電動自行車發(fā)明專利研究解析

葉震濤劉 劍楊麗

摘要：此文從2022年公布的名稱包含“電動自行車”的發(fā)明專利入手，研究其總體情況，并對這一階段的專利從區(qū)域、機構、類別、智能化領域、部分龍頭企業(yè)5個方面展開分析，重點對整車及部件、管理、充換電等6類專利進行屬性解析，以闡述電動自行車行業(yè)及其專利發(fā)展趨勢。

關鍵詞：電動自行車；發(fā)明公布；專利；智能

0? ? 引言

專利是由政府或者區(qū)域性組織根據相應申請而給申請者頒發(fā)的一種文件。這種文件描述了申請者發(fā)明創(chuàng)造的內容，專利權人在一定時間內具有授權他人使用專利的權利。在不同的國家或者地區(qū)，專利的種類存在一定的差異，在我國分為發(fā)明專利、實用新型專利和外觀設計專利等3種。

在國際上，1895年，美國的奧格登·博爾頓首次申請名為“電動自行車”的專利（見圖1），這是一款10 V/100 A的單速并帶有直流輪轂電機的電動自行車。

在我國，1985年4月1日，中華經濟技術開發(fā)總公司重慶公司提交了“電動自行車”的外觀設計專利，該專利成為國內首件關于電動自行車的專利。在實用新型類別方面，1985年4月9日，浙江大學的“電動自行車電機”成為首件申請專利，該專利是采用徑向氣隙外轉子無槽永磁結構的直流電動機。在發(fā)明公布類別方面，1990年12月7日，張道經、孫亞維申請名為“電動自行車脈動電流助動裝置”的專利，該專利也成為國內首項發(fā)明授權專利，授權公告日為1994年6月15日至2022年12月31日。目前，在國家知識產權局官網上，包含“電動自行車”名稱的專利，共計有16 086件。

1? ? 總體情況

發(fā)明專利被細分為發(fā)明公布和發(fā)明授權兩個階段。其中，發(fā)明公布屬于第一個階段，是得到專利授權之前的文本公布，只是證明有人提出了專利申請，此時專利尚未受到保護；發(fā)明授權屬于第二個階段，證明該專利已經受到法律保護。發(fā)明專利公布可以減少重復的無用功，也可以幫助從業(yè)者從發(fā)明專利公布中得到啟發(fā)，讓新技術得到發(fā)展和突破。

在國家知識產權局官網中，可查詢到從2020年至2022年電動自行車方面的各類專利的數量，見圖2。數據表明，2020—2022年，發(fā)明專利、實用新型專利和外觀設計專利數量分別占專利總數的13.4%、51.0%、35.5%。

1）發(fā)明公布專利通過率低。2022年，全國各類專利總數為520.3萬件，其中發(fā)明專利為167.8萬件，占比32.2%；名稱關鍵字為“電動車”的專利總數為5 720件，其中發(fā)明專利為1 084件，占比19.0%；而電動自行車方面的發(fā)明專利占比僅為12.7%，低于國內（含同類領域）平均水平。造成這樣局面的原因是，相關技術研究更加側重于實用新型和外觀設計，缺少原創(chuàng)型技術。

2）發(fā)明公布專利的質量不足。2022年，全國發(fā)明授權專利79.8萬件，是發(fā)明公布專利的48%；名稱關鍵字為“電動車”的發(fā)明授權專利507件，是同類領域發(fā)明公開專利的47%；而2020—2022年，電動自行車方面的發(fā)明授權專利分別為同類發(fā)明公布專利的22%、25%、38%，呈上升趨勢，體現行業(yè)申報專利水平逐年提高，但仍低于國內平均水平。當然由于發(fā)明授權專利滯后2～4年，我們只能了解到當前行業(yè)發(fā)明專利的整體水平。

2? ? ?2022年專利分析

本文收集了從2022年1月1日至2022年12月31日之間的數據，此段時間為本文研究的統(tǒng)計周期。在統(tǒng)計周期內，總計有259件電動自行車方面的發(fā)明公布專利。

2.1? ? 區(qū)域

在統(tǒng)計周期內，統(tǒng)計到來自國外申請的電動自行車方面的發(fā)明公布專利，美國和德國都各自申請了3件，日本申請了2件，韓國申請了1件，這些專利包括用于電動自行車轉換器的自行車推進系統(tǒng)、帶轉矩測量裝置的電動自行車驅動單元、用于電動自行車驅動單元的自行車車架、車架接口單元和蓄能器裝置、電動自行車用的電池組和具備該電池組的電動自行車、電動自行車的速度控制裝置及其方法等。這反映了國外的技術對我國電動自行車領域影響甚微。

