燃料電池汽車技術(shù)專利態(tài)勢分析

孫鳳艷

(中國汽車工程研究院 北京分院，北京 100070)

燃料電池汽車技術(shù)專利態(tài)勢分析

孫鳳艷

(中國汽車工程研究院 北京分院，北京 100070)

隨著環(huán)境問題和能源問題的日益突出，新能源汽車成為世界各大汽車廠商及研發(fā)機構(gòu)的研究熱點，燃料電池汽車以其高效率和近零排放的優(yōu)勢被普遍認為具有廣闊的發(fā)展前景。作為技術(shù)創(chuàng)新的重要支撐，專利成為核心競爭力的重要體現(xiàn)。運用專業(yè)的專利檢索分析方法，從時間趨勢、區(qū)域分布、技術(shù)分支分布、申請人分布等維度對燃料電池汽車技術(shù)領(lǐng)域的專利進行分析，從而獲得全球與中國范圍內(nèi)燃料電池汽車技術(shù)的專利發(fā)展概況，并依據(jù)分析結(jié)果提出發(fā)展建議。

燃料電池汽車技術(shù)；技術(shù)分支；關(guān)鍵技術(shù)；專利分析

隨著環(huán)境問題和能源問題的日益突出，新能源汽車成為世界各大汽車廠商及研發(fā)機構(gòu)的研究熱點。燃料電池汽車以其高效率和近零排放的優(yōu)勢被普遍認為具有廣闊的發(fā)展前景[1-2]。美國、歐盟、日本和韓國都投入了大量資金和人力進行燃料電池車輛的研究。從全球范圍看，日本和韓國的燃料電池研發(fā)水平處于全球領(lǐng)先，尤其是豐田、日產(chǎn)和現(xiàn)代汽車公司，在燃料電池汽車的耐久性、壽命和成本方面逐步超越了美國和歐洲。我國也在燃料電池汽車方面進行了工作部署。國務院在《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2012—2020年)》中[3]特別部署了發(fā)展燃料電池汽車，計劃在關(guān)鍵基礎(chǔ)器件、燃料電池系統(tǒng)、基礎(chǔ)設施與示范3個方面加大研發(fā)和投入力度。專利作為衡量技術(shù)水平和創(chuàng)新發(fā)展的重要標志，一直受到各國的重視。該報告中將燃料電池汽車技術(shù)劃分為4個技術(shù)分支：制氫及儲氫、燃料電池電堆、輔助設備和方法、整車控制[4-5]。在每一分支下，對其專利*本文中所分析專利均為已授權(quán)的專利；國外專利包含發(fā)明專利，國內(nèi)專利包含發(fā)明專利、實用新型專利、外觀設計專利。情況進行統(tǒng)計分析。具體技術(shù)分解如表1所列。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計時間為1994年1月1日至2015年9月30日。但由于專利申請公開的滯后性，2014年、2015年的部分數(shù)據(jù)未公開，收集的專利數(shù)量會小于專利的實際申請數(shù)量。

表1 燃料電池汽車技術(shù)分解表Table 1 Fuel cell car technology breakdown

1 全球?qū)＠麘B(tài)勢

1.1 總體情況

通過對國內(nèi)外燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的專利信息進行檢索[6-8]，獲得結(jié)果如下：自1994年1月1日至2015年9月30日，全球范圍內(nèi)燃料電池汽車領(lǐng)域?qū)＠暾埧偭窟_87 863件。

圖1是全球燃料電池汽車專利申請隨時間的變化趨勢，可見專利年度申請總體呈先快速增長、后趨于平穩(wěn)、再逐步下降的趨勢。2005年專利年度申請量最高，為7 379件。

從各技術(shù)分支的總體趨勢來看：電堆領(lǐng)域?qū)＠暾埖目傮w區(qū)域大致與燃料電池技術(shù)相似；輔件、制氫、整車控制的總體趨勢相似，自2003年以后呈逐步下降趨勢。

圖1 全球?qū)＠暾堏厔軫ig.1 Patent trends around the world

從專利申請總量占比來看：4個技術(shù)分支在全球范圍和中國區(qū)域內(nèi)的專利申請總體趨勢相同，均為電堆>輔件>制氫系統(tǒng)>整車控制。在全球范圍內(nèi)，電堆的專利數(shù)量為42 953件，占49%，其次是燃料電池輔件，共申請專利23 469件，占27%。在中國范圍內(nèi)，電堆的專利數(shù)量為7 147件，占61%，燃料電池輔件的專利數(shù)量為2 053件，占18%。出現(xiàn)這種情況有兩種可能：一種是我國區(qū)域的專利布局技術(shù)點與全球趨勢相同；另一種是我國燃料電池汽車技術(shù)領(lǐng)域的專利布局大多被外資企業(yè)控制[9-10]。

