電動(dòng)汽車無線充電專利技術(shù)分析

摘 要：【目的】無線充電是電動(dòng)汽車行業(yè)發(fā)展的核心基礎(chǔ)，對電動(dòng)汽車無線充電專利技術(shù)的申請趨勢、技術(shù)發(fā)展脈絡(luò)進(jìn)行剖析，以期掌握電動(dòng)汽車無線充電專利技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢。【方法】通過專利分析，重點(diǎn)研究電動(dòng)汽車無線充電專利申請的變化趨勢、申請人區(qū)域分布、申請人排名、專利申請的技術(shù)構(gòu)成等。【結(jié)果】在電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)領(lǐng)域，日本和韓國企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。其中，日本豐田、韓國現(xiàn)代的專利申請量具有領(lǐng)先優(yōu)勢?！窘Y(jié)論】我國在電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)領(lǐng)域起步雖晚，但發(fā)展較快，涌現(xiàn)了國家電網(wǎng)、中興新能源汽車等優(yōu)勢企業(yè)，但整體上專利技術(shù)缺乏核心競爭力，且面臨較強(qiáng)的專利壁壘。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車；無線充電；專利分析；發(fā)展態(tài)勢

中圖分類號：U469.72" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " 文章編號：1003-5168（2024）13-0126-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.13.026

Patent Technology Analysis of Wireless Charging for Electric Vehicles

LIU Hongyan YAO Riying WANG Guibin

（Patent Examination Cooperation（Jiangsu） Center of the Patent Office， CNIPA， Suzhou 215011， China）

Abstract： [Purposes] Wireless charging is the core foundation of the development of the electric vehicle industry. This article analyzes the application trends and technological development veins of wireless charging patent technology for electric vehicles， in order to grasp development status of wireless charging patent technology for electric vehicles.[Methods] Through patent analysis， electric vehicle wireless charging patent application changing trends， applicant area distributions， applicant rankings， and technical make-up of patent applications were intensively studied.[Findings] In the field of wireless charging technology for electric vehicles， companies from Japan and the republic of Korea dominate， while Toyota from Japan and Hyundai from the republic of Korea have absolute advantages in patent applications.[Conclusions] Although wireless charging technology for electric vehicles started late in China， it has developed rapidly， with the emergence of advantageous enterprises such as State Grid and ZTE New Energy Vehicles. However， overall， patent technology lacks core competitiveness and faces strong patent barriers.

Keywords： electric vehicle; wireless charging; patent analysis; development status

0 引言

近年來，電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)取得快速發(fā)展，有望成為電動(dòng)汽車充電技術(shù)的發(fā)展方向［1-3］。隨著電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)［4-5］的發(fā)展，特斯拉、沃爾沃、豐田、寶馬、奧迪等公司開始加大無線充電技術(shù)的研發(fā)投入，WiTricity與豐田、西門子與寶馬等也展開了合作。國內(nèi)公司比亞迪在無線充電技術(shù)方面也取得了一定進(jìn)展，其推出的“DiLink”無線充電系統(tǒng)，提高了充電效率［6］。本研究認(rèn)為有必要對電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的專利技術(shù)進(jìn)行分析，以期對國內(nèi)相關(guān)企業(yè)及科研院所有一定的啟發(fā)和借鑒。

本研究以Himmpat等數(shù)據(jù)庫中截至2023年6月30日已經(jīng)收錄的公開專利數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，經(jīng)檢索、導(dǎo)出數(shù)據(jù)并標(biāo)引去除明顯的噪聲，得到電動(dòng)汽車無線充電專利申請全球總申請量為6 222件。根據(jù)上述專利數(shù)據(jù)庫的相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，對電動(dòng)汽車無線充電的專利申請情況以及技術(shù)發(fā)展進(jìn)行分析。

1 全球?qū)＠暾堏厔莘治?/p>

電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的全球?qū)＠暾堏厔萑鐖D1所示，其發(fā)展可分為萌芽期、增長期和成熟期3個(gè)階段。

第一階段（2008年以前）為萌芽期：該時(shí)期全球?qū)＠暾埩棵磕曛挥袛?shù)件，且主要集中于歐美，此時(shí)正處于摸索研究階段。這個(gè)時(shí)期的專利主要涉及汽車的無線充電裝置和充電系統(tǒng)，美、日、韓在國內(nèi)外均投入了研發(fā)和生產(chǎn)，在專利申請上處于領(lǐng)先地位，提前開始了電動(dòng)汽車無線充電的專利申請和布局。

