發展：從電子領域走向工業制造
應用：以靜態充電為主
企業：重點布局大功率產品
受困：技術價格多重枷鎖
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破局：找準市場降成本
數十家企業已入局-AGV/AMR無線充電“應用拐點”將至？
發布時間: 2024-01-12 09:01:37 來源:新戰略
核心提示： 成本是當前無線充電規模化應用的主要限制因素。
美國無線充電方案開發公司Wibotic的創始人曾公開喊話，未來無線充電的主要場景將不再會是手機、手表等小型電子設備，而會逐步走向機器人、無人機等中型、甚至大型的可移動電子設備。
2023年10月13日，特斯拉已經以未公開的價格將其于2023年6月收購的無線充電初創公司Wiferion出售給DIN導軌電源供應商PULS，僅留下其研發團隊，并對外宣告將推出無線充電產品。
特斯拉的入局，讓“無線充電”這一概念再度掀起熱浪。
發展：從電子領域走向工業制造
無線充電即非接觸充電裝置，簡單來說是將電能轉化為可無線傳播的能量形式并發射出去，然后再在接收端將接收到的能量轉化為電能，從而實現電能的無線傳輸，并進一步將電能存儲到電池內實現充電。
無線充電技術的起源可以追溯到20世紀90年代初。當時，無線電能傳輸（WPT）技術開始引起科研人員的關注。早期的WPT技術主要采用電磁感應原理，通過近場耦合實現電能的高效傳輸。1994年，美國科研人員研發出一種基于電磁感應原理的無線充電系統，該系統可以將電能從電源傳輸到電器設備。
進入21世紀，無線充電技術得到了更廣泛的應用和研究。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備，該設備可以實現較遠距離的無線充電。這一技術的出現引發了無線充電領域的熱潮，許多科研機構和企業紛紛投入無線充電技術的研發。
隨著智能手機等移動設備的普及，無線充電技術逐漸成為這些設備的重要功能之一。2010年，美國蘋果公司推出了iPhone 4的無線充電配件，使得無線充電技術受到了更廣泛的關注和應用。
近年來，隨著無線充電技術不斷創新和發展，無線充電設備的傳輸距離、充電效率以及安全性等方面得到了顯著提升。同時，越來越多公司突破工業應用技術壁壘，無線充電技術由電子行業和電動車領域延伸到工業制造領域，應用到了小至倉儲機器人大至叉車的AGV/AMR領域。
在工業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提供更強大的續航能力和更安全的電能補充。
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電接點外露。無線充電技術使充電端與AGV儲能系統之間實現電氣隔離，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。無線充電技術也逐漸成為AGV/AMR智能化升級的重點關注之一。
應用：以靜態充電為主
目前無線充電主要有電磁感應式(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，目前移動機器人的無線充電也大多基于這兩種技術進行開發。
無線充電四種技術優缺點對比
從移動機器人的無線充電方式來看，又分為靜態無線充電和動態無線充電。
靜態無線充電與傳統的接觸式充電一樣，需要在一定的時間前往固定的區域，在移動機器人停止過程中對機器人進行充電，只是將傳統的充電方式中的雙板刷塊替換成封裝好的發射器、發射線圈以及接收線圈，當發射器和接收器相互靠近時，就可為設備充電。
與靜態充電相對，動態充電則是在其行駛過程中對其進行充電。現階段的動態無線充電系統主要由地面電源、發射線圈模組、車載控制器、接收線圈、位置檢測模塊等部分組成，需要在AGV行駛的路面下鋪設更長的供電導軌，在導軌上安裝一系列連續的發射平板。這一技術需要實現高效、穩定、安全的能量傳輸，同時要解決運行設備與充電設備之間的精確對準、動態調節、電磁干擾等技術問題。
面對這些技術問題，經過一些具備深厚技術底蘊的企業和研發團隊不斷克難攻關，設計、匹配和優化發射線圈和接收線圈的耦合，優化系統的控制算法、維持通信穩定和低延時、完善反饋調節機制，在技術上將極大程度地解決了動態充電的充電距離和效率問題。
對于動態充電的實施難點，專注于大功率無線充電系統產業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，實現動態充電是沒問題的，但真正實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射器，成本就會增加很多，從經濟性角度來講幾乎并不適用，這是理論與實踐的區別。”
