章國(guó)亮，李維思，文曉芬，劉 蓓，陳 琳

（湖南省科學(xué)技術(shù)信息研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410001）

隨著全球能源和環(huán)境面臨巨大挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)燃油汽車面臨顛覆性變革，發(fā)展電動(dòng)汽車已成為全球汽車行業(yè)主流趨勢(shì)。為了促進(jìn)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展，各國(guó)均出臺(tái)了一系列鼓勵(lì)政策，全球電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)得到井噴式發(fā)展。2009年，我國(guó)出臺(tái)了節(jié)能與新能源汽車示范推廣以及補(bǔ)貼的相關(guān)政策，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)取得長(zhǎng)足進(jìn)步。如何在新階段制定更加精準(zhǔn)的政策，促使我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)“彎道超車”，準(zhǔn)確判斷全球各國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展情況是首要一步。

電動(dòng)汽車專利作為創(chuàng)新成果的表現(xiàn)形式，蘊(yùn)含著豐富的技術(shù)信息。通過(guò)對(duì)相應(yīng)專利信息的挖掘分析，可以獲得企業(yè)、產(chǎn)業(yè)、國(guó)家的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力、市場(chǎng)策略、發(fā)展進(jìn)展等情報(bào)信息，進(jìn)而指導(dǎo)電動(dòng)汽車創(chuàng)新主體做好科技創(chuàng)新策略，提升產(chǎn)業(yè)發(fā)展的質(zhì)量和效益。

1 文獻(xiàn)綜述

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外不少學(xué)者基于專利分析的方法對(duì)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)行了研究。德國(guó)學(xué)者Philipp Borgstedt等人通過(guò)分析1990—2013年4種不同的動(dòng)力傳動(dòng)汽車技術(shù)專利，衡量和評(píng)估現(xiàn)有供應(yīng)商的創(chuàng)新產(chǎn)出和新的市場(chǎng)進(jìn)入者在電動(dòng)汽車領(lǐng)域的受益情況［1］。韓國(guó)學(xué)者Sung Ho Ha利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從美國(guó)專利和商標(biāo)局注冊(cè)的核心燃料電池汽車（FCV）專利中提取核心技術(shù)的方法，通過(guò)分析專利引文確定核心專利，識(shí)別出具有核心FCV技術(shù)的公司，并通過(guò)推導(dǎo)考慮所提取的核心技術(shù)的專利組合和技術(shù)點(diǎn)來(lái)揭示公司的總體研究重點(diǎn)［2］。

國(guó)內(nèi)有大量研究學(xué)者基于專利視角對(duì)全球和國(guó)內(nèi)的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行了分析。對(duì)全球電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況進(jìn)行的分析主要有以下幾個(gè)：李國(guó)秋等從年度專利走勢(shì)、技術(shù)領(lǐng)域、競(jìng)爭(zhēng)機(jī)構(gòu)等維度分析全球新能源汽車專利，發(fā)現(xiàn)全球的新能源專利穩(wěn)定增長(zhǎng)，但企業(yè)間合作關(guān)系不密切［3］。楊利鋒等通過(guò)檢索國(guó)際專利，發(fā)現(xiàn)中國(guó)相較日本和美國(guó)的國(guó)際專利申請(qǐng)量較少，在電機(jī)領(lǐng)域頗顯弱勢(shì)，但在蓄電池方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)［4］。劉彤等人通過(guò)專利計(jì)量分別對(duì)比了國(guó)內(nèi)外純電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車、燃料電池汽車技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，得出日本優(yōu)勢(shì)巨大，中國(guó)仍需進(jìn)一步提升國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力［5］。陳騰通過(guò)專利檢索對(duì)日本的豐田、本田、日產(chǎn)三家企業(yè)的電動(dòng)汽車專利進(jìn)行分析，得出豐田的混合動(dòng)力占優(yōu)勢(shì)，本田的混合動(dòng)力技術(shù)涉及面相對(duì)較少，日產(chǎn)屬于全面開(kāi)發(fā)［6］。主要對(duì)國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)行分析的有：黃裕蓉等從專利產(chǎn)出、主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、熱點(diǎn)技術(shù)布局3個(gè)視角分析出中國(guó)純電動(dòng)汽車技術(shù)在2005年以來(lái)進(jìn)入快速發(fā)展期［7］。于曉勇等從專利的總體層面和公司層面對(duì)電動(dòng)汽車進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)我國(guó)專利質(zhì)量有待改善，核心專利數(shù)量有待提高［8］。張英杰等分析了我國(guó)新能源汽車技術(shù)轉(zhuǎn)移活動(dòng)情況，發(fā)現(xiàn)我國(guó)新能源汽車技術(shù)轉(zhuǎn)移活動(dòng)呈現(xiàn)出日益活躍的趨勢(shì)，特別是電池技術(shù)與充電樁等基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)專利呈現(xiàn)井噴現(xiàn)象［9］。胡神松基于專利大數(shù)據(jù)分析我國(guó)新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況，指出未來(lái)20年，我國(guó)純電力汽車的發(fā)展將會(huì)發(fā)生質(zhì)的飛躍［10］。

