汽车行业深度报告：无线充电新蓝海，Robotaxi最佳自动慢充方案

投资评级：（）报告日期：推荐维持2024年10月11日 ◼分析师：林子健◼SAC编号：S1050523090001 投 资 要 点 磁耦合谐振式无线充电适用于电动汽车补能，远期成本有望持续下探： 现阶段最成熟的无线充电方式是电磁感应式，但电磁感应式传输距离只有毫米级，并不满足电动汽车充电要求。磁耦合谐振式传输距离可远至数米，对汽车停放偏差要求较低。磁耦合谐振式主要结构包括线圈、电压转换器、补偿电路，相对有线充电结构复杂。现阶段无线充电系统成本约是同功率有线充电桩的2-3倍，主要原因是目前无线充电尚未大规模量产。其次，在结构上无线充电和有线充电成本大头仍为充电模块，无线充电较有线充电部分高出的价值量包括线圈、磁性材料、高频逆变器、检测系统传感器等部分。 主要整车厂已储备无线充电相关技术专利，特斯拉有望成为破局者： 特斯拉于2024年9月公布4项汽车无线充电相关专利，并且于2023年收购工业应用无线充电解决方案提供商Wiferion。虽然同年特斯拉又转手将Wiferion以未公开的金额出售给PULS（IN轨道电源供应商），但是特斯拉保留了Wiferion的技术工程师。在2023年投资者日中，特斯拉曾展示其无线充电装备，表明其在无线充电方面已有深厚研发基础。从专利申请人来看，蔚小理、小米、华为、上汽、一汽、奇瑞等国内重要整车厂均有无线充电相关专利储备，随着技术端不断突破，无线充电设施有望迎来快速放量。 诚信、专业、稳健、高效 投 资 要 点 无线充电是Robotaxi乃至自动驾驶的首选商业充电方案，2035年无线充电市场规模有望破千亿 短期来看Robotaxi是无线充电市场主要破局者，长期我们看好家充场景的无线充电替代趋势。相较于有线充电，我们预计Robotaxi采用无线充电方案有望每年单车节省2,700元的运营成本。同时，无线充电能够使得robotaxi在补能时有序运行，随充随走，能够充分灵活应用载客间隙补能。长期来看，家用无线充电系统有望占据无线主要市场规模。家用充电桩功率较小，与现阶段无线充电功率水平接近。目前具有自动泊车功能的车辆在自动入库后，仍需要人工进入停车位充电。无线充电可避免车主陷入这种尴尬局面，使得车主能够真正享受到自动泊车所带来的便利性。现在自动泊车渗透率仍有较大提升空间，但“无线充电+自动泊车”的吸引力十分可观。 推荐标的 1）安洁科技：已获全球无线充电领军企业WiTricity电动汽车无线充电专利许可，高功率密度800V无线充电系统已实现销售。2）威迈斯：电动汽车无线充电系统已经获得多个主机厂的项目定点并已达到可量产状态。3）万安科技：子公司亿创智联专注于无线充电，在2022年实现了11kW电动汽车无线充电产品全球首发量产，是业内首家实现大功率汽车无线充电产业化的企业。 诚信、专业、稳健、高效 风 险 提 示 无人出租车行业发展不及预期无线充电技术迭代速度较慢地缘政治风险上市公司业绩不及预期 1.磁耦合谐振式系统是电动汽车无线充电最佳方案 2.主要整车厂已储备无线充电相关技术专利，特斯拉有望成为破局者 3.无线充电是Robotaxi最佳商用充电方案 4.短期robotaxi开拓市场，长期看好有线家充替代 5.推荐标的 01磁耦合谐振式系统是电动汽 车 无 线 充 电 最 佳 方 案 一、磁耦合谐振式系统是电动汽车无线充电最佳方案 1.1、磁耦合谐振式系统是电动汽车无线充电最佳方案 磁耦合谐振式无线充电方式传输距离适中、输出功率大，且充电效率高，对线圈位置敏感度低。磁耦合谐振式无线充电能够满足电动汽车的充电需要，充电安全可靠，与其他方式相比，更能满足电动汽车无线充电需求，因此针对电动汽车这一应用场景，大多采用磁耦合谐振式无线充电系统。