第二階段（2008—2018年）為增長期：該時(shí)期應(yīng)用無線充電技術(shù)的便攜式設(shè)備、電動(dòng)汽車等迎來了發(fā)展熱潮，采用無線充電技術(shù)的電動(dòng)汽車專利申請量具有平穩(wěn)增長的趨勢。隨著知識產(chǎn)權(quán)制度在中國的不斷深入推廣和普及，企業(yè)對創(chuàng)新的保護(hù)意識不斷加強(qiáng)，中國企業(yè)開始有意識地進(jìn)行專利申請和布局，帶來了電動(dòng)汽車無線充電專利申請量在全球的增長。

第三階段（2019年至今）為成熟期：2019年以后，無線充電技術(shù)專利申請量沒有明顯增加，全球申請量有所下滑。造成申請量出現(xiàn)峰值后下降的原因可能包括以下幾點(diǎn)：一方面，電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)已經(jīng)成熟，許多企業(yè)減少了無線充電技術(shù)的研發(fā)投入，更注重對專利成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化和應(yīng)用；另一方面，2019年開始，我國開始更加重視專利申請的質(zhì)量和價(jià)值，更多企業(yè)開始關(guān)注高質(zhì)量專利的申請和布局，這在一定程度上導(dǎo)致了無線充電領(lǐng)域?qū)＠暾埩繙p少。

2 全球?qū)＠暾埱闆r分析

2.1 全球?qū)＠暾垍^(qū)域分布

2.1.1 主要目的地國家/地區(qū)。電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)專利申請的主要目的地包括歐洲專利局（EPO）、中國國家知識產(chǎn)權(quán)局（CNIPA）、美國專利商標(biāo)局（USPTO）、日本特許廳（JPO）、韓國知識產(chǎn)權(quán)局（KIPO）等。其中，CNIPA、USPTO、JPO和KIPO占比分別為49.78%、11.91%、8.65%、9.89%，電動(dòng)汽車無線充電專利申請的主要目的地為中國、美國、日本、韓國。

2.1.2 主要來源國家/地區(qū)。從電動(dòng)汽車無線充電全球?qū)＠暾垇砜?，來自中國的申請排名第一，排名第二至第四位的國家為韓國、日本和美國。中國、韓國、日本、美國占比分別為64.57%、10.47%、10.10% 和8.15%，是專利申請的主要來源區(qū)域。

2.2 全球?qū)＠飨蚍治?/p>

2.2.1 主要國家/地區(qū)的專利目的地流向。主要國家/地區(qū)的專利目的地流向分布如圖2所示。從主要申請國家和地區(qū)來分析，美國申請人除了在美國本土提交申請外，還在日本、德國、中國、歐洲以及國際局提交了申請。說明美國企業(yè)除了在本土進(jìn)行專利申請，也注重在亞洲和歐洲進(jìn)行專利布局。而在亞洲，日本申請人除了重視在本國的申請，也在中國、美國和歐洲等地進(jìn)行了專利申請；韓國除了重視在本國的申請，也在中國和美國進(jìn)行了較多數(shù)量的專利申請。日本和韓國申請人在美國的專利申請要多于在中國的專利申請。而中國申請人的專利數(shù)量雖然體量最大，但大多是在國內(nèi)提交的，在其他國家提交的申請量較少。德國申請人除了在本國進(jìn)行專利申請外，在美國、歐洲以及中國也提交了一定數(shù)量的專利申請。此外，對比分析美國申請人、日本申請人和中國申請人的主要目標(biāo)市場，可以看到在電動(dòng)汽車無線充電的技術(shù)領(lǐng)域，中國申請人的主要目標(biāo)市場是中國國內(nèi)，占據(jù)全球所有市場的94.5%，其海外市場占全球所有市場的5.5%；而美國申請人海外市場占全球所有市場的78.54%，其國內(nèi)市場為21.46%；日本申請人海外市場占全球所有市場的60.45%，其國內(nèi)市場為39.55%；韓國申請人海外市場占全球所有市場的60.78%，其國內(nèi)市場為29.22%。可見，中國申請人主要集中在國內(nèi)申請專利，而美國、日本和韓國申請人在國內(nèi)布局專利的同時(shí)也注重在國外市場的專利布局。