以上研究大多對(duì)比分析了國(guó)內(nèi)外電動(dòng)汽車專利的數(shù)量、專利權(quán)人、技術(shù)分布等，但很少對(duì)專利質(zhì)量、專利布局、申請(qǐng)趨勢(shì)等做細(xì)致研究，且檢索電動(dòng)汽車范疇較小，專利數(shù)量較少，不足以全面對(duì)比研究多國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)展情況。因此，本文旨在通過(guò)對(duì)全球電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)進(jìn)行全方面的專利搜索加工，從各國(guó)專利數(shù)量、申請(qǐng)專利趨勢(shì)、專利被引頻次、專利布局等方面分析各國(guó)的電動(dòng)汽車技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，了解我國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)在全球中的準(zhǔn)確定位，進(jìn)而為有關(guān)部門(mén)制定電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)劃和策略做好鋪墊。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及說(shuō)明

本文所有數(shù)據(jù)來(lái)自智慧牙數(shù)據(jù)庫(kù)，充分考慮到電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)技術(shù)、專用傳感器和電子元件技術(shù)、電池管理系統(tǒng)集成技術(shù)的IPC分類［11］，結(jié)合關(guān)鍵詞制定專利檢索式，對(duì)全球電動(dòng)汽車專利進(jìn)行全面檢索，檢索專利共520 541件，其中有效專利143 020件，審中專利60 858件，無(wú)效專利271 359件，未確認(rèn)專利45 304件，鑒于專利從申請(qǐng)到公開(kāi)周期大多要6～18個(gè)月，因此，本文將審中專利數(shù)據(jù)納入研究范疇。經(jīng)剔除無(wú)效和未確認(rèn)專利后共有203 878件專利。

通過(guò)對(duì)有效和審中專利進(jìn)行專利類型分析知，發(fā)明專利147 735件，占72%，實(shí)用新型專利43 793件，外觀專利12 350件，如圖1。鑒于美國(guó)、歐洲等部分國(guó)家沒(méi)有實(shí)用新型專利制度，且實(shí)用新型和外觀專利的技術(shù)含量與申請(qǐng)門(mén)檻相較于發(fā)明專利偏低，因此，本文后續(xù)對(duì)電動(dòng)汽車技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力的研究?jī)H考慮發(fā)明專利數(shù)據(jù)。

圖1 全球電動(dòng)汽車專利類型分布圖

3 電動(dòng)汽車技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力分析

3.1 專利申請(qǐng)趨勢(shì)分析

圖2為全球電動(dòng)汽車專利申請(qǐng)地域分布圖。從圖2中可知，電動(dòng)汽車發(fā)明專利排名第一的是日本，占據(jù)全球32.1%，數(shù)量?jī)?yōu)勢(shì)明顯，這源于日本政府和企業(yè)非常重視電動(dòng)汽車的發(fā)展；其次是中國(guó)、美國(guó)、韓國(guó)、德國(guó)，分別占據(jù)全球23.8%、8.4%、7.4%、7.1%。這在一定程度上說(shuō)明亞洲中日韓三國(guó)、美國(guó)、歐洲發(fā)達(dá)等國(guó)家保持著對(duì)電動(dòng)汽車的研發(fā)投入，并且已經(jīng)取得一定規(guī)模。

