基于专利大数据的我国纯电动汽车产业发展态势研究

邱 慧， 莫凌云， 徐 旭

（1.桂林理工大学，广西 桂林 541004；2.温莎大学 奥德特商学院，加拿大温莎 N9B 3P4）

2016年国务院发布一系列文件，明确新能源汽车、新能源材料等战略性新兴产业的战略地位.其中，3月发布的《国家十三五发展规划纲要》，明确提出要支持新一代信息技术、新能源汽车等战略性信息产业发展[1]；7月发布的《“十三五”国家科技创新规划》则将培育新能源汽车、高端轨道教育等现代交通技术与装备列为重点发展计划，并提出要“实施‘纯电驱动’技术转型战略”[2]；11月发布的《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》则进一步明确新能源汽车的战略地位，将其列入八大发展任务之一[3].这一系列政策说明新能源汽车产业发展成为国务院战略性新兴产业建设的重中之重.

纯电动汽车因全球环境污染和能源危机的问题受到全世界的广泛关注，与此同时也获得巨大的发展空间.发展新能源汽车产业是我国推广战略性新兴产业的重要方向，而作为新能源汽车重要组成部分的纯电动汽车产业，其建设水平和发展趋势对于推动新能源汽车产业发展壮大，能起到极其重要的作用.基于此，本文以我国纯电动汽车的专利大数据为基础，采用专利分析法对我国战略性新兴产业发展的竞争态势进行研究.

1 纯电动汽车专利技术检索与分析

为全面科学地分析全世界纯电动汽车技术的专利信息，本研究选用Thomson Innovation创新平台下德温特专利数据库，检索中国、美国、欧盟及主要国家、WIPO、日本、韩国等国家相关专利数据信息，再以国内合享新创公司推出的Incopat科技创新情报平台数据库作为补充，确保检索结果信息的完整性、可用性与正确性.

检索的起始时间不做设置（即从该领域全世界第一件专利诞生之日起），截止时间为2014年9月30日.此处设置的截止时间依据是因为发明专利审查程序中，要求发明专利申请18个月后才公开，以此时间节点为截止日期，能充分保证所调研数据的正确性、完整性和可靠性.

检索范围包括发明、实用新型，结果共检索到相关专利17722件，经过专利信息查重软件对检索结果进行清洗、过滤与处理后，再由专业人员对处理结果进行清洗、审核后，得到纯电动汽车产业的技术专利10824项.

专利检索时主要基于主题关键词、国际专利分类号和德温特手工代码等多种方式综合进行，本文所选取的英文主题词有：电动汽车、电动车辆、电动客车、电池驱动汽车等多种表达方式，排除与燃料电池汽车、混合动力汽车以及有轨电车等概念相关的关键词美国分类号、德温特手动代码、IPC分类号等.

2 全球纯电动汽车产业技术专利发展态势分析

Thomson Innovation创新平台下德温特专利数据库作为全球最大的专利数据库之一，拥有海量的专利大数据，在该平台上检索出来的结果，基本能够代表全球相关领域、行业的在全球知识产权与专利技术方面的整体发展趋势与竞争态势.本文根据专利信息检索结果，通过对全球纯电动汽车专利大数据进行分析后，来研究世界及我国在纯电动汽车产业技术领域内的专利发展趋势.

2.1 全球纯电动汽车产业技术专利发展趋势分析

2.1.1 全球纯电动汽车产业专利发展趋势分析

结果如图1和表1所示，由此可知纯电动汽车产业发展始于1982年，1982年-1996年该产业处于起步阶段，专利申请数量涨幅较小；1996年-2006年，该产业仍处于初级阶段，专利申请数量趋于稳定，但该产业发展速度较慢，整体发展水平较低；2006年-2009年，该产业进入到快速发展阶段，专利申请数量开始逐渐增加，该产业发展速度较快，整体发展水平逐步提升；2009年至今，该产业进入到飞速发展阶段，专利申请数量极具攀升，这表明纯电动汽车领域已经高速发展的阶段.

随着纯电动汽车技术的不断发展和市场竞争的需要，可以预见纯电动汽车领域专利申请将长期保持较快的增长.（因发明专利审查程序要求发明专利申请18个月后才公开，所以图1和表1中2014年的数据偏少，后文中涉及2014年数据的地方均是该情况，将不再逐一解释）.

图1 全球纯电动汽车产业专利年度申请量发展趋势图

表1 全球纯电动汽车产业专利年度申请数量表

2.1.2 全球纯电动汽车产业主要专利技术发展趋势分析

从图2和表2可以看出，专利申请排名前5名涉及的技术与纯电动汽车领域的重要技术相吻合.纯电动汽车领域的一篇专利文献中可能会同时涉及多项技术，其中X21A01F-动力系统技术是纯电动汽车领域长期以来高度重视发展的技术，特别是2007年以来，动力系统技术的专利文献增量明显，表明在动力系统技术方面已取得突破性进展，并成为纯电动汽车领域发展最快的技术.