圖3為國內各省市的電動自行車方面的發(fā)明公布專利情況。其中，江蘇省、廣東省和浙江省占據了國內專利數量的前3名。這3個省份共申請了145件專利，占比58%。數據體現了江蘇、廣東、浙江三省電動自行車企業(yè)更加活躍、對技術投入更大、更注重知識產權的保護，也是電動自行車行業(yè)技術的風向標。同時，與2016年對比[1]，天津市的發(fā)明公布專利數量呈現下滑狀態(tài)；北京市明顯增長，其中管理類型專利占37%，如社區(qū)電動自行車能源控制系統(tǒng)、一種電動自行車數字化治理與服務系統(tǒng)、電動自行車智能充電立體車庫。

2.2? ? 發(fā)明的主體

發(fā)明的主體在此分為電動自行車及相關配件企業(yè)、高校、汽車企業(yè)、科技公司和個人等5類[1]。發(fā)明主體最多的是科技公司（本文所指的科技公司主要由檢驗機構、科研院所、以科技公司冠名的企業(yè)等組成），共有118家申請了154件電動自行車方面的專利；其次是電動自行車及相關配件企業(yè)，共有44家申請了67件電動自行車方面的專利；高校、汽車企業(yè)和個人申請的電動自行車方面的專利較少，共有13家高校申請了16件專利，2家汽車企業(yè)僅申請了2件專利，20位個人申請了20件專利。統(tǒng)計表明，共有197家單位申請專利。各類發(fā)明主體的發(fā)明公布專利數量占比如圖4所示，與2016年相比，科技公司明顯上升，成為發(fā)明公布專利的主力。

1）科技公司成為主力。隨著科技的發(fā)展與進步，電動自行車的發(fā)展逐漸趨于智能化，使得越來越多的科技公司加入了電動自行車領域的研究?？萍脊舅暾埖陌l(fā)明公布專利數量是電動自行車及相關配件企業(yè)的發(fā)明公布專利數量的2倍多，并已經超過電動自行車申請專利總數的50%。其中，國內申請數量最多的科技公司是摩拜（北京）信息技術有限公司，共計17件。該公司主要經營的是軟件技術開發(fā)、技術的咨詢、服務、推廣、轉讓，該公司申請的發(fā)明公布專利包括防打滑處理、防多人騎行、車輛被盜檢測、電池包溫度監(jiān)測等。申請數量排名第2的是長興德立科技有限公司，共計5件，該公司申請的發(fā)明公布專利包括儀表臺結構、鋰電池檢測、剎車自適應等。申請數量排名第3的則是幾家單位并列，分別是公安部道路交通安全研究中心、公安部交通管理科學研究所、深圳市概念智慧科技有限公司、東莞市概念智慧科技有限公司、智合鑫電子科技南京有限公司和江蘇新偉動力科技有限公司。這幾家單位所申請的專利涵蓋了整車、電機、控制、車架、充電、其他附件這6個方面，主要研究方向為電動自行車的智能化領域。隨著越來越多的科技公司入場，電動自行車集成越來越多的智能化功能，而智能化是電動自行車行業(yè)發(fā)展的一個重要方向。

2）電動自行車及相關配件企業(yè)占據次席。電動自行車及相關配件企業(yè)申請的電動自行車方面的發(fā)明公布專利數量占26%，排名第2。其中，22家電動自行車企業(yè)共申請發(fā)明公布專利32件，22家相關配件企業(yè)共申請發(fā)明公布專利35件。在電動自行車企業(yè)中，申請數量最多的企業(yè)由4家并列，分別是天津市金輪信德車業(yè)有限公司、浙江綠駒車業(yè)有限公司、小鳥車業(yè)有限公司、浙江衢州星月神電動車有限公司，這4家企業(yè)均申請了3件專利；在相關配件企業(yè)中，申請數量最多的企業(yè)是廣東威靈電機制造有限公司，申請了8件關于控制或電機方面的專利。電動自行車及相關配件企業(yè)本應為專利申請的主力軍，但實際的占比卻僅僅只有26%，研發(fā)力度有所欠缺。