2.2.2 主要國家/地區(qū)/區(qū)域性組織專利總體申請趨勢。從圖3可以看出，在專利申請量變化趨勢中，2008年以前，世界各國的電動(dòng)汽車無線充電專利申請量處于較低水平。我國從2010年開始出現(xiàn)明顯的增長，2016—2018年更是出現(xiàn)了快速增長，增幅遠(yuǎn)超其他國家?？赡苁怯捎谖覈罅Πl(fā)展電動(dòng)汽車行業(yè)，并且鼓勵(lì)國內(nèi)企業(yè)發(fā)明創(chuàng)新，為國內(nèi)企業(yè)提供了較好的專利扶持政策，從而使國內(nèi)企業(yè)開始勇敢創(chuàng)新并積極申請專利。同時(shí)由于近年來我國電動(dòng)汽車行業(yè)蓬勃發(fā)展，其他國家也比較關(guān)注我國國內(nèi)市場，紛紛在我國加強(qiáng)了專利布局。從變化情況來看，美國的專利申請量于2010年開始增加，之后處于一個(gè)較為穩(wěn)定的水平；日本和韓國分別在2012年和2014年達(dá)到增長極值，之后專利申請趨勢開始減緩。

2.3 全球?qū)＠暾埲伺琶治?/p>

圖4是全球?qū)＠暾埩颗琶笆纳暾埲藢＠暾埱闆r。日本豐田排名第一，韓國現(xiàn)代排名第二，中國國家電網(wǎng)排名第三，其余排名前十的申請人依次為中國中興新能源汽車、美國高通、韓國起亞、日本福特、美國WiTricity、中國中惠創(chuàng)智無線供電以及比亞迪。

排名第一的豐田集團(tuán)是世界領(lǐng)先的汽車生產(chǎn)供應(yīng)商，其研發(fā)的充電系統(tǒng)包括通過磁共振方式，利用設(shè)置在地面的線圈（輸出端）與設(shè)置在汽車上的線圈（接收端）這兩組線圈之間產(chǎn)生的磁共振傳輸電力。該方式能夠減少電力輸出線圈和電力接收線圈之間的因位置偏移、高低差引起的電力傳輸效率降低的問題。排名第二的是韓國現(xiàn)代汽車公司，2020年現(xiàn)代汽車銷量排名世界第四位，共售出車輛652萬臺(tái)。排名第三的是中國國家電網(wǎng)有限公司，國家電網(wǎng)受益于長期穩(wěn)定的高水平研發(fā)投入，表現(xiàn)出極強(qiáng)的技術(shù)創(chuàng)新能力。國家電網(wǎng)的電動(dòng)汽車無線充電、電動(dòng)汽車V2G充電樁等一批國家電網(wǎng)“暖科技”已經(jīng)開始出現(xiàn)在一些城市。國家電網(wǎng)緊跟創(chuàng)新發(fā)展步伐，積極整合最優(yōu)勢科研力量，共同圍繞能源互聯(lián)網(wǎng)、電動(dòng)汽車無線充電、低壓直流及可充可放技術(shù)（V2G）等課題開展深入研究，并與東南大學(xué)、中興通訊等進(jìn)行研發(fā)合作，取得了喜人成果。高通和WiTricity是美國電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的代表性企業(yè)，其中，高通是電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)的領(lǐng)先廠家，并收購了無線充電公司Halo。

3 結(jié)論

無線充電技術(shù)的研究主要集中在美國、日本、韓國，高通（Qualcomm）、WiTricity、豐田、福特、比亞迪、寶馬等企業(yè)非常重視無線充電技術(shù)的研發(fā)和專利布局。相比于充電樁和換電站方式存在的局限性，無線充電技術(shù)具有更加便捷、安全、占用土地資源少等優(yōu)點(diǎn)，代表著電動(dòng)汽車充電技術(shù)的發(fā)展方向。近年來，國內(nèi)企業(yè)也非常重視無線充電技術(shù)，電動(dòng)汽車的無線充電技術(shù)具有巨大的發(fā)展空間。

電動(dòng)汽車因節(jié)能減排的優(yōu)點(diǎn)受到各國青睞，建議國內(nèi)公司對電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)領(lǐng)域加大科研投入，鼓勵(lì)電動(dòng)汽車無線充電技術(shù)高價(jià)值專利的申請，并進(jìn)行高質(zhì)量專利布局，增強(qiáng)自主產(chǎn)權(quán)意識。同時(shí)建議企業(yè)在保護(hù)知識產(chǎn)權(quán)的同時(shí)提升電源芯片、磁性材料、傳輸線圈以及模組制造等產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)袌龅恼加新省?/p>

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