利用专利情报研究电动汽车技术的发展动态

利用专利情报研究电动汽车技术的发展动态中国专利信息中心陈燕入世后中国企业采取怎样的专利竞争战略去应对日益激烈的国际竞争，是中国企业迫切需要研究的重要课题。在专利竞争战略中，笔者认为首要的和最为重要的是‘专利技术竞争情报分析’。而专利竞争情报分析通常包括：专利技术领域的现状与发展动态、技术生命周期、专利技术主要竞争对手、潜在对手、以及该技术的发展方向和国际趋势等方面的研究。基于此，本文以电动汽车技术为例，利用专利情报研究电动汽车技术的发展动态。一、电动汽车技术的专利文献采集范围、策略、数据加工方法为了全面科学地分析各国电动汽车技术的专利信息，我们选择中国专利数据库和美国专利数据库作为数据采集的信息源，其中，中国专利采集的数据为1985年至2001年公开的数据，包括发明、实用新型和外观设计。截止2001年底，中国专利公开的三种专利数据中，有关电动汽车的专利共684件，这些专利涉及的IPC小组约400个。其中发明专利303件，约占总数的44.3％；实用新型353件，约占总数的51.61%；外观设计28件，约占总数的4.09%。从发明专利所占总数的比例看，有关电动汽车的专利其技术含量较高，属高新技术领域。美国专利采集的数据为1990年至2001年公开的数据，截止2001年底，美国专利公开的专利数据中，1990年至2001年有关电动汽车的专利共1960件，去除部分数据项缺损的数据，涉及的IPC小组约1000个。数据采集选择小范围检索策略，检索时从主题词和国际专利分类号入手，采用二者并举的方式，所选取的中文主题词有：电动汽车、电动车辆、电动车、电动、汽车、车辆、机动车、公交车、公共车、卡车、挂车、蓄电池、铅酸电池、燃料电池等；所选取的英文主题词有：electric*(electricorelectricalorelectrically)、vehicle*、car*、bus*、auto*、truck*、motorcar*、motorvehicle*、batter*、plumbic、plumbic-acid、lead、acid、lead-acid和cell等。所选取国际专利分类号（IPC）为：B60*、H01M、H02H、H02J、H02K、和B62D，其中排除：B60J、B60S、B60V、B60R1/*、B62*和A63H等。为了便于作时序分析，数据的统计以申请日为基础，以半年为单位；考虑到专利申请公开、公告滞后的问题，趋势分析主要考虑1990年至2000年的数据情况；采集数据时以篇数为单位；在对采集的数据进行分类加工时，考虑了副分类的情况。二、电动汽车技术的发展及生命周期本文通过研究中国专利数据中电动汽车专利申请量随时间变化的情况（见图1）和美国专利数据中电动汽车专利申请量随时间变化的情况（见图2）以及利用采集到的相关中国专利数据，依据一定计算公式计算出电动汽车技术生长率（V）、技术成熟系数（α）、技术衰老系数（β）和新技术特征系数（N），生成α，β，N随时间变化一览表（见表1），通过这些图表探索电动汽车技术的发展历史和生命周期。1．中国专利申请随时间变化的情况从图1中，我们可以看出，在1985年至1991年间，电动汽车技术的申请量很少，且申请量变化不大；从1992年至1997年，电动汽车技术领域的专利申请量逐步增加，此时，电动汽车技术处在技术发展期的特征明显，到1998年相关的专利申请急剧增加，从1998年至2000年之间，相关的专利申请量又维持在一个高水平阶段，从而反应出电动汽车技术逐步趋于成熟。2．美国专利申请随时间变化的情况从图2中，我们可以看出国外电动汽车专利技术的发展与中国专利的发展趋势大体一致，所不同的是：从1990至1995年间，电动汽车技术在美国的申请量呈增长态势，从1995年至2000年，专利申请量持续在一定水平，申请量变化不大，显现出电动汽车技术正处于成熟期的特征。3．