全球新能源汽车领域专利申请情况的统计分析与预测

2023年12月17日发(作者：荣威官网用户手册下载)

全球新能源汽车领域专利申请情况的统计分析与预测

徐国祥;余碧涛;李福燊

【摘 要】The statistical analysis is performed for the patent application of

new energy vehicles all over the applications of pure electric

vehicles,hybrid vehicles,fuel cell vehicles and Battery technology are

on the technical focus,the patents of China,the United

States,Japan and Europe are categorized in the applicants and

collection and analysis of industry trends and hot

points,the article gives some advices to the development of new energy

vehicles in China.%对全球范围内新能源汽车领域的专利申请情况进行了数据统计与分析,集中对纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车以及动力电池技术的专利申请进行了比较,并基于技术重点、申请人、申请量等信息按照我国与美、日、欧等申请人情况进行了归纳分类.通过对产业趋势、热点的掌握与分析,对我国新能源汽车产业的未来和发展提供参考.

【期刊名称】《机械制造与自动化》

【年(卷),期】2013(042)003

【总页数】5页(P162-165,187)

【关键词】新能源;汽车;电池;燃料电池;动力

【作 者】徐国祥;余碧涛;李福燊 【作者单位】国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心电学部,北京100190;国家知识产权局专利局专利审查协作北京中心电学部,北京100190;北京科技大学材料科学与工程学院,北京100083

【正文语种】中 文

【中图分类】U46

0 引言

中国专利制度已经走过了近30年的历程。我国专利事业取得了令世人瞩目的辉煌成就，其直接例证就是专利法律体系日趋完善，专利保护工作逐步加强，专利工作队伍不断壮大，专利申请量和授权量迅速增长［1］。现代社会进入信息社会，信息资源已经成为现代社会中最重要的战略资源之一，其开发水平已成为推动科技、经济、文化和社会发展的重要杠杆。专利保护制度导致了专利信息的产生，从而产生出大量的专利文献信息资源，并大大丰富了整个社会的资源种类和总量［2，4-7］。

随着国际原油价格的持续飙升，以汽油、柴油作为发动机燃料的汽车成为石油资源消耗的第一影响因素。而石油资源作为不可再生资源，随着开采量的不断增加，储量越来越少，而且其作为能源燃料所产生的二氧化碳为地球带来的温室效应也日益显著。我国是石油消耗大国，近年来汽车产业发展迅猛，每年汽车产销量都在快速增长，因而对石油进口的依赖也逐渐增加。在全球环境保护呼声日益高涨的大形势下，以美、日、欧为代表的发达国家和以我国为代表的发展中国家都积极开展了新能源汽车产业的发展，2010年10月，我国将新能源汽车产业确定为战略性新兴产业重点发展方向之一，因此，只有超前部署新能源汽车产业的研发、产业化等工作，才能力争在未来形成具有世界竞争力的汽车工业体系。 1 涉及电化学电池的专利申请量分析

电化学电池在国际专利分类表（IPC）中归为H01M，被定义为“用于直接转变化学能为电能的方法或装置”。我国国家知识产权局自1985年实施专利法以来，一直采用国际专利分类表对发明专利和实用新型专利的技术主题进行分类，1996年6月17日，中国正式向WIPO递交了加入《国际专利分类斯特拉斯堡协定的加入书》，并于1997年6月19日生效。自此，中国正式成为《国际专利分类斯特拉斯堡协定》的成员国。笔者按照国际专利分类的规定对我国电池领域的专利申请进行了相关统计，所采用的统计数据均来自中国专利文摘数据库（CNABS）。

图1 专利统计

图1给出了从1995－2009年这15年间在中国进行的电化学电池领域（H01M领域）的专利统计数据。由图可见，随着知识产权战略的逐步深入，我国在电池领域的专利申请总量从1995年的317件迅速增加到2009年的6 244件;不仅如此，从2000年开始，该领域的专利申请数量呈现跨越式增长，截至2009年，仍然呈现增长趋势。这说明对于电化学电池的专利技术保护成为行业共识，包括企业、高校、科研院所在内的各类申请人均希望通过专利权的形式将自己的科研成果得到法律保护并进一步实现科研成果的转化。

通过图1分析可以发现，涉及一次电池的申请量在整个电池领域的申请中比例不高，这与其应用场合和自身不可循环利用的弊端紧密联系。以锂二次电池为代表的二次电池经历一段较长时间的增长后，从2006－2007年的峰值开始下降，这与电池领域的研究热点由锂电池转移到燃料电池具有直接关系，随着对锂电池各个构成部件的研究深入，锂电技术已经得到了全面发展，早已实现工业应用，在便携式电子设备、移动电源乃至电动汽车各领域均已实现商品化。与上述二者不同的是，燃料电池专利申请数量逐年上升，从2006年开始与二次电池的申请拉开差距，在2009年已经达到了3 277件。这说明电化学电池中，燃料电池已成为行业研究热点，各类申请人都希望通过专利保护形式把握住燃料电池关键技术的主动权，为其后期的工业应用奠定坚实基础。