X16G-电池充电器技术从1995-1998年发展过一段时间，从1999-2008年停滞发展较长时间，2009年后开始较快发展，但整体发展的前景和劲头似乎不如其他技术领域，这可能是由于发展电池充电技术，特别是各种地面充电装置的技术，需要政府政策和规划的支持.从国外发展情况来看，即使是发达国家，他们的充电设施建设仍处于起步阶段，但是目前各国政府已经在研发投入、税收政策、产业引导等方面高度重视.从国内发展情况来看，我国已经投产了一定数量的可满足多种充电方式需求的充电站与充电桩，南方电网公司、国家电网公司、中石化、普天海油、比亚迪等企业作为充电设施建设主要的参与者，已与地方政府签订战略合作协议，助推充电站建设快速发展.

X21B01A-动力蓄电池技术从2006年开始出现专利文献以来，逐年保持着较快速率的增长，表明该领域正在成为重点发展的热门技术.比如在方法和系统领域，WO2009103490号专利文献涉及一种电池管理系统；WO2009060156号专利文献涉及一种电动汽车能源管理方法；WO2009098413号专利文献涉及一种汽车电连接系统，尤其涉及电池与汽车尾部的电连接装置.

T01J07D-控制系统和X21A07-电机技术均为本领域长年大力发展的技术，其中控制系统可能会成为未来重点发展的技术方向.比如在操作技术领域，WO2009125414号专利文献涉及一种电动车耗空电池更换技术；WO2009116215号专利文献涉及一种电动汽车驱动控制装置和方法；WO2009115719号专利文献涉及一种控制驱动单元的方法；WO2009115110号专利文献涉及一种电动汽车的可调解巡航控制系统.

图2 世界纯电动汽车产业主要专利技术发展趋势图

表2 世界纯电动汽车产业主要专利技术发展趋势表

2.2 国内纯电动汽车产业技术专利发展态势分析

2.2.1 国内纯电动汽车产业专利发展趋势分析

从图3和表3可以看出，纯电动汽车在中国的专利申请早年数量较少，但是2007年之后专利申请量增长呈现井喷式状态，从2007年至2013年，在短短的7年时间内，专利年申请量增长10倍以上，增长量非常惊人，表明近年国内纯电动汽车技术发展非常迅猛.

中国已经连续5年成为全球最大的汽车生产国和第一大汽车市场.中国政府相继推出一系列优惠政策，作为汽车领域节能减排和治理大气规划的重要举措，大力推广新能源汽车，2015年中国已经超过美国成为全球最大的新能源汽车生产国和最大的市场.但由于燃料电池汽车成本较高，目前我国主要对纯电动汽车和插电式混合动力汽车进行推广，加大推进商业化生产力度[4].

这几年，通过实施863计划，我国纯电动汽车的研发能力提升很快，很多技术难题正在被有序解决，整车技术已能够达到或非常接近国际水平，部分技术能够达到国际先进水平.比如双CAN总线控制器网络系统（如重庆长安申请的CN201010203521.9专利涉及两条CAN网络分别在充电模式和驾驶模式时起作用的技术），交流感应电机（如电子科技大学申请的CN201210246108.X专利涉及一种在线容错电动汽车交流感应电机驱动控制系统、深圳市陆地方舟电动车有限公司申请的CN201220252166.9专利涉及电动汽车交流感应电机控制系统）；永磁电机的全数字四象限矢量控制技术（如奇瑞汽车公司申请的CN200610161474.X专利涉及一种基于DSP的混合动力汽车用电机控制器、东南大学申请的CN201410141190.9专利涉及采用占空比直接求解脉宽调制的M相永磁电机控制方法），分布式、网络化电池管理系统（如北汽福田汽车股份有限公司申请的CN200810247392.6专利涉及基于分布式动力电池组的电动汽车动力系统及电动汽车技术、重庆长安汽车股份有限公司申请的CN201110263780.5专利涉及一种电动汽车分布式电池管理系统技术），以及智能化高压电安全管理系统（如苏州市京达环卫设备有限公司申请的CN201410256640.9专利涉及一种纯电动汽车的整车控制系统及其整车结构）等，都是比较先进的技术.

图3 国内纯电动汽车产业专利年度申请量发展趋势图

表3 国内纯电动汽车产业专利年度申请数量表

国内在相关领域申请的专利数量较多，并且大多为近年申请，存在较长的保护期限，无疑大大增加新兴企业进入国内纯电动汽车市场的难度和风险.