同樣的，擁有超十年無線充電產品研發經驗的青島魯渝能源科技有限公司也認為，技術并不是限制動態無線充電應用的主要原因。魯渝能源總經理李聃談道：“目前的移動機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，這種需求場景較少，而且動態供電的產品整體價格非常高，所以這也是動態供電的局限性。”
此外，動態無線充電技術還沒有形成統一的國際或國內標準，不同的企業和機構采用不同的技術方案和參數，這給互操作性和兼容性帶來了挑戰。
因此，當下在移動機器人領域，無線充電的應用以靜態為主。
犀能新能源無線充電項目
企業：重點布局大功率產品
針對移動機器人的應用特點，國內外一些公司和技術團隊不斷研磨核心技術，為無線充電技術在工業領域應用掃清技術障礙。
國內外無線充電企業相關布局
從產品布局來看，這些無線充電企業大多基于磁共振原理開發產品，聚焦在中大功率無線充電技術。
從競爭主體來看，目前國內活躍在工業制造領域的無線充電企業主要分為兩類，一類是從成立之初便耕耘于無線充電板塊的企業，以魯渝能源、犀能、道充科技等企業為代表，這類企業在無線充電領域積累了深厚的底蘊，擁有強大的技術儲備；另一類是從傳統充電機、蓄電池切入無線充電，實現雙賽道并驅的企業，以泰坦智能、愛普拉等企業為代表，這些企業對于移動機器人應用場景有著深刻理解，并擁有前期的市場優勢和資源渠道。
多方入局，驗證了無線充電的市場前景，也從研發端構筑起強大動力，推動無線充電技術快速發展。
受困：技術價格多重枷鎖
隨著技術成熟度不斷提升，無線充電落地應用也開始逐漸增多。
現階段的無線充電產品在移動機器人的應用主要集中于一些低溫、防爆、室外電網巡檢等剛需場景，以及對價格包容度較高的重載AGV。
犀能Tx19
在這些剛需場景應用中，一些企業已積累了豐富經驗。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、巡檢及服務機器人、無人機等領域都擁有廣泛的應用。據悉，犀能在貴州的鋰電池原材料項目，是業內無線充電功率最大（9kW）、無人叉車應用數量最多的項目，設備已經穩定運行近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，因為這些產品本身價值較高，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，能適應惡劣環境的機器人需要“與之配套”的充電產品，對無線充電產品呈現出剛性需求。
道充600W
道充科技副總賀思齊談道：“機器人的工作環境越是惡劣，對無線充電產品接受程度越高。目前面向移動機器人，道充在巡檢、無人倉儲物流等領域，已經實現了小批量的生產和交付。”據賀思齊介紹，今年，國內電網巡檢機器人龍頭企業與道充合作，在國家電網的變電站項目的巡檢機器人應用道充的無線充電產品，借助無線充電解決痛點，實現安全性、便利性和全產業鏈條的無人化。
魯渝能源防爆型180W無線充電器
魯渝能源目前落地的項目也主要集中于石油石化、煤礦等特殊場景。魯渝能源總經理李聃認為：“這些場景對無線充電的需求的剛性度更強。相對于傳統的接觸式充電，無線充電作為非接觸式的方式，在一些比較特殊的應用場景有著天然的優勢，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。”
而除以上談及的特殊場景外，一些無線充電企業也逐漸涉足于倉儲物流等領域，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撲，優化耦合線圈設計，可實現最大充電電流200A的輸出，傳輸功率高達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，但根據新戰略移動機器人產業研究所統計，當前移動機器人行業采用的充電方式還是以自動充電為主，充電裝置以傳導式（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。
無線充電市場應用受限，有著多重因素的影響。一方面，相較于傳統的充電方式，移動機器人無線充電產業尚處于發展初期，上下游產業鏈還未成熟，這讓下游的移動機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的認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十幾年，已經能熟練運用接觸式充電樁了，不愿意改變設計，客戶的應用習慣很難改變。”