3）高校和汽車企業(yè)不重視。高校對電動自行車方面的研究重視程度變化不大，僅有13家高校申請了16件專利，其中國內“雙一流”高校僅3家參與，分別是天津大學、鄭州大學、河海大學。在所有高校中，天津大學申請的電動自行車發(fā)明公布專利數量最多，有3件，研究方向為電池異常檢測、充電負荷檢測、非侵入式電動自行車監(jiān)測；其次，金華職業(yè)技術學院申請了2件專利；其余11所高校均只申請了1件專利。只有2家汽車企業(yè)申請電動自行車方面的專利，分別為東風汽車集團股份有限公司、福建途柚新能源汽車集團股份有限公司，涉及電動自行車的車架、充電方面的專利。

4）個人逐漸退出申請。個人申請電動自行車方面的專利數量呈現下滑狀態(tài)，說明電動自行車技術逐漸成熟，憑借個人能力很難實現技術突破。個人主要的研究方向與充電、電池、整車有關。

從以上收集到的數據來看，電動自行車方面的研究發(fā)明主要存在兩個問題：一是電動自行車及相關配件企業(yè)研究創(chuàng)新能力不足，從數量上來看已經遠遠落后于科技公司，這對于電動自行車行業(yè)的發(fā)展是不利的；二是科研能力不足，國內科研能力強的高校并沒有對電動自行車的研發(fā)給予足夠的關注和重視。

2.3? ? 專利類別

電動自行車方面的專利按類別分為整車及部件、管理、充換電、生產、檢測和其他這6類。圖5為電動自行車方面的各種類別發(fā)明公布專利數量占比。

與2016年所統(tǒng)計的數據相比，本文對專利類別進行了重新劃分。在收集到的259件專利數據中，整車及部件這個類別的專利占比最多，占電動自行車方面總的發(fā)明公布專利數量的56%，超過了一半的數量；然后是管理類別占16%，充換電類別占13%，生產類別占6%，檢測類別占5%；剩余的專利都歸類到其他類別，其占比是4%。本文將每個專利類別又細分了其屬性，分為方法、結構、系統(tǒng)和裝置4類。下面本文將對每個類別專利詳細分析其各自所擁有的專利屬性。

“整車及部件”類別的專利數量占比最多，涉及方法、結構、裝置3類屬性。在145件整車及部件專利中，屬于結構類的數量最多，有65件專利，專利重心偏向于優(yōu)化當前結構的不足，為騎乘人員提供方便，如一種電動自行車電池用的固定機構、力矩及速度傳感裝置及電動自行車；屬于裝置類的專利有51件，如一種電動自行車用的隱藏式腳踏裝置、一種電動自行車用的輔助裝置，這些專利為車輛提供了功能性的便利；屬于方法類的數量最少，只有29件專利，主要為電動自行車功能提供新的控制方法，如一種預防電動自行車自燃的控制方法、電動自行車的速度控制裝置及其方法等。電動自行車“整車及部件”的創(chuàng)新依然占據著主要方向。

“管理”類別有41件專利，上述4類屬性都包含在內。其中，屬于方法類的數量最多，有24件專利，研究重心偏向于對電動自行車的停放、充放電進行管理或監(jiān)管的方法，如電動自行車違章監(jiān)控器/監(jiān)控系統(tǒng)及監(jiān)控方法、一種電動自行車騎行者的風險識別方法/系統(tǒng)及計算機設備。屬于裝置類的專利有12件，排名第2，研究方向偏向于管理或監(jiān)管電動自行車所需要的設備，如社區(qū)電動自行車能源控制系統(tǒng)、電動自行車入戶監(jiān)測預警設備。屬于系統(tǒng)類的專利只有4件，主要研究電動自行車停放和治理的系統(tǒng)服務，如電動自行車集中存放系統(tǒng)。屬于結構的專利僅有1件，涉及的是一種具有輔助移動功能的高安全性電動自行車，其主要功能是輔助停放管理和對人體安全進行保護。這些專利將使得管理高效便捷，同時也可以看到使用管理正在成為電動自行車社會管理的重心。