无线充电方式分类 诚信、专业、稳健、高效 一、磁耦合谐振式系统是电动汽车无线充电最佳方案 1.2、磁耦合谐振式系统通过线圈振动传递能量 无线充电系统一般划分为两个部分，分别是发射端与接收端，其中发射端包含整流电路、高频逆变电路、补偿电路以及磁耦合结构发射端，接收端是由磁耦合结构接收端、补偿电路、整流电路以及负载组成。无线电能传输系统的电源由电网接入，接着经过整流电路变换成直流电，将直流电输入高频逆变器后输出固定频率的高频电流，经过发射端补偿电路后，高频电流驱动发射线圈产生较强的交变磁场。接收端磁耦合结构通过磁耦合的方式将附近空间中的磁场能转换为同频率的交流电，高频交流电经过接收端补偿电路输入整流器，整流器将高频交流电转换为直流电为电动汽车锂电池负载进行充电。 一、磁耦合谐振式系统是电动汽车无线充电最佳方案 1.2、磁耦合谐振式系统通过线圈振动传递能量 无线充电的核心在于耦合线圈，磁耦合机构是无线充电系统中原、副边能量耦合的关键元件。发射线圈与接收线圈之间通过磁耦合相互连接形成耦合机构进行能量传递，线圈通过无线的方式进行电能传输，发送线圈端由原级电能转换电路、补偿电路组成，接收线圈由补偿电路、电能转换电路组成，转换完成后给储能装置进行充电。磁耦合谐振式无线电能传输系统的传输效率会随着传输距离的增大而急剧减小。因此，为了提高传输效率，需要设计最优的线圈结构并提升发射端与接收端的耦合系数。当前磁耦合机构的研究主要侧重在提高线圈之间耦合、提高抗偏移能力、减小线圈体积、减少成本等方面。 总体上，相比于单线圈结构，多线圈结构在抗偏移、传输距离等方面更具优势，但相应的也会增加用铜量，结构和控制等也更为复杂；相比于单边绕组结构，螺线管型等双边绕组，磁场利用率较低、漏磁较大，会导致系统效率的降低。 诚信、专业、稳健、高效 一、磁耦合谐振式系统是电动汽车无线充电最佳方案 1.3、补偿结构可以有效提升能量传递效率 补偿电路拓扑对于提高系统输出功率、提升系统传输效率等方面非常关键。磁耦合谐振式传输无线电能传输系统是基于电路的谐振特性实现的，但是磁耦合结构在高频交流电驱动下呈现出感性状态，无法高效传递能量。合适的补偿电路拓扑可以抵消磁耦合结构的感抗，减小传输过程的回路阻抗，使得两端电路结构的谐振频率与高频电流频率保持一致实现强耦合。因此，为了实现强耦合谐振使得传输功率与效率达到最优，需要设计一个高效且稳定传输电能的补偿电路拓扑。 补偿网络通常是连接在发射线圈和接收线圈之间的电容器、电感器和电阻器的无源网络。补偿网络旨在使线圈的阻抗与驱动电路的阻抗相匹配，并将系统的谐振频率调谐到所需的工作频率。有助于最大限度地减少无线充电系统中的损耗和反射，从而提高功率传输效率并减少线圈发热。补偿网络的选择需要考虑系统性能、负载特性、系统稳定性、抗干扰能力。 一、磁耦合谐振式系统是电动汽车无线充电最佳方案 1.4、功率变换器主要控制电流输入输出 目前无线充电主要变换器为功率变换器，需要把50/60Hz的交流电变换成几十kHz的高频交流电。主要有两级变换器级联（AC-DC-AC）和单级变换器（AC-AC）两种实现方式。目前AC-DC-AC变换器仍是电动汽车无线充电系统中应用最为广泛的结构。此种方式容易控制输入电流，实现单位功率因数，但变换器级联数增加，效率降低。第一级是单位功率因数校正电路，实现整流和调压，第二级是高频逆变电路，为发射线圈提供高频电源。近年AC-AC变换器的研究也在大力推进，其具有去掉了直流侧的大电容、减少了开关器件，提高了系统效率的优点。MC-WPT系统中不同高频逆变器各项性能指标对比不同逆变器在系统传输效率方面的对比 0 2主要车企已储备无 线 充 电 技 术 二、主要整车厂已储备无线充电相关技术专利，特斯拉有望成为破局者 2.1、特斯拉2024年已经申请四项无线充电相关专利 特斯拉无线充电技术储备已久。特斯拉早在2017年研发出了一套专属特斯拉Models的后装的EV WPT设备，充电功率可达7.2kW，每小时为Model S充入的电量可以提供20km的续航里程,充满ModelS需要约10~12h该系统可以装到户外，地面设备可以防雨水，系统工作温度范围为-18℃~50℃。