孫鳳艷

(中國(guó)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(shì)分析

孫鳳艷

(中國(guó)汽車工程研究院 北京分院，北京 100070)

隨著環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)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(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)，燃料電池汽車以其高效率和近零排放的優(yōu)勢(shì)被普遍認(rèn)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(jìng)爭(zhēng)力的重要體現(xiàn)。運(yùn)用專業(yè)的專利檢索分析方法，從時(shí)間趨勢(shì)、區(qū)域分布、技術(shù)分支分布、申請(qǐng)人分布等維度對(duì)燃料電池汽車技術(shù)領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析，從而獲得全球與中國(guó)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(wèn)題和能源問(wèn)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(jī)構(gòu)的研究熱點(diǎn)。燃料電池汽車以其高效率和近零排放的優(yōu)勢(shì)被普遍認(rèn)為具有廣闊的發(fā)展前景[1-2]。美國(guó)、歐盟、日本和韓國(guó)都投入了大量資金和人力進(jìn)行燃料電池車輛的研究。從全球范圍看，日本和韓國(guó)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(guó)和歐洲。我國(guó)也在燃料電池汽車方面進(jìn)行了工作部署。國(guó)務(wù)院在《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)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(jì)劃在關(guān)鍵基礎(chǔ)器件、燃料電池系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施與示范3個(gè)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(biāo)志，一直受到各國(guó)的重視。該報(bào)告中將燃料電池汽車技術(shù)劃分為4個(gè)技術(shù)分支：制氫及儲(chǔ)氫、燃料電池電堆、輔助設(shè)備和方法、整車控制[4-5]。在每一分支下，對(duì)其專利*本文中所分析專利均為已授權(quán)的專利；國(guó)外專利包含發(fā)明專利，國(guó)內(nèi)專利包含發(fā)明專利、實(shí)用新型專利、外觀設(shè)計(jì)專利。情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。具體技術(shù)分解如表1所列。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)時(shí)間為1994年1月1日至2015年9月30日。但由于專利申請(qǐng)公開(kāi)的滯后性，2014年、2015年的部分?jǐn)?shù)據(jù)未公開(kāi)，收集的專利數(shù)量會(huì)小于專利的實(shí)際申請(qǐng)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(shì)

1.1 總體情況

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的專利信息進(jìn)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?qǐng)總量達(dá)87 863件。

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

從各技術(shù)分支的總體趨勢(shì)來(lái)看：電堆領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)的總體區(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(shì)相似，自2003年以后呈逐步下降趨勢(shì)。

圖1 全球?qū)＠暾?qǐng)趨勢(shì)Fig.1 Patent trends around the world

從專利申請(qǐng)總量占比來(lái)看：4個(gè)技術(shù)分支在全球范圍和中國(guó)區(qū)域內(nèi)的專利申請(qǐng)總體趨勢(shì)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(qǐng)專利23 469件，占27%。在中國(guó)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(guó)區(qū)域的專利布局技術(shù)點(diǎn)與全球趨勢(shì)相同；另一種是我國(guó)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?qǐng)國(guó)別分布，可見(jiàn)全球?qū)＠暾?qǐng)主要分布在日本、美國(guó)、中國(guó)等國(guó)家，其中日本專利申請(qǐng)量最多，美國(guó)其次，中國(guó)排名第3。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(qǐng)占24%，雖說(shuō)燃料電池汽車技術(shù)仍處于技術(shù)萌芽期，但日本相對(duì)看好該技術(shù)的前景，維持相對(duì)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(jìn)燃料電池汽車的普及，豐田還在全球范圍內(nèi)開(kāi)放5 680 項(xiàng)有關(guān)氫燃料電池技術(shù)的專利，其中包括 Mirai 的1 970項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。這也是繼特斯拉公司2014年秋天宣布開(kāi)放電動(dòng)車專利以來(lái)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(lái)將掀起一股燃料電池汽車研究熱潮，2015年被業(yè)內(nèi)認(rèn)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?qǐng)國(guó)別分布Fig.3 Global patent application for national distribution

從各技術(shù)分支的區(qū)域分布(圖4)來(lái)看：日本、美國(guó)、中國(guó)、世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織占據(jù)各分支專利申請(qǐng)量的前4名，其中日本優(yōu)勢(shì)明顯，在4個(gè)領(lǐng)域內(nèi)專利申請(qǐng)量占比均排名第1。在4個(gè)技術(shù)分支中，中國(guó)在電堆領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量占比較高。

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

1.3 申請(qǐng)人情況

從專利申請(qǐng)人(圖5)來(lái)看：全球各技術(shù)分支排名前10的申請(qǐng)人主要來(lái)自日本、韓國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家，其中日本、韓國(guó)、美國(guó)也是國(guó)內(nèi)專利國(guó)外申請(qǐng)人的主要來(lái)源國(guó)。全球?qū)＠暾?qǐng)人排名中，日本企業(yè)集體優(yōu)勢(shì)明顯，4個(gè)技術(shù)分支中均至少有5家日本企業(yè)進(jìn)入排名前10。

