电池成组技术国际专利情报分析

张慧卿　郭倩玲　张杰

[摘要]本文应用专利分析工具Innography，对世界范围内电池成组领域技术专利进行分析，主要研究内容包括专利申请趋势分析、专利区域分析、技术分布分析、专利权人分析、主IPC及研究热点分析和涉案专利分析，并进一步通过对专利强度的分析，挖掘核心专利。在此基础上了解国内外电池成组技术的发展趋势，以期为国内相关技术领域提供有用的竞争情报。

[关键词）电池成组；Innography；专利分析；信息挖掘

[中图分类号]G306 [文献标识码]A [文章编号]1008-0821（2014）11-0131-07

1、概述

1.1 电池成组技术概述

近几十年来，由于电力、通信、电动汽车等工业领域对电池储能系统的极大需求，推动了电池储能技术的迅猛发展。电池储能技术应用的两个分支是电池储能系统和动力电池系统。而无论作为何种应用分支，都需要将单体电池经过各种串并联方式组合应用。目前该领域存在的主要问题是：蓄电池成组后，由于散热问题没有解决好，安全性大幅下降、使用寿命大幅缩短，甚至频繁发生蓄电池燃烧、爆炸等恶性事故。因此，蓄电池成组应用技术是制约电动汽车和节能与新能源产业发展的技术瓶颈。解决好电池成组后的散热问题，突破蓄电池成组应用技术，是推动包括节能与新能源汽车在内的节能与新能源产业发展的重大课题。本文利用Innography专利分析工具，对电池成组专利进行系统分析，以期为国内相关技术领域提供有用的竞争情报。

1.2 相关说明

本研究的专利检索工具、检索范围和检索方法说明如下：

（1）分析工具：Innography，语种：英语；

（2）检索范围：专利数据：欧洲专利局（口）、世界知识产权组织（WO）、美国、德国、英国、法国、日本等78个国家的专利；

（3）检索策略：（power or energy or vehicle orteleeommu-nieations or BESS）and（“battery pack”or“battery module”）and（cool*oI“beat elimination”or“heat radiation”or“heat dissipation”or“heat loss”or radiating or thermolysis or“abstract heat”）；

（4）统计截止时间为2013年12月20日。

经检索后获得不含同族专利3 707件，同族扩增后获得含同族专利6 553件，然后通过对种类号（kind code）限定，统计出该技术领域的专利申请量为4 583件。

2、电池成组技术专利分析

2.1 电池成组技术专利申请趋势分析

将4583件电池成组技术专利检索结果按照专利优先权年份（priority year）统计，得到图1趋势图，可以看出，除在1997年出现一个小小的拐点之外，2010年之前电池成组技术专利数量一直呈上升趋势，其中2006-2011年，专利申请量都超过300件，到2010年最多，达到700件，从2011年开始申请量逐年下降。图2是对检索结果做年度折线图，可以发现，美国不仅是专利申请数量最多的国家，而且也是专利申请量增长最快的国家。在2010年之前，中国专利的申请量多于日本，而从2011年开始，日本专利的申请量开始多于中国。对比图1和图2，可以发现美国、中国、日本的专利申请量的年度趋势与世界专利总申请量的年度趋势基本吻合，都是除1997年出现一个小小的拐点之外，在2010年之前呈现上升趋势，而从2011年开始，申请量逐年下降，与该技术专利总量的发展趋势吻合。

2.2 电池成组技术专利区域分析——该领域技术主要的应用国（source Juridiction）

将检索结果按照国别或地区分布做图得到图3，由图3发现电池成组技术专利申请在中国、美国、日本、韩国、加拿大、德国比较多，其中以中国、美国和日本最为集中，中国达到1427件，美国达到938件，日本也超过了600件，说明该技术比较注重这3个国家的市场。此外该技术也非常重视世界专利和欧洲专利的申请，申请量均在400件左右。

2.3 电池成组技术专利分布分析——该领域发明主要的技术来源国家（Inventor location）

如图4所示，对检索结果进行（location）统计分析发现，电池成组技术的发明专利主要来自美国、中国、日本、韩国、德国，其中，美国、中国和日本都超过了1000件，韩国679件，德国也超过了200件专利。说明美国、中国、日本和韩国对电池成组技术的重视程度非常高。

