美國無線充電方案開發(fā)公司W(wǎng)ibotic的創(chuàng)始人曾公開喊話，未來無線充電的主要場景將不再會是手機(jī)、手表等小型電子設(shè)備，而會逐步走向機(jī)器人、無人機(jī)等中型、甚至大型的可移動電子設(shè)備。
2023年10月13日，特斯拉已經(jīng)以未公開的價(jià)格將其于2023年6月收購的無線充電初創(chuàng)公司W(wǎng)iferion出售給DIN導(dǎo)軌電源供應(yīng)商PULS，僅留下其研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并對外宣告將推出無線充電產(chǎn)品。
特斯拉的入局，讓“無線充電”這一概念再度掀起熱浪。
發(fā)展：從電子領(lǐng)域走向工業(yè)制造
無線充電即非接觸充電裝置，簡單來說是將電能轉(zhuǎn)化為可無線傳播的能量形式并發(fā)射出去，然后再在接收端將接收到的能量轉(zhuǎn)化為電能，從而實(shí)現(xiàn)電能的無線傳輸，并進(jìn)一步將電能存儲到電池內(nèi)實(shí)現(xiàn)充電。
無線充電技術(shù)的起源可以追溯到20世紀(jì)90年代初。當(dāng)時(shí)，無線電能傳輸（WPT）技術(shù)開始引起科研人員的關(guān)注。早期的WPT技術(shù)主要采用電磁感應(yīng)原理，通過近場耦合實(shí)現(xiàn)電能的高效傳輸。1994年，美國科研人員研發(fā)出一種基于電磁感應(yīng)原理的無線充電系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以將電能從電源傳輸?shù)诫娖髟O(shè)備。
進(jìn)入21世紀(jì)，無線充電技術(shù)得到了更廣泛的應(yīng)用和研究。2007年，美國一家公司推出了一款基于磁共振耦合原理的無線充電設(shè)備，該設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的無線充電。這一技術(shù)的出現(xiàn)引發(fā)了無線充電領(lǐng)域的熱潮，許多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)紛紛投入無線充電技術(shù)的研發(fā)。
隨著智能手機(jī)等移動設(shè)備的普及，無線充電技術(shù)逐漸成為這些設(shè)備的重要功能之一。2010年，美國蘋果公司推出了iPhone 4的無線充電配件，使得無線充電技術(shù)受到了更廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。
近年來，隨著無線充電技術(shù)不斷創(chuàng)新和發(fā)展，無線充電設(shè)備的傳輸距離、充電效率以及安全性等方面得到了顯著提升。同時(shí)，越來越多公司突破工業(yè)應(yīng)用技術(shù)壁壘，無線充電技術(shù)由電子行業(yè)和電動車領(lǐng)域延伸到工業(yè)制造領(lǐng)域，應(yīng)用到了小至倉儲機(jī)器人大至叉車的AGV/AMR領(lǐng)域。
在工業(yè)4.0背景下，全域物流和全場景無人化成為趨勢，AGV/AMR的充電方式也在不斷革新，以為AGV/AMR提供更強(qiáng)大的續(xù)航能力和更安全的電能補(bǔ)充。
相較于接觸式充電，無線充電即非接觸充電裝置，無需用電纜將車輛與供電系統(tǒng)連接，它拋棄了充電觸頭，充電器及用電的裝置都可以做到無導(dǎo)電接點(diǎn)外露。無線充電技術(shù)使充電端與AGV儲能系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)電氣隔離，從根本上消除直插式充電方法帶來的弊端，更加安全，適用性更廣。無線充電技術(shù)也逐漸成為AGV/AMR智能化升級的重點(diǎn)關(guān)注之一。
應(yīng)用：以靜態(tài)充電為主