圖5 全球?qū)＠暾?qǐng)前10申請(qǐng)人國(guó)別分布Fig.5 The country distribution of global top 10 applicants

從主要申請(qǐng)人國(guó)別(表2)分析來(lái)看：專利申請(qǐng)量排名靠前的國(guó)家主要集中在日、韓、德、美，其中日本占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。在各領(lǐng)域全球排名前10申請(qǐng)人中，至少有5家來(lái)自日本，全球排名前5申請(qǐng)人中，均有3家來(lái)自日本，其中豐田優(yōu)勢(shì)明顯，在4個(gè)技術(shù)分支中均躋身前3,見(jiàn)圖6。

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

圖6 全球?qū)＠暾?qǐng)人排名Fig.6 Ranking of global patent applicants

2 中國(guó)專利態(tài)勢(shì)

2.1 總體情況

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

圖7 全球及中國(guó)專利年申請(qǐng)變化趨勢(shì)對(duì)比Fig.7 Patent years change trend of global and China

2.2 區(qū)域分布

從專利申請(qǐng)人國(guó)別分布(圖8)來(lái)看：來(lái)華申請(qǐng)所占的比例較高，約占總申請(qǐng)量的45%，這說(shuō)明國(guó)外申請(qǐng)人對(duì)中國(guó)進(jìn)行了大量的專利布局。來(lái)華專利主要來(lái)自日本、美國(guó)。在來(lái)華申請(qǐng)中，美、日兩國(guó)專利申請(qǐng)所占比例為68%，其中，日本占比最高，達(dá)到41%。

圖8 中國(guó)專利申請(qǐng)主要國(guó)別分布Fig.8 Main country distribution of Chinese Patent

從各技術(shù)分支(圖9)來(lái)看：國(guó)外企業(yè)在制氫系統(tǒng)、整車控制、輔件領(lǐng)域?qū)＠暾?qǐng)量較大，所占比例分別為60%，59%，53%，國(guó)內(nèi)企業(yè)應(yīng)引起重視。

圖9 來(lái)華申請(qǐng)國(guó)別分布Fig.9 Country distribution of patent in China

從各技術(shù)分支本土申請(qǐng)人省市分布(表3)來(lái)看，大連、上海、北京、江蘇、湖北整體實(shí)力較強(qiáng)，其中以大連、上海優(yōu)勢(shì)明顯。

2.3 申請(qǐng)人情況

國(guó)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(jìn)入前10，而在其他技術(shù)分支領(lǐng)域排名靠后。由此可見(jiàn)：我國(guó)企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)專利布局。從主要申請(qǐng)人國(guó)別分析來(lái)看，專利申請(qǐng)量排名靠前國(guó)外申請(qǐng)人主要來(lái)自中、日、韓、美，其中日本占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，在各領(lǐng)域排名前5申請(qǐng)人中，均有2家企業(yè)來(lái)自日本，說(shuō)明日本在我國(guó)專利申請(qǐng)量較多且較為集中。

表3 國(guó)內(nèi)專利主要申請(qǐng)人省市分布Table 3 Provinces distribution of domestic patent applicant

圖10 來(lái)華申請(qǐng)前十申請(qǐng)人國(guó)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(qǐng)人(表4)來(lái)看：除電堆、輔件領(lǐng)域分別有大連化物所、新源動(dòng)力股份有限公司以外，其他2個(gè)技術(shù)領(lǐng)域均是國(guó)外企業(yè)。

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

圖11 中國(guó)專利申請(qǐng)人排名Fig.11 Ranking of Chinese patent applicants

3 結(jié)論及建議

通過(guò)對(duì)燃料電池汽車領(lǐng)域的專利進(jìn)行分析，可以看出我國(guó)的專利布局還存在以下幾方面問(wèn)題：

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

2) 與發(fā)達(dá)國(guó)家(特別是日本、美國(guó)、韓國(guó))持續(xù)大量的研發(fā)投入相比，我國(guó)對(duì)燃料電池研發(fā)的熱情不高。我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)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(guó)的專利申請(qǐng)還存在專利集中度不高、無(wú)突出優(yōu)勢(shì)企業(yè)、領(lǐng)先企業(yè)整體實(shí)力較弱、部分領(lǐng)域?qū)＠急容^低等問(wèn)題。

為解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，政府應(yīng)積極引導(dǎo)企業(yè)加強(qiáng)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(shí)力。建議如下：