2.4 电池成组技术专利权人分析（organization）

如图5所示，韩国LG化学公司在该领域拥有478件专利，专利数量遥遥领先。其次是日本的丰田汽车和松下电器公司，专利数量分别为224件和196件。其他如美国通用汽车公司（99件），强生（98件），日立公司（94件），中国的比亚迪有限公司（92件），日产汽车有限公司（89件），本田汽车有限公司（80件），史丹利百得公司（79件），三星电子公司（79件），斯托灵顿实业有限公司（74件）等都是该领域的主要竞争者。韩国LG化学公司不仅在专利数量上位居第一，其在横坐标中也居于领先的位置。横坐标与专利比重、专利分类、引用情况相关，横坐标越大说明其专利技术越强，其在横坐标中的领先位置说明了该公司在电池成组领域的专利技术方面具有很强的优势。但该公司在纵坐标的位置比较低，纵坐标与专利权人的收入高低、专利国家分布、专利涉案情况有关，纵坐标越大说明专利权人实力越强，由此可见该公司的经济实力并不是很强。日本的丰田汽车公司在专利数量方面位居第二，并且其在纵坐标中的位置最高，在横坐标中的位置仅次于LC化学公司，因此在电池成组技术领域，丰田汽车公司无论从专利数量、公司实力还是专利技术方面都具有很强的优势，值得国内同行关注。专利数量位居第三的松下电器公司，在专利技术水平方面仅次于LG化学公司，与丰田汽车公司技术水平相当，但其在公司经济实力方面处于中等的位置。专利数量位居第六的日立公司和专利数量位居第十的史丹利百得公司在专利技术方面都处于领先水平，在公司经济实力方面，日立公司位于中等水平，而史丹利百得公司的经济实力较差。专利数量位居第四的美国通用汽车公司，经济实力位居第二，其专利技术水平仅处于中等位置。如果通用公司与专利数量最多且专利水平最高的LG化学公司合作，会在电池成组领域有更好的发展，实现强强联合。endprint

2.5 电池成组技术主IPC及研究热点分析

IPC可以从一定程度上反映技术的集中点和研究热点，因此对于检索结果按照IPC（国际专利分类）统计分析生成饼图（图6）和树状分布图（图7）。由图6可知，在电池成组领域，包含专利数量最多的是H01M 10/000（二次电池的电池组及其制造），专利数量占专利总量的35.7%。专利数量位居第二的是H01M 02/000（非活动部分的构造细节），占专利总量的24.1%。由图7可知，全球专利热门领域包括H01M 02/000，H01L 3I/000，H01M 08/000，H02J07/000和B60H 0I/000，其中全球热门领域H01M 02/000也是电池成组领域发表专利量第二的技术主题。而发表专利量最大的H01M 10/000并不属于全球热门领域。

2.6 电池成组技术文本聚类分析

文本聚类作为一种无监督的机器学习方法，它在给定的某种相似性度量下把对象集合进行分组，使彼此相近的对象分到同一个组内。文本聚类根据文档的某种联系或相关性对文档集合进行有效的组织、摘要和导航，方便人们从文档集中发现相关的信息，这也是对人工划分IPC的一个有益补充。把电池成组技术领域的检索结果按照文本聚类进行分析（如图8所示），发现该技术领域的专利研究主要集中在五大核心领域：Battery cells（电池），UtilityModel（效用模型），Power source（电源），Heat dissipation（散热）和Battery module（电池模块）。

2.7 电池成组技术专利强度分析与核心专利挖掘

核心专利的挖掘是Innography专利分析软件所具有的独特的分析功能。核心专利一般指的是制造某个领域的某种产品必须使用的技术所对应的专利，而不能通过一些规避设计手段绕开。Innography的核心专利挖掘功能基于对专利强度的界定。研究表明专利价值是可以通过客观指标进行度量的，这些指标包括专利诉讼、专利引用和被引用数量、同族专利的数量、专利权利要求数量、专利原创性和普遍性原则等，通过这些指标能够帮助判断和评价专利的价值。Innography在此研究的基础上建立数学模型，用专利强度来表征专利价值，从而可以在海量专利数据中快速挖掘核心专利，优先阅读和分析核心专利。Innography专利强度的划分归纳如表1所示：

将电池成组技术领域的专利按照表1所示的类型进行划分，所得结果见表2。由表2结果可以看出，在4 583件相关技术领域中，重要专利仅占到总专利量的11.4%.而核心专利则是凤毛麟角，仅占到总专利量的1.0%。由此可见，借助有效的专利信息分析工具，在数量巨大的相关技术领域中挖掘出最有价值的核心专利，对于科研工作者提高专利阅读效率，进而快速有效的获取该技术领域的高价值信息是非常有帮助的。

对中国专利权人申请的1112件专利按照表l所示的类型进行划分，所得结果见表3。由表3可知，中国专利权人申请的专利中，核心专利数量为0，而重要专利仅有14篇，仅占总专利数量的1.3%。由此说明，虽然我国的专利权人非常重视该技术的发展，也很重视知识产权的保护，申请了大量该领域的专利，但我国在该技术领域还需要重视核心技术的发展。