“充換電”類別有34件專利，涉及方法、結構、裝置3類屬性。其中，屬于裝置類的數量最多，有16件專利，多以電動自行車充換電的高效和安全性能的優(yōu)化為主，如有一種電動自行車或助力車電池充電過熱遠程報警裝置、一種移動式自適應電動自行車安全充電保護裝置。屬于方法類的專利有13件，主要研究電池充電監(jiān)測或保護的功能，使得電池充電的安全性得到提高，如電動自行車室內充電監(jiān)測方法/裝置/電子設備及介質、用于控制電動自行車電池充電電量的充電器系統(tǒng)及其方法。屬于結構類的專利有5件，以優(yōu)化充電時的防護功能為主。近年來，為避免室內電動自行車自燃造成安全隱患，管理部門提出建設集中充電設施，禁止室內充電方案，社會在全力建設戶外裝置，“充換電”的創(chuàng)新將使得這類產品向更加安全、可靠、便捷、功能齊全的方向發(fā)展。

“生產”類別有17件專利，涉及方法、結構、裝置3類屬性。其中，屬于裝置類的數量最多，有15件專利，多以提高加工效率達到減少成本支出為主，如一種電動自行車管件生產用彎管裝置、一種電動自行車電路板的輔助焊接裝置。屬于方法類和結構類的專利都只有1件。電動自行車“生產”的創(chuàng)新讓電動自行車生產工藝得到優(yōu)化，生產效率大幅度提高，幫助企業(yè)有效降低成本。

“檢測”類別有12件專利，涉及方法、結構、裝置3類屬性。其中，屬于裝置類的專利有6件，主要優(yōu)化的是檢測過程的準確性、方便性和裝置的可靠性，如電動自行車制動性能試驗機、電動自行車的檢測平臺。屬于方法類的專利有5件，主要對現有檢測方法的不足或缺失提供了新的解決方案，使得檢測快速、便捷，涉及開關檢測電路、檢測方法、絕緣檢測電路和電動自行車。屬于結構類的專利僅有1件，為一種電動自行車可視化制動性能試驗裝置及方法，這一專利優(yōu)化了制動性能試驗?！皺z測”的創(chuàng)新讓電動自行車的檢測效率、準確度得到提高。

“其他”類別有10件專利，涉及方法、結構、裝置3類屬性，多以防火、健身、發(fā)電、加密功能為主，其中健身領域專利5件、防火領域專利3件，如一種電動自行車電池自燃用滅火系統(tǒng)、一種用于電動自行車的火災隱患主動防護裝置、一種智能健身電動自行車。從主動防火安全角度看，相關創(chuàng)新讓產品防火功能得到了優(yōu)化和改善；但相關專利數量偏少，與電動自行車高頻自燃、社會對安全的需求尚有差距。

2.4? ? 智能化分析

智能化是近幾年社會和行業(yè)的熱門話題，將成為行業(yè)技術進步的發(fā)展方向。智能化是通過計算機網絡、大數據、物聯網和人工智能等通信和算法的技術，使得產品能夠擁有滿足各種需求的屬性。

2012年，新日電動車自主研發(fā)的“智能變頻技術”成為動力智能化的標志，國內電動自行車的智能化走出了第一步，緊隨其后的是一些實力強大的電動自行車企業(yè)如臺鈴、愛瑪、雅迪等[2]。智能化的發(fā)展特征從開始的“車”本身到“生態(tài)體系”，從單一的車輛智能化功能實現，發(fā)展到智能系統(tǒng)架構建設與出行服務生態(tài)的建設。

在統(tǒng)計周期內，智能化貫穿在各種類別中，總計有49件關于智能化方面的發(fā)明公布專利，占發(fā)明公布專利總數的19%，大多數是科技公司申請的，專利內容多以整車及部件、管理、充換電為主。在這49件專利中，有12件專利來自廣東省，10件專利來自江蘇省，浙江省和北京市分別有6件和5件專利，其余各省市申請專利均不多于3件（見圖6）。其中，廣東省的專利申請占比最多，也說明廣東省正在大力發(fā)展智能化產品。

智能化的發(fā)展特征是從單一的車輛發(fā)展到生態(tài)體系，形成“人—車—路—云”生態(tài)。所以電動自行車智能化可以分為云端智能、車輛智能、生態(tài)服務、智能管理[3]。圖7為智能化分類發(fā)明公布專利數量占比。

車輛智能，指的是構建以用戶、車輛、道路、云端核心的系統(tǒng)構架，形成“人—車—路—云”生態(tài)，可以使車輛的穩(wěn)定性和操控性得到加強與優(yōu)化；將電動自行車的車機系統(tǒng)智能化，實現人機智能交互。在統(tǒng)計周期內，共有28件車輛智能方面的發(fā)明公布專利，在數量上，是最多的一種智能化分類。其專利主要涉及的是充換電、整車及部件、檢測方面的智能化研究。車輛智能這一研究方向多以車輛本身的智能化為主，增加了車輛本身的功能性，讓電動自行車可以適用更多的使用場景。

