纯电动汽车技术专利竞争态势分析报告

纯电动汽车技术专利竞争态势分析报告首先从纯电动汽车技术的专利区域分布情况来看当前的发展现状。日本区域专利数量领先于其他国家，数量上占据绝对优势。但值得注意的是，中国的专利数量排在日本之后，居于第二，甚至在数量上超过美国专利，而美国、德国和中国在纯电动汽车专利数量上差距并不明显，可以说不分伯仲。同时可以发现，对于汽车技术领域数百万的专利数据而言，该领域的专利绝对数量较少，这主要是因为纯电动汽车技术的大规模开发刚刚兴起，技术发展还有广阔的发展空间。结合趋势图（图2）来看，可以看到，纯电动汽车专利大部分都是在90年代后申请的，之前专利数量不多，而日本专利自1993年数量开始大幅增加，并于1996年达到顶峰，这表明在1993年前后，纯电动车技术实现了突破，而从近年的情况来看，中国和美国专利数量开始增加，特别是中国，专利数量直线攀升，相比之下日本的专利数量已经呈下降的趋势，这表明纯电动汽车技术在中国和美国这两个汽车最大的消费市场的潜力开始显现。从图3、图4可知，当前纯电动技术主要技术手段为电源管理、电机控制、系统总成、电源类型、驱动系统、传动系统以及其他设备，其中电源管理占据了较大比重。而纯电动技术相关的功能效果主要集中在稳定可靠、设计合理、安全性好、提高效率、节约能源、精度高、操作方便上，其中稳定可靠和设计合理占了很大的比例。由此可见当前纯电动汽车技术侧重的是设计制造的合理、安全、可靠性，而汽车各项性能指标的专利不多，研发处于初级阶段。再结合技术手段的趋势图（图5），可以看到当前电源管理的专利申请量近两年上升势头强劲，是纯电动技术发展中的侧重点和热点所在。通过上述排名与趋势图的分析，基本上对纯电动汽车的技术与功效的大致情况有了了解，下面进一步通过技术-功效矩阵图，进行更加深入的探讨。下图中，横轴表示各技术手段，纵轴表示各功能效果，交叉点数量表示该相应技术手段实现该功能效果的专利数量，该技术点的专利越多，球形越大。下面是针对电源管理和电机控制这两项技术所做的技术与功效的剖析。图7技术手段第二层之电源管理图8电源管理下各技术手段的发展趋势电源管理专利中数量最多的是电池管理的专利，其次是充电控制的专利，ECU控制、SOC检测、电源布置、能量回收、状态监测的专利也比较多，主要是电池的各种管理控制方法，由此可见，当前纯电动汽车的核心技术在于电池的管理控制技术，同时可见，电池管理技术不仅是重点，而且是当前研发的热点。图9技术手段第二层之电机控制电机控制专利中，数量最多的是电机控制器的专利，其次是转矩控制的专利，再次是斩波器的专利，由此可见，专利主要集中在电机各种控制手段上，这主要是由于电机技术发展比较完善，新式电机数量不多，以完善控制手段提高电机性能的专利居多。以上方法还可以再继续深入第三层，如果技术特别复杂，还可以有第四层甚至更多。通过这样一层层抽丝剥茧的分析，能够实现对技术最为透彻的解析，全方位、最准确的掌握技术的各个动向。下面对纯电动技术方面的主要专利拥有者的情况进行分析。主要专利拥有者一般是该行业的占据技术优势的企业，往往也是技术先行者以及其它企业的关注对象，对这些专利拥有者进行分析，第一能够使得企业了解其技术动向，以便采取相应的应对策略；第二能够了解最新技术的发展动向，预测今后的产品路线；第三能够在企业设立项目、进行技术研发时及时绕开专利雷区，规避专利风险。图10纯电动汽车相关专利申请排名前12位由图10易见，纯电动汽车排名靠前都是跨国公司，TOYOTA公司排在首位，MITSUBISHI公司排在第二位，HONDA公司排名第三，前十名中共有九家日本公司，占据着绝对的优势。值得注意的是国内的比亚迪排在第七位，众所周知，生产电池是比亚迪早期的主要业务，进入汽车领域也是近几年的事情，作为中国新能源汽车企业的代表，进入该榜单可见其技术研发的实力和强劲的发展势头。图11纯电动汽车相关专利主要申请人趋势（1-5）由主要申请人的趋势来看，最值得注意的是丰田公司。