进一步对555篇电池成组技术领域的重要专利和核心专利的技术来源国做饼图，所得结果见图9。由图9可以发现，该领域的重要技术主要集中在美国和日本的专利权人手中，分别占据所有重要专利和核心专利的52.4%和26.8%，其次是韩国（7.6%），德国（4.5%），中国（2.5%），可以看出韩国等这些国家掌握的重要专利和核心专利与美国和日本相比相差悬殊。将图4和图9对比可见，美国、中国和日本都是在该领域申请专利量非常大的国家，专利数量均超过了1000件，但该领域的关键技术主要掌握在美国和日本的专利权人的手中，因此中国仅仅重视专利的申请量是远远不够的，在该技术领域必须大力加强技术研发，提高核心技术的竞争力。

对555篇重要专利和核心专利的专利权人做饼图，得到如图10所示结果。可以发现，这些专利掌握最多的是韩国的k化学公司（16.0%），该公司也是拥有电池成组技术领域专利数量最多的专利权人。其次是松下电器公司（13.7%）、丰田汽车公司（11.0%）和美国的史丹利百得公司（11.0%），松下电器和丰田汽车公司分别是该领域专利申请量第三和第二的专利权人。由此可见，韩国的Lg化学、松下电器和丰田汽车公司，在专利申请量上是处于世界前三位，其重要专利和核心专利也是处于世界前三位，因此这3个公司非常值得国内同行关注。此外，虽然美国是在该领域掌握重要专利和核心专利最多的国家（52.4%），但这些专利比较分散的掌握在各专利权人的手中，除史丹利百得一家公司外掌握了11%的重要专利和核心专利，位居第三外，其他美国公司在重要专利和核心专利的拥有量方面未处于世界领先的地位。

2.8 电池成组技术涉案专利分析

对电池成组技术领域的涉案专利进行检索，发现共有18个专利涉及诉讼，检索结果见表4。由表4可以看出，Netairus Technologies Lie公司共有3个专利涉及诉讼，Inter-mee Ip Corp.公司共有两个专利涉及诉讼，其他的公司只涉及一个专利的诉讼。在该领域的专利诉讼最晚的是2010年Waters Industries，Ine.公司的专利。

3、建议与对策

目前，我国对于电池成组技术的发展高度重视，国内专利权人也很重视知识产权的保护，申请了大量该领域的专利，专利申请数量位居世界第二。但在该领域的核心专利却为0，说明在该领域我国的自主创新能力较弱，需要大力加强核心技术的发展，增强自主创新能力。对于国内企业发展该技术提出以下建议：

（1）在电池成组技术领域申请专利数量最多的是美国，同时美国也是掌握该领域大部分重要专利和核心专利的国家（52.4%）。日本在该领域的专利申请数量与中国相当，但日本的重要专利和核心专利却到达了26.8%，中国仅占2.5%。因此，国内企业在技术研发的过程中应该首先注重了解相关技术背景，跟踪国内外该技术的发展方向，特别是要注重在该技术领域处于领先水平的国外专利权人的技术发展动向，避免技术研发的低水平重复，加大核心技术的发展力度，同时防止侵权风险。

（2）韩国的Lg化学公司不仅是该领域申请专利最多的，也是拥有重要专利和核心专利最多的专利权人（16.0%）。松下电器和丰田汽车公司分别是该领域专利申请量第三和第二的专利权人，其在该领域拥有的重要专利和核心专利分别是第二和第三。此外，专利申请数量位居第十的美国史丹利百得公司拥有重要专利和核心专利的数量与丰田汽车公司一起并列第三（11.0%）。这些公司的重要专利和核心专利都非常值得国内同行关注，在充分了解处于领先水平的国外公司的专利布局的基础上，增强自身专利布局意识。在核心专利被众多国外公司掌控的形式下，可以考虑“外围专利”战略。充分发挥自身优势，围绕核心技术多申请外围专利。在提高自主创新能力的情况下，也可以实现以自有专利渗透该技术领域，打破技术垄断，最终构筑我国电池成组技术自主知识产权体系。

（3）在充分了解国外公司技术背景的前提下，我国企业也可以通过与国外公司合作，引进先进技术，在此基础上消化吸收，进一步实现技术创新。

（4）我国企业要想提高自主创新能力，必须重视该技术领域科研团队的建设，加大对该技术的投资力度，同时还要成立专门负责知识产权的部门，各部门要互相配合，确保技术创新，知识产权保护及专利布局等的顺利开展。

（5）我国蓄电池成组关键技术研究，在有些方面也已经取得了重大进展，但是这些技术都分散掌握在大专院校、科研院所和中小型企业手中。由于新型蓄电池成组仍处于发展初期的产业，还有建立标准体系的问题，需要广泛的行业合作。因此，突破目前“相互隔离、重复分散的格局”，是目前迫切需要解决的重大课题。endprint