云端智能，主要是對云端建設和后臺管理的進一步優(yōu)化，提高采集數據的效率與準確度，對大數據進行分析；以用戶為中心，為后期形成生態(tài)服務提供先決條件；為車輛提供在線云端系統(tǒng)升級服務。云端智能方面的發(fā)明公布專利僅有2件，主要涉及的都是關于電動自行車充電樁的智能化研究，用戶可以智能監(jiān)測充電狀態(tài)、基于物聯網對充電樁進行保護。云端智能這一研究方向可以使電動自行車被遠程監(jiān)控或操作，大大提高電動自行車的安全性和便利性。

智能管理，指的是通過信息化的管理方式，以遠程化、數據化、可視化對電動自行車進行管理；以電動自行車群體或個體為目標對象，是具有針對性功能的管理。智能管理方面的發(fā)明公布專利有16件，主要是對電動自行車的預警監(jiān)測、停放、交通治理方面的相關研究。智能管理這一研究方向可以解決電動自行車難以管理、隨意停放、安全難以保證的問題。

生態(tài)服務，指的是通過個人的手機或者其他智能設備，為用戶提供方便快捷的車輛服務、安全出行服務以及生活服務，如車輛無接觸解鎖、電量遠程查看、智能防盜、一鍵報警、售后維修、用戶反饋網站等功能。生態(tài)服務方面的發(fā)明公布專利有3件，主要是關于健康監(jiān)測、智能頭盔、充電運維系統(tǒng)的研究。生態(tài)服務這一研究方向可令用戶在生活中更便利地使用電動自行車，提高用戶的生活質量。

電動自行車的智能化程度逐步上升，這對于電動自行車來說是一個重大的發(fā)展方向和創(chuàng)新，未來也會為人們提供更好的出行體驗，這也是本文選取智能化單獨分析的原因。

2.5? ? 龍頭企業(yè)分析

國內電動自行車龍頭企業(yè)的發(fā)展對電動自行車行業(yè)具有重要影響。我們從中選擇了愛瑪、雅迪、臺鈴、綠源4家龍頭企業(yè)進行分析， 2022年，他們的專利分別是一種具有電氣防水功能電動自行車用電子喇叭、電動自行車的騎行保護系統(tǒng)和方法、一種前減震器及電動自行車、一種電動自行車電路板的輔助焊接裝置。這些專利均側重于功能類型。

表1將統(tǒng)計周期進行擴展，選擇了2020—2022年這4家企業(yè)的數據。電動自行車的專利數量仍然很少，與龍頭企業(yè)的技術能力不相匹配。近3年，4家企業(yè)的發(fā)明專利共計254件；數據顯示，他們的電動自行車發(fā)明專利僅占其發(fā)明專利總數的6%，占比極低。同時查詢信息還顯示，他們大部分專利名稱的關鍵字為“電動車”。雖然電動自行車和電動車兩類產品在某些技術上是共通的，可以相互借鑒；但從中也可以看到，龍頭企業(yè)研究重心已從電動自行車調整到電動車，更加看好電動車的發(fā)展前景。

3? ? 結束語

從數據分析，目前的發(fā)明專利數量還有所欠缺，需要更多的公司和機構去重視和研究，提高在電動自行車領域的創(chuàng)新能力；需要越來越多的科技公司加入對電動自行車的研究中，使研究水平逐漸提高，在新技術領域有所突破；需要行業(yè)企業(yè)深耕智能化領域，使電動自行車在第4次工業(yè)革命中有更進一步的革新。為此，電動自行車行業(yè)的發(fā)展需要更多革新技術的加入，使得行業(yè)能夠得到蓬勃發(fā)展。

參考文獻

[1]葉震濤，陳澤鈴.電動自行車發(fā)明專利解析[J].電動自行車，2016：48-52.

[2] 黃曉東，許豐，等.電動自行車智能化現狀、發(fā)展與未來[J].電動自行車，2015（6）：18-22.

[3] 上海艾瑞市場咨詢有限公司.2022年中國兩輪電動車行業(yè)白皮書[R/OL].（2022-04-12） [2023-02-06]. https：//report.? ? ? iresearch.cn/report/202204/3969.shtml.