由上述分析可知，在整个电池领域专利申请数量逐年增加的情况下，构成专利申请不同电池种类的申请比例却在发生变化，各类型电池的申请情况呈现不同的发展趋势，这与电池行业中一次电池、二次电池和燃料电池的实际发展历程十分吻合，也证明了国人专利保护意识的逐渐增强。

2 新能源汽车领域专利申请现状（图2）

图2 新能源汽车专利申请状况

截至2011年3月，在全球范围内新能源汽车领域的专利申请中，涉及混合动力汽车、纯电动车以及燃料电池汽车的专利申请分别达到了38 716项、19 812项和21 130项。其中，混合动力汽车的专利申请从1990年的71件迅速增长到2008年的8 656件，增幅近122倍，呈现出快速增长的势头，且年均增长率保持稳定。纯电动汽车专利申请自2006年进入第三次高速增长期，专利申请公开滞后的情况下，于2009年创下历史最高的1 748项，表明纯电动汽车专利申请仍将保持高速增长;而燃料电池汽车技术在经历了1998年至2004年的高速增长后，目前正处于技术调整期，年专利申请量稳中有降，保持在2 500项左右，反映出其现阶段发展受到技术瓶颈限制。

3 新能源汽车领域专利申请区域分布

表1给出了新能源汽车领域全球与中国专利申请国家区域分布表。从表中数据可以判断:1）全球范围内，日本和美国在新能源汽车各个技术领域的专利申请量中均占据前两位;中国在纯电动汽车技术领域具有原创优势但在燃料电池汽车技术中的原创水平过低;中国与美国是新能源汽车的重要市场。2）国外技术强国纷纷加大新能源汽车在华布局力度;国内各领域还存在技术趋于分散的问题，缺少有效的资源整合机制。3）动力电池技术的专利申请分布与纯电动汽车相似度高，中国近年发展势头迅猛［3］。

表1 新能源汽车领域全球与中国专利申请国家区域分布表 项全球项中国总申请 原创申请 总体 国内 国外来华日本26 602 日本24 342 总量3 670 广东239 日本混合动力汽车876美国11 484 美国5 331 国内1 970 北京191 美国520德国6

653 德国3 149 国外来华1 700 安徽181 德国143中国5 848 韩国2 040 上海166 韩国55 WIPO5 845 中国1 571 江苏156 法国37

纯电动汽车日本11 216 日本10 605 总量4 720 浙江670 日本473美国4 082

中国2 600 国内3 942 江苏434 美国150中国3 427 美国1 995 国外来华778

广东426 韩国45德国2 380 德国1 294 北京330 德国41欧洲1 765 韩国1

067 上海276 法国20燃料电池汽车日本16 907 日本15 872 总量1 912 上海103 日本934美国5 701 美国2 381 国内349 北京80 美国479 WIPO3 380 德国1 136 国外来华1 563 辽宁37 韩国79欧洲2 287 韩国909 湖北22 德国41中国2 166 法国315 江苏16 法国11动力电池日本11 716 日本11 087 总量3

582 广东456 日本735美国3 381 美国1 281 国内2 572 浙江281 美国137中国2 167 中国2 167 国外来华1 010 北京270 韩国56 WIPO1 735 德国1 675

江苏256 德国48德国1 675 韩国1 378 天津222 法国8

4 新能源汽车领域主要申请人分布

图3给出了新能源汽车领域主要申请人分布的统计情况，从该统计图可以判断:1）日本企业在新能源汽车领域形成了集团优势，丰田公司独占各个技术领域的申请量首位;2）国外重点申请人积极在华布局新能源汽车技术专利，国内混合动力汽车与纯电动汽车领域缺乏行业领军企业，高校在燃料电池汽车领域具有明显优势;3）全球动力电池行业中，日本企业占据主导地位，国内还需要扶持专业的动力电池企业加入新能源汽车产业的发展［3］。

全球/项中国专利申请/件国内国外来华公司:971（49.2%）个人:592（30.1%）高校、科研院所:407（20.7%）公司:1 656（97.5%）个人:37（2.2%）高校、科研院所:5（0.3%）混合动力汽车丰田9 146（24%）日产 3 034（7.8%）本田 1

633（4.2%）电装 1 362（3.5%）通用 1 229（3.2%）申请人/申请量、发明、实用新型、活跃指数 申请人/申请量、发明、新型、活跃指数奇瑞158（8%） 143

15 1.3 丰田537（31%） 536 1 1.4比亚迪104（5%） 78 26 1.1 通用336（20%） 336 0 1.7长安80（4%） 41 39 1.3 福特102（6%） 98 3 1.8吉利63（3%） 36 27 1.5 爱信艾达91（5%） 91 0 1.3清华49（2%） 37 12 1.4 本田84（5%） 84 0 0.5公司:1 728（43.8%） 公司:748（96.1%）个人:1 765（44.8%） 个人:27（3.5%）高校、科研院所:449（11.4%） 高校、科研院所:3（0.4%）纯电动汽车丰田1 158（6%）日产962（5%）日立634（3%）本田519（3%）松下493（2%）申请人/申请量、发明、实用新型、活跃指数 申请人/申请量、发明、实用新型、活跃指数比亚迪125（3%） 59 66 1.1 丰田173（22%） 172 1 1.2奇瑞97（2%） 73 24 1.3 通用49（6%） 49 0 1.5清华48（1%） 41 7 3.6 本田42（5%） 42 0 0.8北理工41（1%） 33 8 2 日立29（4%） 29 0 2.2松正34（1%） 10 24 1.1 三洋27（4%） 27 0 3.3

