電池成組技術(shù)國(guó)際專利情報(bào)分析

張慧卿　郭倩玲　張杰

[摘要]本文應(yīng)用專利分析工具Innography，對(duì)世界范圍內(nèi)電池成組領(lǐng)域技術(shù)專利進(jìn)行分析，主要研究?jī)?nèi)容包括專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析、專利區(qū)域分析、技術(shù)分布分析、專利權(quán)人分析、主IPC及研究熱點(diǎn)分析和涉案專利分析，并進(jìn)一步通過(guò)對(duì)專利強(qiáng)度的分析，挖掘核心專利。在此基礎(chǔ)上了解國(guó)內(nèi)外電池成組技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，以期為國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域提供有用的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)。

[關(guān)鍵詞）電池成組；Innography；專利分析；信息挖掘

[中圖分類號(hào)]G306 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-0821（2014）11-0131-07

1、概述

1.1 電池成組技術(shù)概述

近幾十年來(lái)，由于電力、通信、電動(dòng)汽車等工業(yè)領(lǐng)域?qū)﹄姵貎?chǔ)能系統(tǒng)的極大需求，推動(dòng)了電池儲(chǔ)能技術(shù)的迅猛發(fā)展。電池儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的兩個(gè)分支是電池儲(chǔ)能系統(tǒng)和動(dòng)力電池系統(tǒng)。而無(wú)論作為何種應(yīng)用分支，都需要將單體電池經(jīng)過(guò)各種串并聯(lián)方式組合應(yīng)用。目前該領(lǐng)域存在的主要問(wèn)題是：蓄電池成組后，由于散熱問(wèn)題沒(méi)有解決好，安全性大幅下降、使用壽命大幅縮短，甚至頻繁發(fā)生蓄電池燃燒、爆炸等惡性事故。因此，蓄電池成組應(yīng)用技術(shù)是制約電動(dòng)汽車和節(jié)能與新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。解決好電池成組后的散熱問(wèn)題，突破蓄電池成組應(yīng)用技術(shù)，是推動(dòng)包括節(jié)能與新能源汽車在內(nèi)的節(jié)能與新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大課題。本文利用Innography專利分析工具，對(duì)電池成組專利進(jìn)行系統(tǒng)分析，以期為國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域提供有用的競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)。

1.2 相關(guān)說(shuō)明

本研究的專利檢索工具、檢索范圍和檢索方法說(shuō)明如下：

（1）分析工具：Innography，語(yǔ)種：英語(yǔ)；

（2）檢索范圍：專利數(shù)據(jù)：歐洲專利局（口）、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織（WO）、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、日本等78個(gè)國(guó)家的專利；

（3）檢索策略：（power or energy or vehicle orteleeommu-nieations or BESS）and（“battery pack”or“battery module”）and（cool*oI“beat elimination”or“heat radiation”or“heat dissipation”or“heat loss”or radiating or thermolysis or“abstract heat”）；

（4）統(tǒng)計(jì)截止時(shí)間為2013年12月20日。

經(jīng)檢索后獲得不含同族專利3 707件，同族擴(kuò)增后獲得含同族專利6 553件，然后通過(guò)對(duì)種類號(hào)（kind code）限定，統(tǒng)計(jì)出該技術(shù)領(lǐng)域的專利申請(qǐng)量為4 583件。

2、電池成組技術(shù)專利分析

2.1 電池成組技術(shù)專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

將4583件電池成組技術(shù)專利檢索結(jié)果按照專利優(yōu)先權(quán)年份（priority year）統(tǒng)計(jì)，得到圖1趨勢(shì)圖，可以看出，除在1997年出現(xiàn)一個(gè)小小的拐點(diǎn)之外，2010年之前電池成組技術(shù)專利數(shù)量一直呈上升趨勢(shì)，其中2006-2011年，專利申請(qǐng)量都超過(guò)300件，到2010年最多，達(dá)到700件，從2011年開始申請(qǐng)量逐年下降。圖2是對(duì)檢索結(jié)果做年度折線圖，可以發(fā)現(xiàn)，美國(guó)不僅是專利申請(qǐng)數(shù)量最多的國(guó)家，而且也是專利申請(qǐng)量增長(zhǎng)最快的國(guó)家。在2010年之前，中國(guó)專利的申請(qǐng)量多于日本，而從2011年開始，日本專利的申請(qǐng)量開始多于中國(guó)。對(duì)比圖1和圖2，可以發(fā)現(xiàn)美國(guó)、中國(guó)、日本的專利申請(qǐng)量的年度趨勢(shì)與世界專利總申請(qǐng)量的年度趨勢(shì)基本吻合，都是除1997年出現(xiàn)一個(gè)小小的拐點(diǎn)之外，在2010年之前呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，而從2011年開始，申請(qǐng)量逐年下降，與該技術(shù)專利總量的發(fā)展趨勢(shì)吻合。