1.2 區(qū)域分布

圖3為全球?qū)＠暾垏鴦e分布，可見全球?qū)＠暾堉饕植荚谌毡尽⒚绹?、中國等國家，其中日本專利申請量最多，美國其次，中國排名?。日本一直關(guān)注燃料電池汽車的研發(fā)，分布在日本的專利申請占24%，雖說燃料電池汽車技術(shù)仍處于技術(shù)萌芽期，但日本相對看好該技術(shù)的前景，維持相對穩(wěn)定的研發(fā)投入。2014年底，豐田研發(fā)的首款燃料電池量產(chǎn)車Mirai在日本上市。為促進燃料電池汽車的普及，豐田還在全球范圍內(nèi)開放5 680 項有關(guān)氫燃料電池技術(shù)的專利，其中包括 Mirai 的1 970項關(guān)鍵技術(shù)。這也是繼特斯拉公司2014年秋天宣布開放電動車專利以來全球新能源汽車領(lǐng)域的另一重大利好。隨著2015年主要的世界汽車制造商紛紛推出燃料電池汽車，未來將掀起一股燃料電池汽車研究熱潮，2015年被業(yè)內(nèi)認為是世界燃料電池汽車元年。

圖2 專利技術(shù)構(gòu)成Fig.2 Patent technology

圖3 全球?qū)＠暾垏鴦e分布Fig.3 Global patent application for national distribution

從各技術(shù)分支的區(qū)域分布(圖4)來看：日本、美國、中國、世界知識產(chǎn)權(quán)組織占據(jù)各分支專利申請量的前4名，其中日本優(yōu)勢明顯，在4個領(lǐng)域內(nèi)專利申請量占比均排名第1。在4個技術(shù)分支中，中國在電堆領(lǐng)域?qū)＠暾埩空急容^高。

圖4 各技術(shù)分支專利國別分布Fig.4 Patent country distribution of technical branch

1.3 申請人情況

從專利申請人(圖5)來看：全球各技術(shù)分支排名前10的申請人主要來自日本、韓國、德國、美國等國家，其中日本、韓國、美國也是國內(nèi)專利國外申請人的主要來源國。全球?qū)＠暾埲伺琶校毡酒髽I(yè)集體優(yōu)勢明顯，4個技術(shù)分支中均至少有5家日本企業(yè)進入排名前10。

圖5 全球?qū)＠暾埱?0申請人國別分布Fig.5 The country distribution of global top 10 applicants

從主要申請人國別(表2)分析來看：專利申請量排名靠前的國家主要集中在日、韓、德、美，其中日本占據(jù)絕對優(yōu)勢。在各領(lǐng)域全球排名前10申請人中，至少有5家來自日本，全球排名前5申請人中，均有3家來自日本，其中豐田優(yōu)勢明顯，在4個技術(shù)分支中均躋身前3,見圖6。

表2 全球?qū)＠骷夹g(shù)分支主要申請人分布Table 2 Global patent technology branch distribution of main applicant

圖6 全球?qū)＠暾埲伺琶鸉ig.6 Ranking of global patent applicants

2 中國專利態(tài)勢

2.1 總體情況

中國區(qū)域的專利申請總量為11 060件。在全球范圍內(nèi)，分布在中國區(qū)域的專利申請約占總量的13%，排名第3。從全球及中國專利申請變化趨勢對比可以看出(圖7)：我國的燃料電池技術(shù)專利申請起步較晚，且年度專利申請量不多，約在1 000件左右。

圖7 全球及中國專利年申請變化趨勢對比Fig.7 Patent years change trend of global and China

2.2 區(qū)域分布

從專利申請人國別分布(圖8)來看：來華申請所占的比例較高，約占總申請量的45%，這說明國外申請人對中國進行了大量的專利布局。來華專利主要來自日本、美國。在來華申請中，美、日兩國專利申請所占比例為68%，其中，日本占比最高，達到41%。

圖8 中國專利申請主要國別分布Fig.8 Main country distribution of Chinese Patent

從各技術(shù)分支(圖9)來看：國外企業(yè)在制氫系統(tǒng)、整車控制、輔件領(lǐng)域?qū)＠暾埩枯^大，所占比例分別為60%，59%，53%，國內(nèi)企業(yè)應引起重視。

圖9 來華申請國別分布Fig.9 Country distribution of patent in China

從各技術(shù)分支本土申請人省市分布(表3)來看，大連、上海、北京、江蘇、湖北整體實力較強，其中以大連、上海優(yōu)勢明顯。

2.3 申請人情況

國內(nèi)專利中(圖10)，本土企業(yè)在電堆技術(shù)領(lǐng)域排名靠前，分別有6家企業(yè)進入前10，而在其他技術(shù)分支領(lǐng)域排名靠后。由此可見：我國企業(yè)應加強專利布局。從主要申請人國別分析來看，專利申請量排名靠前國外申請人主要來自中、日、韓、美，其中日本占據(jù)絕對優(yōu)勢，在各領(lǐng)域排名前5申請人中，均有2家企業(yè)來自日本，說明日本在我國專利申請量較多且較為集中。