2.2.2 国内纯电动汽车产业主要专利技术发展趋势分析

从图4和表4可以看出，国内纯电动汽车领域中X21A01F-动力系统也是重点研制的方向，国内在该领域的研制实力非常强劲.X21B01A-动力蓄电池和T01J07D-控制系统技术是近年来重点发展的热点技术，尤其是动力蓄电池技术的进步代表着国内纯电动汽车技术的发展方向.值得一提的是，国内的整车设计技术从2008年开始得到较快发展，这可能与国家近年大力推进的节能减排和治理大气等政策的促进有关.

在动力蓄电池技术方面（X21B01A），例如，CN200510087756.5专利涉及一种高倍率磷酸基锂离子电池的制备方法及其制备的电池；CN200910138650.1专利涉及一种电动汽车用动力锂电池采集系统以及采集控制方法；CN200820212427.8专利涉及一种动力电池组；CN200810217461.9专利涉及一种大容量高功率聚合物磷酸铁锂动力电池及其制备方法.

图4 国内纯电动汽车产业主要专利技术发展趋势图

表4 国内纯电动汽车产业主要专利技术发展趋势表

在控制系统方面（T01J07D），例如，CN200610157733.1专利涉及一种电动汽车能量回馈控制方法；CN200610078204.2专利涉及一种电动汽车能量采集系统和方法；CN200820082851.5专利涉及一种电池模块充电计费系统；CN200410024374.3专利涉及一种电动汽车网络服务系统和方法；CN200610157732.7专利涉及一种电动汽车爬坡状态下电机输出转矩控制系统及控制方法.

在整车涉及方面（X11U02），例如，CN200610033399.9专利涉及一种超级电容器和利用它的电动车；CN20072004 0613.3专利涉及一种电动汽车，包括车身架、控制系统、传动系统以及由传动系统传动的车轮；CN200820006147.1专利涉及一种纯电动汽车，包括：汽车发电机、驱动蓄电池、驱动电机、离合器总成、变速总成、转换器、中央控制器和其行走部分等；CN200820202912.7专利涉及一种电动汽车，包括电池系统、电机系统、控制系统和传动驱动系统.

3 研究结论

本文通过对比分析全球及我国纯电动汽车产业关键技术领域的专利大数据，相关领域的专利申请数量基本都是2009年之后开始急剧增长，表明近年来国内外的纯电动汽车制造商和电器公司的技术竞争非常激烈，同时相关领域的技术发展也特别快，进入相关领域存在较高的专利风险.

一方面，长期以来，中国普通汽车产业由于起步时间晚、技术基础薄，在国际竞争中长期处于压制状态.但在纯电动汽车产业方面，由于世界还未完全形成某一国或某一个跨国企业独大的垄断局面，故可认为目前全球各国基本处于同一起跑线，国际竞争正有序展开.因此，我国企业不必畏惧纯电动汽车技术的复杂性和竞争对手的威胁，应及早动手研发、筹划和布局，充分利用知识产权规则，开展协同、合作研制，把握国家扶持纯电动汽车战略性新兴产业发展的好时机，争取快速发展.

另一方面，通过对纯电动汽车专利大数据进行系统的分析，我国相关产业、机构和企业能够明确当前的技术热点和专利空白点，有的放矢地开展规划、布局和研发工作，从而节省研发成本，提高研发效率，及时抢占技术和知识产权制高点.比如电池方面的镍氢电池、镍镉电池、钠硫电池技术，电机方面的三相逆变器、定速比减速器、电机驱动控制器技术，能量管理方面的低压配电网路控制技术、高速CAN总线、车身低速总线控制系统、低阻力车身、轻型结构车身技术等，都代表先进的技术发展方向，但是目前专利分布较少，新兴企业选择进入这些领域完全有可能在较短时间内取得较大技术突破和竞争优势，基本达到与国外优秀企业相抗衡的水平.

最后，通过基于专利大数据对纯电动汽车领域的关键技术突破、技术空白方面进行详细分析.需要强调的是，基于汽车产业本身的整体关联性、纯电动汽车的计算机操控复杂性，关键技术的突破不能立即推进其产业化生产力度.只有以关键技术的应用、关键部件的量产为导向，配合传统技术、传统配件的全面发展，才能生产先进的纯电动汽车.同时，需要注意的是，纯电动汽车技术的应用、推广是对整个汽车产业及产业链的重大变革，即使是发达国家也不可能在很短的时间内完成，因此对于中国这样的发展中国家而言，发展纯电动汽车产业还有很长的路要走，同时也大有可为且为时不晚.