2.2 電池成組技術(shù)專利區(qū)域分析——該領(lǐng)域技術(shù)主要的應(yīng)用國(guó)（source Juridiction）

將檢索結(jié)果按照國(guó)別或地區(qū)分布做圖得到圖3，由圖3發(fā)現(xiàn)電池成組技術(shù)專利申請(qǐng)?jiān)谥袊?guó)、美國(guó)、日本、韓國(guó)、加拿大、德國(guó)比較多，其中以中國(guó)、美國(guó)和日本最為集中，中國(guó)達(dá)到1427件，美國(guó)達(dá)到938件，日本也超過(guò)了600件，說(shuō)明該技術(shù)比較注重這3個(gè)國(guó)家的市場(chǎng)。此外該技術(shù)也非常重視世界專利和歐洲專利的申請(qǐng)，申請(qǐng)量均在400件左右。

2.3 電池成組技術(shù)專利分布分析——該領(lǐng)域發(fā)明主要的技術(shù)來(lái)源國(guó)家（Inventor location）

如圖4所示，對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行（location）統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，電池成組技術(shù)的發(fā)明專利主要來(lái)自美國(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)、德國(guó)，其中，美國(guó)、中國(guó)和日本都超過(guò)了1000件，韓國(guó)679件，德國(guó)也超過(guò)了200件專利。說(shuō)明美國(guó)、中國(guó)、日本和韓國(guó)對(duì)電池成組技術(shù)的重視程度非常高。

2.4 電池成組技術(shù)專利權(quán)人分析（organization）

如圖5所示，韓國(guó)LG化學(xué)公司在該領(lǐng)域擁有478件專利，專利數(shù)量遙遙領(lǐng)先。其次是日本的豐田汽車和松下電器公司，專利數(shù)量分別為224件和196件。其他如美國(guó)通用汽車公司（99件），強(qiáng)生（98件），日立公司（94件），中國(guó)的比亞迪有限公司（92件），日產(chǎn)汽車有限公司（89件），本田汽車有限公司（80件），史丹利百得公司（79件），三星電子公司（79件），斯托靈頓實(shí)業(yè)有限公司（74件）等都是該領(lǐng)域的主要競(jìng)爭(zhēng)者。韓國(guó)LG化學(xué)公司不僅在專利數(shù)量上位居第一，其在橫坐標(biāo)中也居于領(lǐng)先的位置。橫坐標(biāo)與專利比重、專利分類、引用情況相關(guān)，橫坐標(biāo)越大說(shuō)明其專利技術(shù)越強(qiáng)，其在橫坐標(biāo)中的領(lǐng)先位置說(shuō)明了該公司在電池成組領(lǐng)域的專利技術(shù)方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。但該公司在縱坐標(biāo)的位置比較低，縱坐標(biāo)與專利權(quán)人的收入高低、專利國(guó)家分布、專利涉案情況有關(guān)，縱坐標(biāo)越大說(shuō)明專利權(quán)人實(shí)力越強(qiáng)，由此可見該公司的經(jīng)濟(jì)實(shí)力并不是很強(qiáng)。日本的豐田汽車公司在專利數(shù)量方面位居第二，并且其在縱坐標(biāo)中的位置最高，在橫坐標(biāo)中的位置僅次于LC化學(xué)公司，因此在電池成組技術(shù)領(lǐng)域，豐田汽車公司無(wú)論從專利數(shù)量、公司實(shí)力還是專利技術(shù)方面都具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，值得國(guó)內(nèi)同行關(guān)注。專利數(shù)量位居第三的松下電器公司，在專利技術(shù)水平方面僅次于LG化學(xué)公司，與豐田汽車公司技術(shù)水平相當(dāng)，但其在公司經(jīng)濟(jì)實(shí)力方面處于中等的位置。專利數(shù)量位居第六的日立公司和專利數(shù)量位居第十的史丹利百得公司在專利技術(shù)方面都處于領(lǐng)先水平，在公司經(jīng)濟(jì)實(shí)力方面，日立公司位于中等水平，而史丹利百得公司的經(jīng)濟(jì)實(shí)力較差。專利數(shù)量位居第四的美國(guó)通用汽車公司，經(jīng)濟(jì)實(shí)力位居第二，其專利技術(shù)水平僅處于中等位置。如果通用公司與專利數(shù)量最多且專利水平最高的LG化學(xué)公司合作，會(huì)在電池成組領(lǐng)域有更好的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合。endprint