α、β、N系数随时间变化的情况从表1中，也可以看出，电动汽车技术生长率V值从1996年到1997年增长很大，而从1998年至2000年，V值持续在一定区间，并显出变小的趋势；同时电动汽车的技术成熟系数α值的变化也反映出从1998年开始逐年变小的趋势；而技术衰老系数β值并没有逐年减小，没有反映出技术衰老的特征；同样，新技术特征系数N值的变化规律与V值的变化规律性相似，1997年以后开始逐年变小，这说明电动汽车技术已不属于新技术笵畴。比较图1、图2和表1，我们不难看出，无论是中国专利数据还是美国专利数据，均反映出电动汽车技术已趋向成熟。同时，电动汽车技术在中国的发展较美国滞后3至5年的时间。通过以上分析，电动汽车企业应该明确:目前，整体说来有关电动汽车的技术已经趋向成熟，企业在研究制定相关专利战略时，应根据企业的具体情况，对已经研制成功的技术应积极申请专利，以取得法律保护；对尚未投入开发的技术，以实施技术引进战略为宜；或者采取交叉许可战略或协同战略，使企业在最短的时间内获得技术，投入生产，参与市场竞争。图1中国专利申请量与时间对应关系柱状图01020304050601985a1986a1987a1988a1989a1990a1991a1992a1993a1994a1995a1996a1997a1998a1999a2000a2001a申请时间(a表示上半年，b表示下半年）申请量汇总图2美国专利申请量与时间对应关系柱状图0204060801001201401601990a1990b1991a1991b1992a1992b1993a1993b1994a1994b1995a1995b1996a1996b1997a1997b1998a1998b1999a1999b2000a2000b2001a申请时间申请量表1：α，β，N随时间变化一览表（中国专利数据）19961997199819992000V0.20690.26090.23030.21820.2249α0.46150.57140.44300.43900.4043β10.95450.97530.97620.9495N0.50900.60770.49930.49020.4626时间系数注：V电动汽车技术生长率，α技术成熟系数，β技术衰老系数，N新技术持征系数三、电动汽车技术领域发展重点1．国内的情况在所采集的中国专利数据中，取专利申请量前40个IPC小组进行总体排名，他们所代表的专利数量之和是430个，占总数853件的50.41％，从中可以看出：国内电动汽车方面的技术主要在“使用初级或二次或燃料电池的车辆内部电源的电力牵引”技术、“车辆供电”技术、“动力控制器”技术和有关“电动机”等方面的技术，比如（B60L15/20，B60K1/00，B60K1/04B60K6/00，H02K7/14和B60L11/00等），以及电池技术、蓄电池、燃料电池和电池组充电技术如：H02J7/00，H01M10/48，H01M2/02，H01M4/14，H01M10/42H02J7/14等。另外，有关车辆客室专用加热、冷却等方面的技术（B60H1/00），自然力提供动力（B60K16／00）等方面的技术，也是研究的重点之一。（由于篇幅的限制略去中国专利申请量前40个IPC小组排名表）2．国外的情况截止到2001年年底，美国专利公开的专利数据中，取前40个IPC小组数据进行排名，它们所代表的专利数量之和为1109个，占总数（2401个）的46.19%。参见表2。(注：由于1件专利文献可以有几个分类号（IPC），所以在分类号统计集合中涉及的专利数大于采集的专利数)从表2可以看出：国外电动汽车技术的发展重点也主要集中在“车辆的供电”技术（B60L1/00，B60L1/02，B60L1/14等）、“使用车辆内外部电源的电力牵引”技术（B60L11/02，B60L9/00，B60L11/00，B60L11/18，B60L11/12等）、“动力控制器”技术（B60L7/00，B60K1/00，B60L15/20，B60L7/10等）、“电池”技术（H01M10/46，H02J7/00，B60R16/04，H01M10/44等）和“电动机”技术（H02P7/00，H02P1/00等），与国内的情况基本一致。