表3 國內(nèi)專利主要申請人省市分布Table 3 Provinces distribution of domestic patent applicant

圖10 來華申請前十申請人國別分布Fig.10 Country distribution of Chinese top 10 applicants

從各技術(shù)分支排名前3名的申請人(表4)來看：除電堆、輔件領(lǐng)域分別有大連化物所、新源動力股份有限公司以外，其他2個技術(shù)領(lǐng)域均是國外企業(yè)。

表4 國內(nèi)專利各技術(shù)分支主要申請人國別分布Table 4 Country distribution of domestic patent technology branch principal applicant

圖11 中國專利申請人排名Fig.11 Ranking of Chinese patent applicants

3 結(jié)論及建議

通過對燃料電池汽車領(lǐng)域的專利進行分析，可以看出我國的專利布局還存在以下幾方面問題：

1) 我國在燃料電池汽車領(lǐng)域起步較晚，雖然分布在我國的專利總量較多(全球第3)，但很大部分專利是由國外申請人在我國進行的專利布局。

2) 與發(fā)達國家(特別是日本、美國、韓國)持續(xù)大量的研發(fā)投入相比，我國對燃料電池研發(fā)的熱情不高。我國與發(fā)達國家的差距正在日益增大，除大連化物所和幾所高校還保持一定的投入外，其他企業(yè)研發(fā)熱情有所減退。

3) 我國的專利申請還存在專利集中度不高、無突出優(yōu)勢企業(yè)、領(lǐng)先企業(yè)整體實力較弱、部分領(lǐng)域?qū)＠急容^低等問題。

為解決上述問題，實現(xiàn)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，政府應積極引導企業(yè)加強關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，提升企業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)實力。建議如下：

1) 借鑒國外有關(guān)燃料電池汽車鼓勵政策，出臺相應的產(chǎn)業(yè)政策，引導產(chǎn)、學、研緊密合作。鼓勵燃料電池、電機、電控等共性技術(shù)的研發(fā)及核心技術(shù)攻關(guān)。政府應加強與行業(yè)龍頭企業(yè)的合作，積極對燃料電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈進行技術(shù)整合、頂層研發(fā)布局及科研支持，加快推動技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

2) 優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境，進一步提高企業(yè)研發(fā)熱情。重視企業(yè)作為技術(shù)創(chuàng)新主體的作用，大力推動創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，促進科技成果向現(xiàn)實生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，不斷增強企業(yè)自主創(chuàng)新能力和抵御市場風險能力。

3) 進一步發(fā)揮第三方組織機構(gòu)的力量，積極推進機制體制研究，廣泛聯(lián)合科研院所、行業(yè)企業(yè)等創(chuàng)新力量開展協(xié)同創(chuàng)新，促進企業(yè)間的合作。在此基礎(chǔ)上，建立常態(tài)分析體系，對主流技術(shù)的專利布局進行分析，發(fā)布預警報告，引導企業(yè)系統(tǒng)布局。

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(責任編輯 劉 舸)

Patent Analysis of Fuel Cell Car Technology

SUN Feng-yan

(Beijing Branch, China Automotive Engineering Research Institute, Beijing 100070， China)

With environmental and energy issues becoming more extruding, new energy vehicles have become the research focus of the world’s leading automotive manufacturers and research institutions. With its efficient and near-zero emission advantages, fuel cell vehicle is generally considered to have broad development prospects. As an important supporting technological innovation, patents have become the core competitiveness of an important manifestation. Professional patent analysis method has been used to carry on the analysis on fuel cell technology, such as application trends, country distribution, applicant distribution, etc so as to get the general situation of the patent development of the vehicle engine technology in the world and China, and put forward the development proposals based on the analysis.

fuel cell vehicle technology; technical branch; key technology; patent analysis

2016-09-16

工業(yè)和信息化部知識產(chǎn)權(quán)推進計劃項目(2015)

孫鳳艷(1982—)，女，黑龍江哈爾濱人，碩士，工程師，主要從事汽車領(lǐng)域知識產(chǎn)權(quán)研究，E-mail:sunfengyan@caeri.com.cn/fengyansun@163.com。

孫鳳艷.燃料電池汽車技術(shù)專利態(tài)勢分析[J].重慶理工大學學報(自然科學)，2017(1):21-27.

format：SUN Feng-yan.Patent Analysis of Fuel Cell Car Technology[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2017(1):21-27.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2017.01.004

U469.7

A

1674-8425(2017)01-0021-07