圖2 全球電動(dòng)汽車專利申請(qǐng)地域分布圖

通過(guò)對(duì)日本、中國(guó)、美國(guó)近20年電動(dòng)汽車發(fā)明專利年申請(qǐng)趨勢(shì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)日本在1998年左右開(kāi)始大量申報(bào)電動(dòng)汽車專利，這與日本政府在1998年就開(kāi)始實(shí)施為期9年的新能源汽車激勵(lì)制度相一致，此階段處于日本電動(dòng)汽車技術(shù)發(fā)展的成長(zhǎng)期。在2012年之后，日本申請(qǐng)電動(dòng)汽車發(fā)明專利速度相對(duì)較慢，這可以判斷日本的電動(dòng)汽車技術(shù)已處于成熟期，技術(shù)突破相對(duì)較難。美國(guó)在2000年左右開(kāi)始大量申報(bào)電動(dòng)汽車專利，但由于諸如乙醇、液化石油氣等可替代燃油技術(shù)相對(duì)較強(qiáng)，致使電動(dòng)汽車發(fā)展速度緩慢，因此體現(xiàn)出每年申報(bào)相應(yīng)專利遞增速度慢，但隨著特斯拉、通用等品牌電動(dòng)汽車研發(fā)成功，從2010年開(kāi)始美國(guó)電動(dòng)汽車專利數(shù)量表現(xiàn)出大幅提高。相比而言，中國(guó)是在2009年之后大量申請(qǐng)電動(dòng)汽車相關(guān)專利，并且在之后幾年申報(bào)專利速度呈現(xiàn)出倍增發(fā)展態(tài)勢(shì)，至2016年，申報(bào)專利速度稍微放緩，表明中國(guó)在近十年大力投入攻關(guān)電動(dòng)汽車技術(shù)，這段時(shí)間中國(guó)電動(dòng)汽車技術(shù)處于增長(zhǎng)期。這與中國(guó)的電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)政策相一致：2009—2015年，中國(guó)電動(dòng)汽車進(jìn)入全面補(bǔ)貼階段，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展；2016年至今，中國(guó)電動(dòng)汽車進(jìn)入后補(bǔ)貼階段，電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展由量向質(zhì)轉(zhuǎn)變，發(fā)展速度稍有受阻。

圖3 中日美三國(guó)電動(dòng)汽車發(fā)明專利申請(qǐng)趨勢(shì)圖

3.2 專利被引頻次分析

被引頻次高的專利一般處于產(chǎn)業(yè)鏈競(jìng)爭(zhēng)的重要位置，具有較高的技術(shù)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。圖4為主要國(guó)家電動(dòng)汽車專利被引頻次分布。從圖4可以看出，日本電動(dòng)汽車發(fā)明專利被引頻次在1～50次區(qū)間的數(shù)量處于絕對(duì)領(lǐng)先地位，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他各國(guó)；中國(guó)在被引頻次在1～10次區(qū)間的數(shù)量相對(duì)有競(jìng)爭(zhēng)力，但在被引頻次較多的專利數(shù)量較少，一方面源于中國(guó)研發(fā)電動(dòng)汽車技術(shù)時(shí)間相對(duì)較短，另一方面也說(shuō)明中國(guó)有待提高電動(dòng)汽車創(chuàng)新質(zhì)量；被引次數(shù)在11～50次區(qū)間內(nèi)，專利數(shù)最多的依次是日本、美國(guó)、德國(guó)，特別是在超過(guò)50次的高頻引用中，美國(guó)、日本專利數(shù)量遙遙領(lǐng)先，這源于美國(guó)和日本有較深的汽車工業(yè)基礎(chǔ)，科研實(shí)力強(qiáng)，且均較早開(kāi)始布局電動(dòng)汽車技術(shù)?？傮w而言，從全球的電動(dòng)汽車專利被引頻次可以看出日本、美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家掌握著較多開(kāi)創(chuàng)性、技術(shù)含量高的電動(dòng)汽車專利，同時(shí)也說(shuō)明中國(guó)、韓國(guó)在攻關(guān)電動(dòng)汽車關(guān)鍵技術(shù)上有了后來(lái)居上的趨勢(shì)。