2.5 電池成組技術(shù)主IPC及研究熱點(diǎn)分析

IPC可以從一定程度上反映技術(shù)的集中點(diǎn)和研究熱點(diǎn)，因此對(duì)于檢索結(jié)果按照IPC（國(guó)際專利分類）統(tǒng)計(jì)分析生成餅圖（圖6）和樹狀分布圖（圖7）。由圖6可知，在電池成組領(lǐng)域，包含專利數(shù)量最多的是H01M 10/000（二次電池的電池組及其制造），專利數(shù)量占專利總量的35.7%。專利數(shù)量位居第二的是H01M 02/000（非活動(dòng)部分的構(gòu)造細(xì)節(jié)），占專利總量的24.1%。由圖7可知，全球?qū)＠麩衢T領(lǐng)域包括H01M 02/000，H01L 3I/000，H01M 08/000，H02J07/000和B60H 0I/000，其中全球熱門領(lǐng)域H01M 02/000也是電池成組領(lǐng)域發(fā)表專利量第二的技術(shù)主題。而發(fā)表專利量最大的H01M 10/000并不屬于全球熱門領(lǐng)域。

2.6 電池成組技術(shù)文本聚類分析

文本聚類作為一種無(wú)監(jiān)督的機(jī)器學(xué)習(xí)方法，它在給定的某種相似性度量下把對(duì)象集合進(jìn)行分組，使彼此相近的對(duì)象分到同一個(gè)組內(nèi)。文本聚類根據(jù)文檔的某種聯(lián)系或相關(guān)性對(duì)文檔集合進(jìn)行有效的組織、摘要和導(dǎo)航，方便人們從文檔集中發(fā)現(xiàn)相關(guān)的信息，這也是對(duì)人工劃分IPC的一個(gè)有益補(bǔ)充。把電池成組技術(shù)領(lǐng)域的檢索結(jié)果按照文本聚類進(jìn)行分析（如圖8所示），發(fā)現(xiàn)該技術(shù)領(lǐng)域的專利研究主要集中在五大核心領(lǐng)域：Battery cells（電池），UtilityModel（效用模型），Power source（電源），Heat dissipation（散熱）和Battery module（電池模塊）。

2.7 電池成組技術(shù)專利強(qiáng)度分析與核心專利挖掘

核心專利的挖掘是Innography專利分析軟件所具有的獨(dú)特的分析功能。核心專利一般指的是制造某個(gè)領(lǐng)域的某種產(chǎn)品必須使用的技術(shù)所對(duì)應(yīng)的專利，而不能通過(guò)一些規(guī)避設(shè)計(jì)手段繞開。Innography的核心專利挖掘功能基于對(duì)專利強(qiáng)度的界定。研究表明專利價(jià)值是可以通過(guò)客觀指標(biāo)進(jìn)行度量的，這些指標(biāo)包括專利訴訟、專利引用和被引用數(shù)量、同族專利的數(shù)量、專利權(quán)利要求數(shù)量、專利原創(chuàng)性和普遍性原則等，通過(guò)這些指標(biāo)能夠幫助判斷和評(píng)價(jià)專利的價(jià)值。Innography在此研究的基礎(chǔ)上建立數(shù)學(xué)模型，用專利強(qiáng)度來(lái)表征專利價(jià)值，從而可以在海量專利數(shù)據(jù)中快速挖掘核心專利，優(yōu)先閱讀和分析核心專利。Innography專利強(qiáng)度的劃分歸納如表1所示：