该无线充电系统为后装产品 特斯拉曾于2023年收购Wiferion，Wiferion是工业应用无线充电解决方案提供商，以生产工业电动汽车专用无线充电系统而闻名，同时还为移动机器人、自动导引车和其他电池供电设备提供无线充电系统。然而，同年特斯拉又转手将Wiferion以未公开的金额出售给PULS（IN轨道电源供应商），但是特斯拉保留了Wiferion的生产部工程师。Cybertruck的电池组中加入了“感应式充电器接口”，这表明其或将以匹配未来的无线充电装置。 Cybertruck的电池组中感应式充电器接口 诚信、专业、稳健、高效 二、主要整车厂已储备无线充电相关技术专利，特斯拉有望成为破局者 2.1、特斯拉2024年已经申请四项无线充电相关专利 特斯拉已申请的四项与无线充电技术相关新专利，包括短路开关以减少感应充电中的接地漏电流、温度传感器及其在无线充电中的应用、无线充电电路拓扑及相关制造方法、无线充电参数估计。首席设计师弗朗茨·冯·霍尔茨豪森近期也确认，特斯拉正在研发无线充电板。 •公开日：2024.09.06•国际申请日：2024.02.27•优先权日期：2023.02.28 摘要：某些实施例涉及利用嵌入在印刷电路板PCB中的双金属热电偶进行温度传感的系统和方法。在一些实施例中，无线充电垫使用热电偶或热敏电阻来感测温度。可用于监测无线充电垫和车辆中的感应充电线圈的温度。 资料资源：WIPO，华鑫证券研究 诚信、专业、稳健、高效 二、主要整车厂已储备无线充电相关技术专利，特斯拉有望成为破局者 2.1、特斯拉2024年已经申请四项无线充电相关专利 •公开日：2024.09.06•国际申请日：2024.02.27•优先权日期：2023.02.28 •公开日：2024.09.06•国际申请日：2024.02.27•优先权日期：2023.02.28•摘要：涉及车辆垫和制造车辆垫的方法。在某些实施例中，制造方法包括配置一组转换器组件，这些组件位于第一车辆垫的印刷电路板PCB上。制造完成后，第一车辆垫被配置为无线接收电力，以为第一电池组充电。 摘要：涉及用于估计与转换器相关的一个或多个参数的系统和方法，以配置无线充电系统的无线充电设置。在一些实施例中，该方法包括：扰动与第二线圈感应耦合的第一线圈；基于扰动估计包括第一线圈和第二线圈的转换器的一个或多个电路参数；并根据这些电路参数配置无线充电系统的一种或多种无线充电设置，该系统旨在通过第一线圈和第二线圈之间的无线电力传输为车辆的电池组充电。 诚信、专业、稳健、高效 二、主要整车厂已储备无线充电相关技术专利，特斯拉有望成为破局者 2.2国内汽车无线充电市场方兴未艾 智己2023年3月11kw首款无线充电装置上市： （1）功率：充电效率达到同功率有限充电效率的95%左右，平均一小时可充70-80km的续航。（2）功能：无线充电板防护等级达IP67、IP6K9K，无惧雨雪。具备高强度设计金属、活体异物检测、协同位置检测功能，未来还将融合WLC专属高精度泊车技术。（3）价格：需车主另行购买安装，统一售价18,999元，抵扣购车赠送的6,000元7kW有线充电桩权益后，实际需支付12,000元。 诚信、专业、稳健、高效 三、无线充电是robotaxi最佳充电方案 2.2国内汽车无线充电市场方兴未艾 《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》指出“加强智能有序充电、大功率充电、无线充电等新型充电技术研发，提高充电便利性和产品可靠性。”"规范无线充电设施电磁频谱使用，提高充电设施安全性、一致性、可靠性，提升服务保障水平。”中国目前有2款在售的无线充电车型，分别为红旗EHS9(一汽)、智已L7(上汽)。还有多款车型正在开发无线充电系统，功率等级包括7.7kW、11kw、22kW。预计在2023年，中国可销售的配置无线充电功能车型将达到5个，2024年可销售的