目前無線充電主要有電磁感應(yīng)式(ICPT)、電磁共振式(ERPT)、無線電波式(MPT)、電場耦合式四種基本方式，分別適用于近程、中短程與遠(yuǎn)程電力傳送。其中，ICPT和ERPT在中等距離的傳輸效率較高，目前移動機(jī)器人的無線充電也大多基于這兩種技術(shù)進(jìn)行開發(fā)。
無線充電四種技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)對比
從移動機(jī)器人的無線充電方式來看，又分為靜態(tài)無線充電和動態(tài)無線充電。
靜態(tài)無線充電與傳統(tǒng)的接觸式充電一樣，需要在一定的時(shí)間前往固定的區(qū)域，在移動機(jī)器人停止過程中對機(jī)器人進(jìn)行充電，只是將傳統(tǒng)的充電方式中的雙板刷塊替換成封裝好的發(fā)射器、發(fā)射線圈以及接收線圈，當(dāng)發(fā)射器和接收器相互靠近時(shí)，就可為設(shè)備充電。
與靜態(tài)充電相對，動態(tài)充電則是在其行駛過程中對其進(jìn)行充電。現(xiàn)階段的動態(tài)無線充電系統(tǒng)主要由地面電源、發(fā)射線圈模組、車載控制器、接收線圈、位置檢測模塊等部分組成，需要在AGV行駛的路面下鋪設(shè)更長的供電導(dǎo)軌，在導(dǎo)軌上安裝一系列連續(xù)的發(fā)射平板。這一技術(shù)需要實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定、安全的能量傳輸，同時(shí)要解決運(yùn)行設(shè)備與充電設(shè)備之間的精確對準(zhǔn)、動態(tài)調(diào)節(jié)、電磁干擾等技術(shù)問題。
面對這些技術(shù)問題，經(jīng)過一些具備深厚技術(shù)底蘊(yùn)的企業(yè)和研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷克難攻關(guān)，設(shè)計(jì)、匹配和優(yōu)化發(fā)射線圈和接收線圈的耦合，優(yōu)化系統(tǒng)的控制算法、維持通信穩(wěn)定和低延時(shí)、完善反饋調(diào)節(jié)機(jī)制，在技術(shù)上將極大程度地解決了動態(tài)充電的充電距離和效率問題。
對于動態(tài)充電的實(shí)施難點(diǎn)，專注于大功率無線充電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化的寧波道充科技有限公司有著不一樣的見解。道充科技副總賀思齊表示：“理論上，實(shí)現(xiàn)動態(tài)充電是沒問題的，但真正實(shí)行起來就又涉及到成本問題，比方在1萬平米的地面上都布滿發(fā)射器，成本就會增加很多，從經(jīng)濟(jì)性角度來講幾乎并不適用，這是理論與實(shí)踐的區(qū)別。”
同樣的，擁有超十年無線充電產(chǎn)品研發(fā)經(jīng)驗(yàn)的青島魯渝能源科技有限公司也認(rèn)為，技術(shù)并不是限制動態(tài)無線充電應(yīng)用的主要原因。魯渝能源總經(jīng)理李聃談道：“目前的移動機(jī)器人以帶儲能和電池的為主，而不帶電池的，一般要求不間斷作業(yè)，這種需求場景較少，而且動態(tài)供電的產(chǎn)品整體價(jià)格非常高，所以這也是動態(tài)供電的局限性。”
此外，動態(tài)無線充電技術(shù)還沒有形成統(tǒng)一的國際或國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，不同的企業(yè)和機(jī)構(gòu)采用不同的技術(shù)方案和參數(shù)，這給互操作性和兼容性帶來了挑戰(zhàn)。
因此，當(dāng)下在移動機(jī)器人領(lǐng)域，無線充電的應(yīng)用以靜態(tài)為主。
犀能新能源無線充電項(xiàng)目
企業(yè)：重點(diǎn)布局大功率產(chǎn)品