1) 借鑒國(guó)外有關(guān)燃料電池汽車鼓勵(lì)政策，出臺(tái)相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)政策，引導(dǎo)產(chǎn)、學(xué)、研緊密合作。鼓勵(lì)燃料電池、電機(jī)、電控等共性技術(shù)的研發(fā)及核心技術(shù)攻關(guān)。政府應(yīng)加強(qiáng)與行業(yè)龍頭企業(yè)的合作，積極對(duì)燃料電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行技術(shù)整合、頂層研發(fā)布局及科研支持，加快推動(dòng)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。

2) 優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新環(huán)境，進(jìn)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(dòng)創(chuàng)新要素向企業(yè)集聚，促進(jìn)科技成果向現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化，不斷增強(qiáng)企業(yè)自主創(chuàng)新能力和抵御市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)能力。

3) 進(jìn)一步發(fā)揮第三方組織機(jī)構(gòu)的力量，積極推進(jìn)機(jī)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(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新，促進(jìn)企業(yè)間的合作。在此基礎(chǔ)上，建立常態(tài)分析體系，對(duì)主流技術(shù)的專利布局進(jìn)行分析，發(fā)布預(yù)警報(bào)告，引導(dǎo)企業(yè)系統(tǒng)布局。

[1] 陳清泉．可持續(xù)道路交通的挑戰(zhàn)：電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車的技術(shù)路線和產(chǎn)業(yè)化路線[J]．機(jī)械制造與自動(dòng)化，2009，38(2):1-4.

CHEN Qingquan.Challenges of Sustainable Mobility:The Technical Roadmap and Commercial Roadmap of Electric,Hybrid and Fuel Cell Vehicles[J].Mechanical manufacturing and automation,2009，38(2):1-4.

[2] 歐陽(yáng)明高．我國(guó)節(jié)能與新能源汽車技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略與對(duì)策[J]．汽車工程，2006，28(4):317-321.

OUYANG Minggao.China’s energy saving and new energy vehicle technology development strategy and countermeasures[J].Automotive Engineering,2006,28(4):317-321.

[3] 國(guó)務(wù)院.國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2012—2020年)的通知[EB/OL].http://www.gov.cn/zwgk/2012-07/09/content_2179032.htm.2010-07-09.

The State Council of the People’s Republic of China.The state council about energy saving and new energy vehicles industry development planning (2012—2020)[EB/OL].http://www.gov.cn/zwgk/2012-07/09/content_2179032.htm.2010-07-09.

[4] 陳全世，仇斌，謝起成，等．燃料電池電動(dòng)汽車[M]．北京:清華大學(xué)出版社，2005.

CHEN Quanshi,QIU Bin,XIE Qicheng,et al.Fuel cell electric vehicles[M]．Beijing:tsinghua university press,2005.

[5] 王艷輝，吳迪鏞，遲建．氫能及制氫的應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]．化工進(jìn)展，2001(1):6-8.

WANG Yanhui,WU Diyong,CHI Jian.The Status and Development Current of Hydrogen Energy and its Application Technology[J]．Chemical Industry and Engineering Progress,2001(1):6-8.

[6] 陳吉清，蘭鳳崇，杜天亞.透過(guò)專利信息看全球新能源汽車的發(fā)展[C]//“廣汽豐田杯”廣東省汽車行業(yè)第七期學(xué)術(shù)會(huì)議論文集.2013.

CHEN Jiqing,LAN Fengchong,DU Tianya.Look at the development of new energy vehicles in the world through the patent information[C]//“Guangzhou Toyota cup” the 7th academic conference proceedings about the auto industry of guangdong province.2013.

[7] 于曉勇.基于專利分析的我國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)研究[J].科學(xué)學(xué)與科學(xué)技術(shù)管理,2011 (4):44-48.

YU Xiaoyong.Electric Vehicle Technology Development Trend in China Based on Patent Analysis[J].Science of Science and Management of S &T,2011 (4):44-48.

[8] 蘭鳳崇.新能源汽車產(chǎn)業(yè)專利分析綜述[J].科技管理研究，2013 (21):104-118.

LAN Fengchong.Research Review on New Energy Vehicle Industry Patent[J].Science and Technology Management Research,2013 (21):104-118.

[9] 抄佩佩，萬(wàn)鑫銘，吳勝男，等.新能源汽車動(dòng)力電池專利分析[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，2013,27(8):18-25.

CHAO Peipei,WAN Xinming,WU Shengnan,et al.Patent Analysis on Battery Technology of New Energy Vehicles[J].Journal of Chongqing University of Technology (Natural Science),2013,27(8):18-25.

[10]Fuel Cell Today.2012 Fuel Cell Patent Review[EB/OL].[2012-12-20].http://fuelcelltoday.com/analysis/patents/2012/2012-fuel-cell-patent-review.

(責(zé)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(shí)產(chǎn)權(quán)推進(jìn)計(jì)劃項(xiàng)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(shí)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(shì)分析[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué))，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