將電池成組技術(shù)領(lǐng)域的專利按照表1所示的類型進(jìn)行劃分，所得結(jié)果見表2。由表2結(jié)果可以看出，在4 583件相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中，重要專利僅占到總專利量的11.4%.而核心專利則是鳳毛麟角，僅占到總專利量的1.0%。由此可見，借助有效的專利信息分析工具，在數(shù)量巨大的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中挖掘出最有價(jià)值的核心專利，對(duì)于科研工作者提高專利閱讀效率，進(jìn)而快速有效的獲取該技術(shù)領(lǐng)域的高價(jià)值信息是非常有幫助的。

對(duì)中國(guó)專利權(quán)人申請(qǐng)的1112件專利按照表l所示的類型進(jìn)行劃分，所得結(jié)果見表3。由表3可知，中國(guó)專利權(quán)人申請(qǐng)的專利中，核心專利數(shù)量為0，而重要專利僅有14篇，僅占總專利數(shù)量的1.3%。由此說(shuō)明，雖然我國(guó)的專利權(quán)人非常重視該技術(shù)的發(fā)展，也很重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，申請(qǐng)了大量該領(lǐng)域的專利，但我國(guó)在該技術(shù)領(lǐng)域還需要重視核心技術(shù)的發(fā)展。

進(jìn)一步對(duì)555篇電池成組技術(shù)領(lǐng)域的重要專利和核心專利的技術(shù)來(lái)源國(guó)做餅圖，所得結(jié)果見圖9。由圖9可以發(fā)現(xiàn)，該領(lǐng)域的重要技術(shù)主要集中在美國(guó)和日本的專利權(quán)人手中，分別占據(jù)所有重要專利和核心專利的52.4%和26.8%，其次是韓國(guó)（7.6%），德國(guó)（4.5%），中國(guó)（2.5%），可以看出韓國(guó)等這些國(guó)家掌握的重要專利和核心專利與美國(guó)和日本相比相差懸殊。將圖4和圖9對(duì)比可見，美國(guó)、中國(guó)和日本都是在該領(lǐng)域申請(qǐng)專利量非常大的國(guó)家，專利數(shù)量均超過(guò)了1000件，但該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)主要掌握在美國(guó)和日本的專利權(quán)人的手中，因此中國(guó)僅僅重視專利的申請(qǐng)量是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，在該技術(shù)領(lǐng)域必須大力加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，提高核心技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力。

對(duì)555篇重要專利和核心專利的專利權(quán)人做餅圖，得到如圖10所示結(jié)果。可以發(fā)現(xiàn)，這些專利掌握最多的是韓國(guó)的k化學(xué)公司（16.0%），該公司也是擁有電池成組技術(shù)領(lǐng)域?qū)＠麛?shù)量最多的專利權(quán)人。其次是松下電器公司（13.7%）、豐田汽車公司（11.0%）和美國(guó)的史丹利百得公司（11.0%），松下電器和豐田汽車公司分別是該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量第三和第二的專利權(quán)人。由此可見，韓國(guó)的Lg化學(xué)、松下電器和豐田汽車公司，在專利申請(qǐng)量上是處于世界前三位，其重要專利和核心專利也是處于世界前三位，因此這3個(gè)公司非常值得國(guó)內(nèi)同行關(guān)注。此外，雖然美國(guó)是在該領(lǐng)域掌握重要專利和核心專利最多的國(guó)家（52.4%），但這些專利比較分散的掌握在各專利權(quán)人的手中，除史丹利百得一家公司外掌握了11%的重要專利和核心專利，位居第三外，其他美國(guó)公司在重要專利和核心專利的擁有量方面未處于世界領(lǐng)先的地位。

2.8 電池成組技術(shù)涉案專利分析

對(duì)電池成組技術(shù)領(lǐng)域的涉案專利進(jìn)行檢索，發(fā)現(xiàn)共有18個(gè)專利涉及訴訟，檢索結(jié)果見表4。由表4可以看出，Netairus Technologies Lie公司共有3個(gè)專利涉及訴訟，Inter-mee Ip Corp.公司共有兩個(gè)專利涉及訴訟，其他的公司只涉及一個(gè)專利的訴訟。在該領(lǐng)域的專利訴訟最晚的是2010年Waters Industries，Ine.公司的專利。