另一方面，無線充電高昂的前期導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，但是無線充電產品成本比較高，在整個行業處于“價格戰”的情況下，企業若將充電方式替換成無線充電，那么成本壓力加重，也意味著其產品售價要增加，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，現在很重要的工作就是降成本。” 魯渝能源總經理李聃也認為價格是影響無線充電應用的主要原因之一：“在對無線充電存在剛性的需求的特殊場景中，無論是價格高低都必須使用，而在剛性不強的物流業、制造業場景中，客戶在選購的時實際比較的是性價比。”
在客戶選購產品階段，無線充電的前期導入成本較高，與傳統接觸式充電方式相比，性價比不高。但也有部分業內人士認為，從整個生命使用周期來看，無線充電的后期維護成本更低，安全性更高，或能完全覆蓋前期導入價格，性價比其實會更高。對此，李聃談道：“無線充電后期優勢的確存在，但目前沒有一個更長期的追蹤和詳細的分析來支撐，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優先考慮的因素，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入的價格優勢。”
未來，無線充電要突破“剛需場景”的枷鎖走向更多應用場景，還需將降本增效工作進行到底。
破局：找準市場降成本
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工作。
對此，魯渝能源總經理李聃表示：“產業的升級發展，也必須經歷過這樣的一個路徑。先從一些對價格不敏感的高端客戶切入，隨后逐漸普及技術的同時設法降低成本，提高性價比。我認為這是很正確的路徑。隨著無線充電技術的逐漸發展，高性價比的充電解決方案將會出現，逐步扭轉市場局面，我們魯渝能源也會陸續推出一些低成本的解決方案。”
道充科技副總賀思齊也認同“降成本”的重要性：“道充的降成本工作主要從兩方面著手，一是規模降成本，不斷地更新與優化供應商體系；二是技術降成本。通過技術研發降低零部件的使用量，進而實現成本的大幅降低。”
技術降本之外，不斷適應移動機器人應用特點變化，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：“開拓市場也是一個技術推進的過程。我們正在通過特有的技術，在功率不變基礎上把產品逐步變小，以滿足客戶對充電產品又薄又小的需求。”
從剛需場景切入，不斷優化產業鏈，在任何行業，切實解決用戶需求，才能在激烈的市場競爭中占領一席之地。
雖然移動機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引起了廣泛關注。
陳建平表示：“無線充電比較安全環保，有利于節省人工和能源，基于綠色環保發展大方向，國家政策環境也在慢慢變化，對于無線充電市場，我們還是比較有信心的，今年也開始大規模拓展國內市場。”據陳建平介紹，犀能的全球化背景很好，已經在20個國家超過40個場景完成部署，實現了超過100萬次成功的大功率充電。
道充科技副總賀思齊談道：“其實傳統充電機企業也在做無線充電的技術儲備，大家普遍認為這是一大趨勢，都不希望若干年后沒跟上發展節奏。在這一行業，道充有著深厚的技術積累和對行業的深刻理解，憑借工程化開發能力，用制造汽車的思維來做工業產品，我們也非常有信心來開拓移動機器人市場。”
魯渝能源總經理李聃表示：“面向不同機型的機器人，魯渝能源推出了很多的型號的充電產品來匹配，擁有齊全的產品矩陣，在細節處理上更為細致，我們將一直專注于機器人的無線充電細分的賽道上，運用專有技術上為客戶提供更方便穩定的產品。”
根據新戰略移動機器人產業研究所初步測算，預計2023年中國移動機器（AGV/AMR）銷售規模約為220億，同比增長18.9%；銷售數量約為115000臺，同比增長23.7%。市場對于AGV/AMR需求遠未飽和。智能制造的需求日益增強，對移動機器人智能化要求進一步提高。展望未來，移動機器人智能化一定是與新型充電方式結合發展的趨勢，隨著經濟的逐步復蘇以及更多新興市場的開拓，無線充電技術將推動移動機器人行業進入下一個億萬級市場。
發展：從電子領域走向工業制造
應用：以靜態充電為主
企業：重點布局大功率產品
受困：技術價格多重枷鎖
破局：找準市場降成本
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