MITSUBISHI、HONDA、NISSAN、HITACHI这几家公司虽然专利数量也较多，但其趋势类似，基本较为稳定，且近几年来有下滑趋势。而丰田公司虽然在1990年以前专利在纯电动汽车领域的专利申请量不多，但1990年以后特别是2003年以后专利申请增加非常明显，远超过其它申请人，从趋势图中可以看到，其自03年之后专利数量一路飙升，几乎呈直线趋势。其中主要原因可以解读为，一方面，由于纯电动汽车与混合动力汽车之间有部分技术的重叠，因此丰田在其研制混合动力汽车的时候，也已经为进一步的纯电动汽车打下了一定的基础；另一方面，从丰田在该领域大量申请专利的动作来看，很有可能已经开始在纯电动汽车技术范畴内进行了专利布局，以期通过技术的垄断独占市场。这一点应当引起中国本土汽车企业的重视。图12纯电动汽车相关专利主要申请人趋势（6-10）图12中，最值得关注是国内比亚迪公司的专利状况。比亚迪公司以电池技术起家，能够在纯电动领域占据一席之地是可以预见的，但其势头之强劲，与世界第一汽车零配件商电装公司相比也不遑多让，并超越了TOSHIBA、SUZUKI等日企，不得不让人肃然起敬。从专利申请人的专利地域分布，可以了解其不同的地域性专利战略和所侧重的市场区域。下面是五个主要申请人的专利区域分布图。图13纯电动汽车专利前五位申请人专利布局五家公司在日本的专利申请都居首位，反应了日本企业首先还是立足本国市场，对于海外市场的开拓，不同的公司策略是不同的，TOYOTA公司在全球范围内布局专利，并且其在世界知识产权组织中的专利数量远远多于其它申请人，其专利布局范围最广，值得注意的是TOYOTA在中国申请的专利数量也是这五家公司中最多的；HONDAMOTOR公司在美国申请的专利是这几家公司中最多，相比其国内的专利申请量，其美国专利的比例较大，这表明HONDA十分重视美国市场；MITSUBISHI、NISSAN、HITACHI的专利布局比较类似，美国专利和欧洲专利申请的较多，这说明这些公司目前关注的主要还是欧美市场。下面对丰田、三菱、本田以及国内的比亚迪、清华、北理工、奇瑞这几个主要申请人的技术热点与空白点进行剖析。先来看丰田公司在纯电动汽车领域的技术手段与功能效果矩阵图。图14纯电动汽车技术手段－功能效果矩阵由上图来看，TOYOTA专利主要集中在电机控制实现稳定可靠，电源管理实现安全性好、精度高、设计合理、提高效率、稳定可靠，电源类型实现设计合理，系统总成实现设计合理等技术点上。图15纯电动汽车技术手段－功能效果矩阵从上图看，三菱在纯电动汽车技术方面的专利主要集中在电机控制实现安全性好、设计合理、稳定可靠，电源管理实现设计合理，其它设备实现设计合理，系统总成实现设计合理、稳定可靠等技术点上。图16纯电动汽车技术手段－功能效果矩阵从本田公司的纯电动汽车功效手段矩阵图来看，其专利集中在电机控制实现稳定可靠，电源管理实现安全性好、精度高、设计合理、提高效率、稳定可靠，电源类型实现安全性好、设计合理、稳定可靠，系统总成实现设计合理几个方面。国内主要申请人来看，最主要的是比亚迪汽车、清华大学、北京理工大学。比亚迪居世界第七，显然十分值得重视。而清华大学、北京理工大学作为国家863计划的参与者与项目牵头者，其所申请的专利一定程度上代表了国家所提倡的发展方向，具有较高的参考意义。图17纯电动汽车技术手段－功能效果矩阵由上图可见，目前比亚迪技术主要集中在传动系统实现设计合理，电源管理实现安全性好、提高效率、稳定可靠，其它设备实现稳定可靠等技术点上。相比较而言，比亚迪的技术方向与本田更为接近，侧重安全性能的提升。图18纯电动汽车技术手段－功能效果矩阵目前清华大学技术主要集中在电池管理实现安全性好，电源类型实现稳定可靠，系统总成实现稳定可靠几个技术点上。其中实现的稳定可靠的系统总成技术，是值得注意的亮点。图19纯电动汽车技术手段－功能效果矩阵北京理工大学在中国的专利申请集中在电池管理实现安全性好、操作方便，系统总成实现稳定可靠等技术点上。