3、建議與對(duì)策

目前，我國(guó)對(duì)于電池成組技術(shù)的發(fā)展高度重視，國(guó)內(nèi)專利權(quán)人也很重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，申請(qǐng)了大量該領(lǐng)域的專利，專利申請(qǐng)數(shù)量位居世界第二。但在該領(lǐng)域的核心專利卻為0，說(shuō)明在該領(lǐng)域我國(guó)的自主創(chuàng)新能力較弱，需要大力加強(qiáng)核心技術(shù)的發(fā)展，增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力。對(duì)于國(guó)內(nèi)企業(yè)發(fā)展該技術(shù)提出以下建議：

（1）在電池成組技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)專利數(shù)量最多的是美國(guó)，同時(shí)美國(guó)也是掌握該領(lǐng)域大部分重要專利和核心專利的國(guó)家（52.4%）。日本在該領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量與中國(guó)相當(dāng)，但日本的重要專利和核心專利卻到達(dá)了26.8%，中國(guó)僅占2.5%。因此，國(guó)內(nèi)企業(yè)在技術(shù)研發(fā)的過(guò)程中應(yīng)該首先注重了解相關(guān)技術(shù)背景，跟蹤國(guó)內(nèi)外該技術(shù)的發(fā)展方向，特別是要注重在該技術(shù)領(lǐng)域處于領(lǐng)先水平的國(guó)外專利權(quán)人的技術(shù)發(fā)展動(dòng)向，避免技術(shù)研發(fā)的低水平重復(fù)，加大核心技術(shù)的發(fā)展力度，同時(shí)防止侵權(quán)風(fēng)險(xiǎn)。

（2）韓國(guó)的Lg化學(xué)公司不僅是該領(lǐng)域申請(qǐng)專利最多的，也是擁有重要專利和核心專利最多的專利權(quán)人（16.0%）。松下電器和豐田汽車公司分別是該領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量第三和第二的專利權(quán)人，其在該領(lǐng)域擁有的重要專利和核心專利分別是第二和第三。此外，專利申請(qǐng)數(shù)量位居第十的美國(guó)史丹利百得公司擁有重要專利和核心專利的數(shù)量與豐田汽車公司一起并列第三（11.0%）。這些公司的重要專利和核心專利都非常值得國(guó)內(nèi)同行關(guān)注，在充分了解處于領(lǐng)先水平的國(guó)外公司的專利布局的基礎(chǔ)上，增強(qiáng)自身專利布局意識(shí)。在核心專利被眾多國(guó)外公司掌控的形式下，可以考慮“外圍專利”戰(zhàn)略。充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，圍繞核心技術(shù)多申請(qǐng)外圍專利。在提高自主創(chuàng)新能力的情況下，也可以實(shí)現(xiàn)以自有專利滲透該技術(shù)領(lǐng)域，打破技術(shù)壟斷，最終構(gòu)筑我國(guó)電池成組技術(shù)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。

（3）在充分了解國(guó)外公司技術(shù)背景的前提下，我國(guó)企業(yè)也可以通過(guò)與國(guó)外公司合作，引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，在此基礎(chǔ)上消化吸收，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。

（4）我國(guó)企業(yè)要想提高自主創(chuàng)新能力，必須重視該技術(shù)領(lǐng)域科研團(tuán)隊(duì)的建設(shè)，加大對(duì)該技術(shù)的投資力度，同時(shí)還要成立專門負(fù)責(zé)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的部門，各部門要互相配合，確保技術(shù)創(chuàng)新，知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)及專利布局等的順利開展。

（5）我國(guó)蓄電池成組關(guān)鍵技術(shù)研究，在有些方面也已經(jīng)取得了重大進(jìn)展，但是這些技術(shù)都分散掌握在大專院校、科研院所和中小型企業(yè)手中。由于新型蓄電池成組仍處于發(fā)展初期的產(chǎn)業(yè)，還有建立標(biāo)準(zhǔn)體系的問(wèn)題，需要廣泛的行業(yè)合作。因此，突破目前“相互隔離、重復(fù)分散的格局”，是目前迫切需要解決的重大課題。endprint