图3 专利申请统计

5 新能源汽车领域的技术主题分布

表2给出了新能源汽车领域全球与中国重点与热点技术比较表。由表2给出的统计数据可以发现:1）三大新能源汽车技术全球发展重点均倾向于控制技术，电池材料与电力驱动也同时受到关注;2）中国在追随全球技术发展重点的同时，还选择了一条与之具有差异的技术发展路线，两方面兼顾发展，抢先对外围非核心技术进行布局;3）国内外均共同关注动力电池材料技术的研究，国内申请人提前开始外围技术专利布局。总之，混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车同属于采用电能作为主要动力源的新能源汽车，其在横向上均涉及三大关键性技术，即动力电池技术、驱动电动机技术以及能量管理与控制技术［3］。

表2 重点与热点技术比较全球中国重点技术公开数量 热点技术活跃指数 重点技术国际专利分类号公开数量 热点技术国际专利分类号活跃指数车辆传动系统及其控制5 835项并联式混合动力车辆 3.08原动机的布置或安装（B60K6）1 112件 原动机的布置或安装（B60K6）3.4并联式混合动力车辆4 960项点动力装置的布置或安装（B60K1）2.1车辆微处理器系统4 316项车辆的控制系统（B60W20）330件车辆微处理器系统3.07混合动力车车辆传动装置的布置或安装（B60K17）2.8牵引电池4 836项 牵引电池2.58 电源的电力牵引（B60L11）330件车辆子系统的联合控制（B60W10）1.9牵引电动机速度或转矩控制3 680项车辆传动系统及其控制 2.3牵引电动机速度或转矩控制1.91牵引电池2 253项 车辆微处理器系统3.92车辆的控制系统（B60W20）1.6车辆传动装置的布置/安装（B60K17）5.3牵引电动机速度或电源的电力牵引（B60L11）411件转矩控制1 619项 牵引电动机2.58 电池 组 的 充 电/供 电 装 置（H02J7）361件纯电动汽车电池组的充电/供电装置（B02J7）4.9电池及其制造（H01M10）4.1车辆微处理器系统1

250项电池充电器1 441项 电池充电器1.9 电池及其制造（H01M10）330件 结构零件或制造方法（H01M2）4.3牵引电动机1 278项 电动车辆的用电安全 1.85牵引电动机速度或转矩控制1.51 电源的电力牵引（B60L11）3.6

燃料电池控制6 872项燃料电池及其相关元件 2.17燃料电池及其制造（H01M8）1 102件固体氧化物与固体聚合物燃料电池3 665项固体氧化物与固体聚合物燃料电池1.63直流功率输入变换为输出（H02M3）1.6电极（H01M4）146件 电源的电力牵引（B60L11）1.4燃料电池车 固体聚合物燃料电池3 419项固体聚合物电解质电池1.49 电源的电力牵引（B60L11）93件 燃料电池及其制造（H01M8）1.3燃料电池及其相关元件3 264项固体聚合物燃料电池 1.24固体氧化物电解质燃料电池2 904项锂电池2 986项 二次电池组4.12 电池及其制造（H01M10）1 341件电路或流体管路及其原件布置（B60R16）4.7电池充电器2 130项 二次电池2.66 结构零件或制造方法（H01M2）725件 结构零件或制造方法（HO1M2）4.6电池技术 二次电池组2 121项 锂电池2.38 电极（H01M4）668件 电池及其制造（H01M10）4.2二次电池1 728项 电池充电器2.0 电极（H01M4）3.5电池电量测量1 685项 电池电量测量1.77 电动力装置的布置或安装（B60K1）3.5

6 结论与展望

通过对电化学电池、新能源汽车技术领域中相关技术点的分析，结合行业发展现状与相关主管部门指定的发展规划，可以预知使用电化学电池的新能源汽车领域未来几年的技术发展方向与重点:在混合动力汽车领域，动力电池技术成为全球及中国发展重点;在纯电动汽车领域，全球与中国的技术发展应基本保持同步，解决电池材料问题将是未来发展重点;在燃料电池汽车领域，燃料电池技术是重点，第三代燃料电池技术的发展将是燃料电池汽车技术取得突破的关键;而对于动力电池技术领域，笔者认为比能量、比功率以及电池材料技术的解决将成为突破其技术瓶颈的关键所在。

综上所述，笔者通过对新能源汽车领域涵盖的主要类型、关键技术以及与其直接相关的电化学电池的专利申请进行统计、分析，希望能够为掌握产业发展趋势，分析产业发展热点，促进我国新能源产业未来的发展起到参考作用。

参考文献:

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