不过在国外专利中，电池组充电（H02J7/00）等方面的技术和有关蓄电池等方面的技术（H01M10/46）比重明显增加，排名趋前；而且涉及电动汽车的关键技术‘使用车辆内部电源的电力牵引’等方面技术（B60L11/02）所占比重也比国内大。最值得注意的是：国外电动汽车技术中，电动机的控制技术（H02P7/00，H02P1/00）以及电传导连接等方面的技术（H01R13/64和H01R4/60）投入力量也不少，国内电动汽车生产企业应引起高度重视。通过以上分析，企业可以了解生产电动汽车涉及的关键技术，以此评价本企业技术特点以及在电动汽车领域的地位，指导企业技术投资方向。四、电动汽车技术的发展趋势在所采集的中国专利数据和美国专利数据中，分别取专利申请量前40个IPC小组，分析它们随时间变化而变化的情况，来研究电动汽车技术的发展趋势。从中国专利前四十个IPC小组的申请量与时间变化的情况，和美国专利前四十个IPC小组的申请量逐年变化情况（见表3），可以看出：B60L11/00，B60L15/20，B60L15/00，B60L1/00，B60L1/02，B60L11/18，B60L7/00和H01M10/46的专利申请数量，随时间变化呈增长趋势。这说明有关“车辆供电（B60L1/00）”，“车辆内部电源原电力牵引（B60L11/00）”，“动力控制方法B60L15/00”，“使用初级或二次或燃料电池的车辆内部电源的电力牵引（B60L11/18）”，“蓄电池（H01M10/48）”，“车辆电力制动系统（B60L7/00）”，“电传导连接（H01R13/64、H01R47/60）”等方面的技术将是有发展前途的。在表3中H02J7/00(电池组充电技术)所反映的专利申请量变化是：从1990年开始出现相关申请，到1992年至1993年专利申请量出现一个小高潮；之后，在1994年至1996年相关专利申请量一直维持在一定的水平；到1997年，专利申请量再次大幅增加；之后，又维持在一定的水平，并有减少的趋势。这说明有关“电池组充电技术”经过十余年的发展，已经趋向成熟。此外，如表3所示，有关B60L13/04(用于车辆的磁力悬置或悬浮)、B60K1/02(包括一个以上电动机的车辆电动力装置的布置或安装)、B60L7/28(一般用于车辆的电力制动系统的涡流制动)、B60T13/74(有电力助动或传动装置的车辆制动控制系统或其部件)、H02K7/09(与电机连接用于控制机械能的装置)等方面的技术，随着时间的推移呈逐年下降的趋势，而且大多在1998年以后不再有新的申请出现，这说明有关这些领域的技术已经由成熟向衰老转化，参与研究和申请专利的企业在减少。通过以上的各项分析，我们可以看出：目前，无论国内和国外，电动汽车涉及的关键技术：一是电池技术，它包括铅酸电池，燃料电池等，以及燃料电池中的氢气贮存技术和电能贮能系统技术等；二是电动机技术，包括电动机的速度或转矩的控制技术和起动技术，以及机电变换器技术等；三是动力控制器技术；四是能源管理及系统控制技术；五是电池组充电放电技术；六是排放控制技术等。通过以上分析，企业可以了解现阶段有关电动汽车领域的热点技术和关键技术，以及逐步衰老的技术，指导企业未来技术投资方向以及专利许可战略和技术贮备战略的实施。从技术分析角度来说，企业应该对技术分析中所涉及的关键技术逐个做详细分析，利用完整的数据库分别制定检索策略，找出每个关键技术所涉及的国际专利分类号和申请专利的企业等，并关注主要申请人的专利活动。本文因人力、物力等诸多原因的限制，未能对这些关键技术做进一步深入分析。专利与企业竞争力密切相关，加强对专利竞争情报的分析，对企业了解相关技术领域的专利活动和主要竞争者的专利动态，及时调整本企业的技术投资方向和专利战略，有十分重要的意义。表2：