圖4 主要國(guó)家電動(dòng)汽車專利被引頻次圖

3.3 申請(qǐng)專利權(quán)人分析

圖5為全球電動(dòng)汽車專利排名前20專利權(quán)人。從圖5可以看出，日本企業(yè)數(shù)量最多，共8家，占據(jù)總數(shù)的42%，分別為為豐田、本田、日產(chǎn)、日本電裝、三菱、愛(ài)信、鈴木、三菱電機(jī)，特別是排名第一的豐田汽車公司申請(qǐng)發(fā)明專利數(shù)量處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，達(dá)到14 866件，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他家企業(yè)。德國(guó)有5家企業(yè)上榜，占26%，分別為羅伯特博士、寶馬、奧迪、保時(shí)捷、采埃孚，其中羅伯特博士電動(dòng)汽車發(fā)明專利數(shù)量為2 647件，在全球電動(dòng)汽車專利排名第六。美國(guó)的福特和通用公司在全球電動(dòng)汽車專利排名分別為第四和第七名，發(fā)明專利數(shù)量分別為4 056件和2 081件。韓國(guó)的現(xiàn)代、起亞公司分別位列第三和第九。法國(guó)和中國(guó)均只有一家企業(yè)進(jìn)入前20排名，分別為雷諾和比亞迪。

從以上全球電動(dòng)汽車專利權(quán)人排名分析知，日本、德國(guó)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)相對(duì)成熟，企業(yè)數(shù)量多，規(guī)模大，掌握著大量核心技術(shù)；美國(guó)、韓國(guó)盡管進(jìn)入前20排名企業(yè)數(shù)量均僅2家，但排名相對(duì)靠前，科研實(shí)力強(qiáng)；中國(guó)和法國(guó)需要進(jìn)一步培育企業(yè)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域做大做強(qiáng)。

3.4 專利布局對(duì)比分析

圖5 全球電動(dòng)汽車專利排名前20專利權(quán)人圖

圖6 全球電動(dòng)汽車專利排名前20專利權(quán)人各國(guó)占比圖

表1為全球電動(dòng)汽車專利排名前10企業(yè)在各國(guó)進(jìn)行專利布局情況。從表1可以看出，除在本國(guó)申請(qǐng)大量專利保護(hù)外，十大企業(yè)均在美國(guó)和中國(guó)進(jìn)行了大量專利布局，說(shuō)明美國(guó)和中國(guó)在全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)占據(jù)突出地位。根據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)發(fā)布的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2017年全球最大電動(dòng)汽車產(chǎn)銷市場(chǎng)為中國(guó)，電動(dòng)汽車銷量77.7萬(wàn)輛。截至2018年6月底，中國(guó)電動(dòng)汽車?yán)塾?jì)保有量占全球市場(chǎng)保有量50%以上。排名前10非日系企業(yè)在日本申請(qǐng)專利數(shù)量較少，這是因?yàn)槿毡颈就岭妱?dòng)車企數(shù)量眾多，且日本電動(dòng)汽車市場(chǎng)有嚴(yán)重的本土選擇傾向緣故［12］。

