才推出iPhone 7,有关iPhone 8的讨论就随之而来。十周年版的iPhone 8在设计上将如何力求创新,也为各界所乐道。其中,传闻已久、内建无线充电的功能虽已不是第一次出现,但随着苹果逐步简化孔线的设计趋势,iPhone 8导入无线充电功能似乎不无可能。

无线充电导入手机市场限制重重

剪掉电子设备的电源线,一直被认为是一件很「酷」的事,但为何出货排名前十名的手机业者中,只有三星(Samsung)将无线充电置入高阶手机中呢?其主要原因包含:

1.置入成本高:目前若要加入无线充电功能,手机中的接收端(RX)须增加3∼5美元,而发射端(TX)须增加8∼12美元,确实对手机业者造成不少的压力。

2.发热问题:无线充电因为效率较差,一般转换率于70∼75%,剩余消失的能源,会转换成热能,而一些手机由于较易发热,造成消费者负面评价。

3.对位问题:理想中的无线充电应该像Wi-Fi一样,当消费者进入这个空间后,就应该可以收到能量;但以目前的技术,皆须要放在某一个小小的平面上,且对不准就无法充电。

4.无线充电不能用于金属机壳中:目前高阶手机仍以使用金属机壳为主流,然而因为磁感应的特性,导致金属机壳无法使用此功能;磁共振虽号称可破解此问题,但目前尚未有产品量产。

5.专利及权利金问题:各家厂商于近年不断地申请无线充电相关的专利,看似风平浪静,底下却是暗潮汹涌,等待出货量暴增后,成为手里的筹码。目前WPC对外宣布,RX没有专利及权利金问题,而部分IC供货商,如恩智浦(NXP)/德州仪器(TI),宣布出货中的IC皆有支付权利金给Fulton;AFA则是生产厂须支付权利金给方案商(如Qualcomm、WiTricity)

6.联盟宣传不足:联盟靠收取会员年费来支持营运,然而光是支付各大展览,以及基本营运开销已相当吃紧,更别提花大笔金钱来宣传联盟品牌给终端消费者。另外联盟Logo遭到仿冒问题严重,并没有专门的人来处理,让市场上充斥着不良或是有瑕疵的产品,造成消费者对于无线充电的使用经验不良,无形也影响了无线充电的发展。

7.两大阵营:有竞争固然是好事,但是双方阵营开始相互的攻击对方,让手机业者对于两阵营所提的技术疑虑皆有所顾忌,恶性循环下,干脆先把无线充电功能从手机里抽掉。

磁感应/磁共振为无线充电两大主流技术

客观地来说,过去几年中,对于无线充电功能踌躇观望的厂商其实不止苹果一家。许多业者也都推出试验性的机种,来供内部评估,却由于上述几点,而胎死腹中,其中缺乏统一的标准被认为是最大的制约因素。目前无线充电市场上商用程度比较高的技术方案共两种:磁感应与磁共振,也因此发展出两大标准阵营。

磁感应技术顾名思义,是利用电磁感应的原理,从初级线圈中的AC电流产生磁场,并通过磁场在临近的次级线圈中形成感应电流,由此完成能量的「隔空」传递。支持此一技术的阵营是WPC(Wireless Power ConsorTIum),WPC所推出的Qi标准近年也取得了不俗的商用推广成绩。由于磁感应技术充电时,初、次级线圈间需要尽可能靠近贴合,充电距离短,所以也被称为「紧耦合」的无线充电技术。该技术优点很明显,包括能量传输效率高、系统简单,但由于充电时装置摆放空间自由度受限,且一个供电基座仅能供一个装置充电,所以灵活性与用户体验一直是跨不过去的门坎。

磁共振无线充电的技术,是将充电端和受电端做成振动频率相同的谐振电路,当一个电路通电并振动时,另一个电路会共振并产生电流。

由于产生共振的两个电路在空间距离上可以更远,所以磁共振技术也被定义为「松耦合」的无线充电方式。AirFuel Alliance是这一技术的拥护者,这个业界组织是由无线充电领域的两个标准组织A4WP(Alliance for Wireless Power)与PMA(Power Matters Alliance)在2015年6月合并而成的,双方的共识就是继续推动A4WP的Rezence磁共振标准。

和磁感应技术相比,「松耦合」的磁共振技术优点是充电距离远(垂直距离可达50mm),几乎能够通过任何物体充电,可以一次为多个装置充电,且充电装置的表面可为金属材质,显然更能让用户有「随心所欲」的感觉。当然,由于充电线圈之间的距离较远,电磁能量的耗散会比较多,效率不占优势,且在电磁干扰EMI敏感的场合应用会受限,但最重要的是商品价格为磁感应的2∼4倍。



多元应用兴起 无线充电市场加速爆发

多年来两大无线技术充电阵营在市场上互有攻守,但毕竟两个技术采用不同的协议,无法一起工作,这就给产品的开发者的选择带来了限制。在充电基座的设计上,有人考虑将两个技术都汇集进去,以兼容不同的受电装置,但这势必导致成本增加。

好消息是,数据显示无线充电市场从2015年起正在进入快速发展的轨道(图1),根据IHS的预测,到2020年,全球无线充电市场的装置数量将达到十八亿台,将是2015年的10倍,预估到2025年,无线充电接收端与发送端装置的总出货量更将逼近二十八亿台。其中,我们观察到几个趋势

图1 IHS预测2015年之后无线充电市场将进入快速发展阶段。

1.主要市场来自于手机,但新一代的无线充电将支持快充,换言之其传输功率必须是10W以上。

2.穿戴式产品与防水型产品,更适合无线充电。

3.车用市场的高成长,车内的内建发射端已成为高阶车款的标准配备。

4.PC/Notebooks需求40W~60W将于2017年起飞。

5.结合IoT互联网,让商家及公共环境同意安装发射器。

10年前,当无线网络刚推出的时候,大家还是喜欢有线,因为传输速度快,联机质量也相当好。不过现在大家已经不能没有无线网络,而无线充电就好比10年前的无线网络,还有一段路要走,但已经渐渐地见到光明,相信2017年将会是一个爆发性成长的一年,无线充电的商机将无可限量

(本文作者任职于安富利)