无线电能传输领域专利技术发展趋势分析

无线电能传输领域专利技术发展趋势分析发布时间：2013-09-04大中小“无线电能传输”（WirelessPowerTransmission-WPT）是利用电磁场或电磁波进行电力传输的一种技术，这种技术解除了传统有线电力传输对于导线等物质的依赖，近些年来成为各国科学研究的热点，被美国《技术评论》杂志评选为未来十大科研方向之一。已经问世的无线电能传输技术，根据其电能传输原理，大致上可以分为三类：第一类是应用电磁感应原理（ICPT），这种非接触式充电技术在许多便携式终端应用日益广泛。这种类型中，将两个线圈放置于邻近位置上，当电流在一个线圈中流动时，所产生的磁通量成为媒介，导致另一个线圈中也产生电动势;第二类是最接近实际应用的一种技术，即射频（RFPT）和微波传输技术（MPT），它直接应用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理：直接在整流电路中将电波的交流波形变换成直流后加以利用，但不使用放大电路等;第三类是利用电磁场的谐振方法（ERPT）。谐振技术在电子领域应用广泛，但是，在供电技术中应用的不是电磁波或者电流，而只是利用电场或者磁场。2006年11月，美国麻省理工学院（MIT）物理系助理教授MarinSoljacic的研究小组全球首次宣布了将电场或者磁场应用于供电技术的可能性。本文以中国专利文献检索数据库（CPRS）和德温特世界专利索引数据库（WPI）公开的无线电能传输领域的相关文献为基础，对无线电能传输领域的国内外专利申请情况进行统计和分析。截至2013年5月31日，检索出无线电能传输技术领域全球专利申请共计2307件，其中中国专利申请1081件，国外专利申请1380件。为了对无线电能传输技术在全球的发展有整体的了解，以下将从专利申请量发展态势、区域分布以及专利权人或申请人几个角度进行分析。无线电能传输领域中国专利申请统计分析检索到的无线电能传输领域中国专利申请的总体情况如下：向中国国家知识产权局专利局提交并且公开的无线电能传输的相关专利申请共计1081件，其中发明专利申请593件，实用新型专利申请488件。发明专利申请中有效专利权为97件，占发明专利申请总量的25.3%，而目前仍在进行实审程序的有效发明专利申请为224件，占发明申请总量的58.5%，这部分申请都是近两年时间内提出的。2010年以后，国外在华申请量也呈现大幅度增加的趋势，体现了全球无线电能传输技术领域的技术研发已经开始迅速发展起来。从2009年开始，我国专利申请持续增长。2007年之前的相关申请基本都是与无线传输相关的申请，基本不涉及电磁感应、电磁辐射和磁共振三个技术领域。在所有中国专利申请中，国内专利申请871件，占全部申请总量的82%，国外来华专利申请共计210件，占全部申请总量的18%。国内专利申请和国外来华专利申请相比，前者占大多数，国外在华专利虽然数量不多，但是比较集中，主要分布在日本、韩国和美国这几个国家。这说明一方面我国已经对无线电能传输技术开展了较为广泛的研究，并且开始利用知识产权保护其成果;另一方面，国外企业目前并未广泛在我国就这一技术展开全面的专利部署，为我国的科研机构和企业在无线电能传输技术领域发展具有自主知识产权的技术创造了机会。此外，在所有中国专利申请中，按照无线电能传输的技术分布，在电磁感应、电磁辐射和电磁共振三个技术领域进行比较，其中电磁感应、电磁辐射和电磁共振三个领域分别占64%、25%和11%，可以看出中国专利申请中，电磁感应式的无线电能传输技术发展较快，研究进行的较为深入，而近年来比较受关注的磁共振式无线电能传输技术虽然已经具有了一定的申请量，但是其继续进一步深入研究的潜力也很大，随着电磁共振式无线电能传输在全球范围内技术进步和广泛应用，国内的科研机构和企业在这个领域的技术研发应该会有大幅度增长的可能。国内专利申请的主要申请人分布和排名情况为东南大学的申请量最高，有30件;其次为天津工业大学和海尔集团公司。通过分析发现，东南大学和天津工业大学的专利申请都集中在2011年和2012年，并且两家大学的58件专利申请全部为发明专利申请，虽然目前大多数申请均处于实审阶段或等待实审提案阶段，但是从上述发明专利申请的数量可以看出，目前国内对于无线电能传输技术的研究开发主要集中于高校等教育科研单位，这与该技术领域为新兴技术领域，而国内大学院校作为新技术的研发带头人的情况相吻合。国内申请人的地域分布主要集中于广东、江苏和上海、北京等经济技术发达地区，占申请总量的52.3%，体现了在我国经济技术发达地区始终位于新兴技术领域发展和研究的前沿。无线电能传输领域国外专利申请统计分析本部分在德温特世界专利索引数据库中对涉及无线电能传输领域的专利申请进行了检索，去除了中国申请人在国外的申请，共检索到相关专利申请1380件（德温特世界专利索引数据库对专利申请的同族专利进行了处理，每件专利实际上代表一个专利族）。涉及无线电能传输领域的国外专利申请从2007年开始数量急剧增加，总体呈上升趋势，在2011年和2012年达到申请量的最高点。而2007年之前的少量相关申请基本都是与无线传输相关的申请，基本不涉及电磁感应、电磁辐射和磁共振三个技术领域。而涉及无线电能传输技术领域的国外专利申请的国别分布如下：来自日本申请人的专利申请量最大，有92件，占总量的43.8%，韩国和美国的专利申请量也较多，分别为57件和48件，分别占总量的27.1%和22.8%。可以看出，目前无线电能传输的专利申请人主要集中在美日韩等技术发达国家。从涉及无线电能传输技术领域的国外专利申请的申请人排名方面来看，排在第一位的是日本松下电器产业株式会社（MATU），有71件相关的专利申请，其次是松下控制电器株式会社（MATW），有63件相关的专利申请。这与中国专利申请分析中对国外来华申请的申请人分析部分吻合，即国外来华申请量最大的申请人与国外专利申请量最大的申请人相同，都是日本的电器株式会社。加强校企合作共同促进发展从上面的统计数据及分析可以看出，我国在涉及无线电能传输技术领域存在以下特点：一是无线电能传输的相关技术主要掌握在各大学院校手中，而企业等所掌握的技术比重不是很大，因此该项技术还没有在产业中大量推广，另外，从所公开的专利申请中分析得到，大部分专利申请均集中在无线电能传输方法上，基于无线电能传输所形成的产品很少，这在某些方面也说明了该项技术在产业中还没有大量推广。二是近几年相关专利申请开始大量涌现，无论是国内专利申请，还是国外来华申请，都出现了大幅度增长，这一方面是因为无线电能传输技术越来越引起相关企业和研究机构的极大关注，另一方面则是相关企业和研究机构的知识产权保护意识增强。但是对于无线电能传输中目前普遍存在的传输效率不高的技术问题，国内的专利申请数量有限。三是目前WPT技术还主要处于研究阶段，形成产品较多的主要是ICPT和RFPT，主要应用于电动汽车和便携式电子产品等，涉及MPT和ERPT传输技术的产品申请量比较小，而这部分技术应用领域更广，例如太阳能电站等，如何将该技术应用于产业并实现其商业价值还有很大的研发空间。针对以上分析，建议国内相关企业和研究机构可进一步加强对无线电能传输技术的研发。另外，在研发的同时应适当关注其他创新主体的技术发展动向，特别是已有专利布局的国内和国外申请人，确保在研发前进行充分的专利文献检索，避免重复劳动和陷入侵权纠纷中。（知识产权报作者李承承）