針對移動機(jī)器人的應(yīng)用特點(diǎn)，國內(nèi)外一些公司和技術(shù)團(tuán)隊(duì)不斷研磨核心技術(shù)，為無線充電技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用掃清技術(shù)障礙。
國內(nèi)外無線充電企業(yè)相關(guān)布局
從產(chǎn)品布局來看，這些無線充電企業(yè)大多基于磁共振原理開發(fā)產(chǎn)品，聚焦在中大功率無線充電技術(shù)。
從競爭主體來看，目前國內(nèi)活躍在工業(yè)制造領(lǐng)域的無線充電企業(yè)主要分為兩類，一類是從成立之初便耕耘于無線充電板塊的企業(yè)，以魯渝能源、犀能、道充科技等企業(yè)為代表，這類企業(yè)在無線充電領(lǐng)域積累了深厚的底蘊(yùn)，擁有強(qiáng)大的技術(shù)儲備；另一類是從傳統(tǒng)充電機(jī)、蓄電池切入無線充電，實(shí)現(xiàn)雙賽道并驅(qū)的企業(yè)，以泰坦智能、愛普拉等企業(yè)為代表，這些企業(yè)對于移動機(jī)器人應(yīng)用場景有著深刻理解，并擁有前期的市場優(yōu)勢和資源渠道。
多方入局，驗(yàn)證了無線充電的市場前景，也從研發(fā)端構(gòu)筑起強(qiáng)大動力，推動無線充電技術(shù)快速發(fā)展。
受困：技術(shù)價(jià)格多重枷鎖
隨著技術(shù)成熟度不斷提升，無線充電落地應(yīng)用也開始逐漸增多。
現(xiàn)階段的無線充電產(chǎn)品在移動機(jī)器人的應(yīng)用主要集中于一些低溫、防爆、室外電網(wǎng)巡檢等剛需場景，以及對價(jià)格包容度較高的重載AGV。
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犀能Tx19
在這些剛需場景應(yīng)用中，一些企業(yè)已積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。犀能新能源科技有限公司（英文品牌名稱Xnergy），2017年成立于新加坡，在智能制造、電商無人倉庫的物流AGV/AMR、無人叉車、安防、巡檢及服務(wù)機(jī)器人、無人機(jī)等領(lǐng)域都擁有廣泛的應(yīng)用。據(jù)悉，犀能在貴州的鋰電池原材料項(xiàng)目，是業(yè)內(nèi)無線充電功率最大（9kW）、無人叉車應(yīng)用數(shù)量最多的項(xiàng)目，設(shè)備已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行近2年，收到了客戶的良好反饋。
對于目前的無線充電市場應(yīng)用情況，犀能銷售副總裁陳建平表示：“相對來說，目前重載無人叉車和重載AGV對無線充電的需求會更大一些，因?yàn)檫@些產(chǎn)品本身價(jià)值較高，消化吸收無線充電的成本就更容易。”
而在低溫、防爆等場景中，能適應(yīng)惡劣環(huán)境的機(jī)器人需要“與之配套”的充電產(chǎn)品，對無線充電產(chǎn)品呈現(xiàn)出剛性需求。
道充600W
道充科技副總賀思齊談道：“機(jī)器人的工作環(huán)境越是惡劣，對無線充電產(chǎn)品接受程度越高。目前面向移動機(jī)器人，道充在巡檢、無人倉儲物流等領(lǐng)域，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了小批量的生產(chǎn)和交付。”據(jù)賀思齊介紹，今年，國內(nèi)電網(wǎng)巡檢機(jī)器人龍頭企業(yè)與道充合作，在國家電網(wǎng)的變電站項(xiàng)目的巡檢機(jī)器人應(yīng)用道充的無線充電產(chǎn)品，借助無線充電解決痛點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)安全性、便利性和全產(chǎn)業(yè)鏈條的無人化。
魯渝能源防爆型180W無線充電器