基本与前述申请人的专利相似。通过以上对各主要申请人的技术热点和空白点的分析，可以看到不同申请人各自的技术特点。其中丰田占据了纯电动汽车技术领域的绝对优势，电源管理和电机控制是其最为突出的技术优势；三菱在电机控制方面的专利数量甚至超过了丰田，这是其主要的优势技术；与丰田、三菱不同，本田的技术手段所实现的主要功能是提升安全性能，这给其他企业带来了新的技术研发思路。从国内主要申请人的情况来看，比亚迪的技术方向与本田比较接近，侧重安全性能的提升；清华大学所申请的专利中，稳定可靠的系统总成技术是值得注意的一个亮点；而北京理工大学的技术分布相对较为平均。参考这些申请人的各自的专利分布与发展趋势，能够让企业在决定自身技术发展与专利战略时，具有更科学的判断依据。从上图可以更加直观的看到，纯电动汽车的技术手段主要集中在电源管理、电机控制、系统总成和电源类型中，功能效果集中在、稳定可靠、设计合理和安全性这些方面。其中，目前侧重的研究方向，电源管理和电源类型主要在于提高稳定性可靠性、整体设计的合理性，以及电源的安全性方面；电机控制主要侧重于稳定可靠，而系统总成技术则较为注重整体设计合理性。这些都是当前研究的重点热点，亦是企业应当加强关注的点。同时，这张图还反映出当前技术的薄弱点与空白点。如轻量化、使用寿命等方面也是纯电动汽车技术中需要解决的问题。而从当前的专利技术分布来看，这方面的技术发展还远远不够。同时，纯电动汽车的驱动系统、传动系统方面都没有大的突破，对于研发实力较强的企业，可以考虑从这些技术的薄弱点与空白点入手，在这些方面取得在纯点的领域的基础专利。对于以上所分析的技术，还可以更进一步，进行更加深入的分析。下面是针对电源管理和电机控制这两项技术所做的技术与功效的剖析。以上是纯电动汽车的主要技术及申请人的情况，除此之外还可以通过引证分析与同族专利的分析，来确定该技术领域的重点技术，并可以通过进一步的分析，确定该重点技术的是否可以为企业所用。科技文献中经常出现引用其他文献的情况，专利引证与之相似，是指在一件专利中引用其他专利的情况，一般说来，被引用的专利多是基础专利，一条专利被引用的次数越多，专利越重要。而同族专利是指具有共同优先权的由不同国家或国际专利组织多次申请、多次公布或批准的内容相同或基本相同的一组专利文献。一般是申请人根据自身需要所进行的专利布局所形成的。可以说，专利引证是他人对该项技术的重视程度，同族专利是申请者自身对技术的重视程度。显而易见，若一项技术具有相当的重要性，则其被引证次数和同族专利数都是较为可观的。以一项名为“BatteryChargingAndTransferSystemForElectricallyPoweredVehicles”的专利为例，该专利的专利号为US5951229，属于纯电动技术中的电源管理技术方面。其被引证次数达到36次，亦即有36篇专利文献是以该技术为基础进行的（具体见表格1）。图20则是该项专利技术的同族专利示意图，可以看到，其同族专利的数量也非常多。图20US5951229同族专利示意图显然，从图中不仅可以看到该项专利的同族数量，同时也可以明确其区域分布。上述专利已经基本覆盖了世界上所有主要的国家与区域，再次证明该项技术的重要性。若一项技术的同族专利分析中，发现该技术尚无中国同族，则企业即可考虑其是否已经过了优先权期限，要是答案肯定的话，相关企业可在中国大胆的使用这项技术。而对于上述US5951229这项专利，若企业想采用其技术的话，则就可以通过找到同族专利的申请人，寻求专利许可，向其购买专利，或者采用合资、合作等方式，来获得该技术。避免陷入专利纠纷。总体来看，当前纯电动汽车发展方兴未艾，但国内还未形成一家或几家企业独大的垄断局面，而企业亦不必畏惧纯电动技术的复杂性与跨国公司的威胁。可以看到，通过类似如上所述的分析，可以清楚地剖析技术点，了解行业竞争者的动态，并寻找自己所需的专利，规避专利风险。有志于在纯电动汽车领域发展的企业，应及早动手研发，充分利用知识产权的规则，