圖7為全球電動(dòng)汽車專利進(jìn)行的技術(shù)熱點(diǎn)布局。由圖7可知，全球電動(dòng)汽車專利申請(qǐng)最熱的技術(shù)領(lǐng)域是使用初級(jí)電池、二次電池或燃料電池供電（B60L11/18），共有38 766件專利，這是因?yàn)殡姵厥请妱?dòng)汽車的核心部件，電池能量密度和壽命的不足嚴(yán)重制約著電動(dòng)汽車的發(fā)展。其次的技術(shù)熱點(diǎn)是專門(mén)適用于混合動(dòng)力車輛（B60W20/00），說(shuō)明混合動(dòng)力汽車在當(dāng)下有著良好的市場(chǎng)前景。其他如用于電池組的充電或去極化或用于由電池組向負(fù)載供電的裝置（H02J7/00）和諸如電機(jī)等用于電動(dòng)力單元的控制裝置（B60W10/08）也是當(dāng)下電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的研發(fā)熱門(mén)。

表1 全球電動(dòng)汽車專利排名前10企業(yè)在各國(guó)進(jìn)行專利布局情況表

圖7 全球電動(dòng)汽車專利技術(shù)布局分布圖

圖8為主要國(guó)家在電動(dòng)汽車專利的技術(shù)熱點(diǎn)布局，日本、中國(guó)、韓國(guó)、美國(guó)、德國(guó)均在初級(jí)電池、二次電池或燃料電池供電（B60L11/18）技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)的專利最多；中國(guó)與其他幾國(guó)不同的是在用于電池組的充電或去極化或用于由電池組向負(fù)載供電的裝置（H02J7/00）技術(shù)領(lǐng)域申請(qǐng)的專利遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于專門(mén)適用于混合動(dòng)力車輛控制（B60W20/00）技術(shù)領(lǐng)域，這在一定程度上說(shuō)明中國(guó)在諸如快充等電池管理核心技術(shù)方面進(jìn)行了大量探索，但在混合動(dòng)力汽車控制技術(shù)方面仍有待提升。

表2 IPC分類號(hào)說(shuō)明表

圖8 主要國(guó)家電動(dòng)汽車專利技術(shù)熱點(diǎn)布局

4 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)分析全球各國(guó)電動(dòng)汽車專利申請(qǐng)和布局，得出各國(guó)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)呈現(xiàn)如下特點(diǎn)：

第一，日本是電動(dòng)汽車申請(qǐng)專利大國(guó)，技術(shù)發(fā)展活躍；中國(guó)后來(lái)居上，在近十年時(shí)間內(nèi)大力投入研發(fā)電動(dòng)汽車技術(shù)，目前發(fā)明專利數(shù)量排名第二；排名其后的美國(guó)、韓國(guó)、德國(guó)均是電動(dòng)汽車技術(shù)大國(guó)。

第二，日本、美國(guó)和德國(guó)被引頻次高的專利數(shù)量多，專利申請(qǐng)占據(jù)先機(jī)，技術(shù)穩(wěn)占競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)；中國(guó)在1～10次被引頻次的專利數(shù)量有一定競(jìng)爭(zhēng)力，需進(jìn)一步提升創(chuàng)新能力。

第三，全球電動(dòng)汽車專利權(quán)人前20名中，日本、德國(guó)分別為8家和5家，企業(yè)技術(shù)集中度高，掌握大量核心技術(shù)；美國(guó)、韓國(guó)均有2家進(jìn)入排名，且排名相對(duì)靠前，企業(yè)科研實(shí)力強(qiáng)；中國(guó)僅比亞迪公司進(jìn)入排名，排名靠后，需要進(jìn)一步培育更多企業(yè)在電動(dòng)汽車領(lǐng)域做大做強(qiáng)。

第四，全球十大電動(dòng)汽車企業(yè)在中國(guó)和美國(guó)進(jìn)行了大量專利布局，國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車市場(chǎng)在全球中仍處于突出地位。

第五，全球電動(dòng)汽車專利技術(shù)布局熱點(diǎn)主要有使用初級(jí)電池、二次電池或燃料電池供電技術(shù)；專門(mén)適用于混合動(dòng)力車輛技術(shù)、用于電池組的充電或去極化或用于由電池組向負(fù)載供電的裝置等。