魯渝能源目前落地的項(xiàng)目也主要集中于石油石化、煤礦等特殊場景。魯渝能源總經(jīng)理李聃認(rèn)為：“這些場景對無線充電的需求的剛性度更強(qiáng)。相對于傳統(tǒng)的接觸式充電，無線充電作為非接觸式的方式，在一些比較特殊的應(yīng)用場景有著天然的優(yōu)勢，比如在存有易燃易爆氣體、粉塵的場景，接觸式充電就未能適應(yīng)。”
而除以上談及的特殊場景外，一些無線充電企業(yè)也逐漸涉足于倉儲物流等領(lǐng)域，為無線充電市場拓展打下根基。例如魯渝能源針對倉儲物流行業(yè)推出了專門的AGV/AMR無線充電解決方案：采用高效的功率變換器拓?fù)洌瑑?yōu)化耦合線圈設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)最大充電電流200A的輸出，傳輸功率高達(dá)12KW，滿足各類大中小型AGV無線充電需求。
雖然無線充電在市場方面有所突破，但根據(jù)新戰(zhàn)略移動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前移動機(jī)器人行業(yè)采用的充電方式還是以自動充電為主，充電裝置以傳導(dǎo)式（接觸式）充電裝置為主，其市場占比超過90%，無線充電的市場滲透率極低。
無線充電市場應(yīng)用受限，有著多重因素的影響。一方面，相較于傳統(tǒng)的充電方式，移動機(jī)器人無線充電產(chǎn)業(yè)尚處于發(fā)展初期，上下游產(chǎn)業(yè)鏈還未成熟，這讓下游的移動機(jī)器人廠商未能提振起信心。
在犀能看來，客戶對于無線充電技術(shù)的認(rèn)知與接受程度是首要因素。犀能銷售副總裁陳建平談道：“客戶使用接觸式充電已經(jīng)十幾年，已經(jīng)能熟練運(yùn)用接觸式充電樁了，不愿意改變設(shè)計(jì)，客戶的應(yīng)用習(xí)慣很難改變。”
另一方面，無線充電高昂的前期導(dǎo)入成本也讓一眾廠商望而卻步。
道充科技副總賀思齊表示：“很多企業(yè)了解無線充電的益處，也很希望能使用無線充電，但是無線充電產(chǎn)品成本比較高，在整個(gè)行業(yè)處于“價(jià)格戰(zhàn)”的情況下，企業(yè)若將充電方式替換成無線充電，那么成本壓力加重，也意味著其產(chǎn)品售價(jià)要增加，訂單流失率可能也會隨之增加。因此對于我們無線充電廠商來說，現(xiàn)在很重要的工作就是降成本。” 魯渝能源總經(jīng)理李聃也認(rèn)為價(jià)格是影響無線充電應(yīng)用的主要原因之一：“在對無線充電存在剛性的需求的特殊場景中，無論是價(jià)格高低都必須使用，而在剛性不強(qiáng)的物流業(yè)、制造業(yè)場景中，客戶在選購的時(shí)實(shí)際比較的是性價(jià)比。”
在客戶選購產(chǎn)品階段，無線充電的前期導(dǎo)入成本較高，與傳統(tǒng)接觸式充電方式相比，性價(jià)比不高。但也有部分業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，從整個(gè)生命使用周期來看，無線充電的后期維護(hù)成本更低，安全性更高，或能完全覆蓋前期導(dǎo)入價(jià)格，性價(jià)比其實(shí)會更高。對此，李聃談道：“無線充電后期優(yōu)勢的確存在，但目前沒有一個(gè)更長期的追蹤和詳細(xì)的分析來支撐，加之后期的使用成本往往是隱性的，之后的使用效果通常不是客戶在選購無線充電時(shí)優(yōu)先考慮的因素，更多的是眼前所見，所以真正決定客戶購買意向的還是首次導(dǎo)入的價(jià)格優(yōu)勢。”
未來，無線充電要突破“剛需場景”的枷鎖走向更多應(yīng)用場景，還需將降本增效工作進(jìn)行到底。
破局：找準(zhǔn)市場降成本
面對無線充電市場滲透率低的問題，無線充電廠商正在積極尋求破局之道。
一方面，從重載AGV和一些剛需場景切入逐步滲透；另一方面，降成本成為各大無線充廠商的重點(diǎn)工作。
對此，魯渝能源總經(jīng)理李聃表示：“產(chǎn)業(yè)的升級發(fā)展，也必須經(jīng)歷過這樣的一個(gè)路徑。先從一些對價(jià)格不敏感的高端客戶切入，隨后逐漸普及技術(shù)的同時(shí)設(shè)法降低成本，提高性價(jià)比。我認(rèn)為這是很正確的路徑。隨著無線充電技術(shù)的逐漸發(fā)展，高性價(jià)比的充電解決方案將會出現(xiàn)，逐步扭轉(zhuǎn)市場局面，我們魯渝能源也會陸續(xù)推出一些低成本的解決方案。”
道充科技副總賀思齊也認(rèn)同“降成本”的重要性：“道充的降成本工作主要從兩方面著手，一是規(guī)模降成本，不斷地更新與優(yōu)化供應(yīng)商體系；二是技術(shù)降成本。通過技術(shù)研發(fā)降低零部件的使用量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)成本的大幅降低。”
技術(shù)降本之外，不斷適應(yīng)移動機(jī)器人應(yīng)用特點(diǎn)變化，滿足客戶需求亦是贏得市場的要訣。
犀能銷售副總裁陳建平介紹：“開拓市場也是一個(gè)技術(shù)推進(jìn)的過程。我們正在通過特有的技術(shù)，在功率不變基礎(chǔ)上把產(chǎn)品逐步變小，以滿足客戶對充電產(chǎn)品又薄又小的需求。”
從剛需場景切入，不斷優(yōu)化產(chǎn)業(yè)鏈，在任何行業(yè)，切實(shí)解決用戶需求，才能在激烈的市場競爭中占領(lǐng)一席之地。
雖然移動機(jī)器人的無線充電市場還處于初期階段，但它的潛力和前景已經(jīng)引起了廣泛關(guān)注。
陳建平表示：“無線充電比較安全環(huán)保，有利于節(jié)省人工和能源，基于綠色環(huán)保發(fā)展大方向，國家政策環(huán)境也在慢慢變化，對于無線充電市場，我們還是比較有信心的，今年也開始大規(guī)模拓展國內(nèi)市場。”據(jù)陳建平介紹，犀能的全球化背景很好，已經(jīng)在20個(gè)國家超過40個(gè)場景完成部署，實(shí)現(xiàn)了超過100萬次成功的大功率充電。
道充科技副總賀思齊談道：“其實(shí)傳統(tǒng)充電機(jī)企業(yè)也在做無線充電的技術(shù)儲備，大家普遍認(rèn)為這是一大趨勢，都不希望若干年后沒跟上發(fā)展節(jié)奏。在這一行業(yè)，道充有著深厚的技術(shù)積累和對行業(yè)的深刻理解，憑借工程化開發(fā)能力，用制造汽車的思維來做工業(yè)產(chǎn)品，我們也非常有信心來開拓移動機(jī)器人市場。”
魯渝能源總經(jīng)理李聃表示：“面向不同機(jī)型的機(jī)器人，魯渝能源推出了很多的型號的充電產(chǎn)品來匹配，擁有齊全的產(chǎn)品矩陣，在細(xì)節(jié)處理上更為細(xì)致，我們將一直專注于機(jī)器人的無線充電細(xì)分的賽道上，運(yùn)用專有技術(shù)上為客戶提供更方便穩(wěn)定的產(chǎn)品。”
根據(jù)新戰(zhàn)略移動機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所初步測算，預(yù)計(jì)2023年中國移動機(jī)器（AGV/AMR）銷售規(guī)模約為220億，同比增長18.9%；銷售數(shù)量約為115000臺，同比增長23.7%。市場對于AGV/AMR需求遠(yuǎn)未飽和。智能制造的需求日益增強(qiáng)，對移動機(jī)器人智能化要求進(jìn)一步提高。展望未來，移動機(jī)器人智能化一定是與新型充電方式結(jié)合發(fā)展的趨勢，隨著經(jīng)濟(jì)的逐步復(fù)蘇以及更多新興市場的開拓，無線充電技術(shù)將推動移動機(jī)器人行業(yè)進(jìn)入下一個(gè)億萬級市場。
發(fā)展：從電子領(lǐng)域走向工業(yè)制造
應(yīng)用：以靜態(tài)充電為主
企業(yè)：重點(diǎn)布局大功率產(chǎn)品
受困：技術(shù)價(jià)格多重枷鎖
破局：找準(zhǔn)市場降成本
