浅析电力电子领域的创造性审查

冯昊

【关键词】创造性；电力电子；专利审查

一件可以达到授予专利权标准的专利申请需要具备“三性”，也即新颖性、创造性和实用性。近年来，对于“三性”的审查，是国家知识产权局的专利审查员的专利审查工作的重点。《中国专利法》第22条第3款规定，“创造性，是指与现有技术相比，该发明具有突出的实质性特点和显著的进步”。要想否认一件专利申请的创造性，可以通过一件对比文件结合本领域公知常识，也可以通过一件对比文件中的不同实施例的结合，更可以将多篇对比文件结合，还可以将多篇对比文件与本领域公知常识结合。因此对于创造性的审查，具有灵活性强、主观性大的特点，是“三性”审查的重点和难点[1]。

电力电子领域，在最新的国际专利分类表中的分类号为H02M，包括“用于交流和交流之间、交流和直流之间，或直流和直流之间的转换以及用于电源或类似的供电系统一起使用的设备；直流或交流输入功率至浪涌输出功率的转换；以及它们的控制或调节”。电力电子领域的专利申请，主要保护电路拓扑、电路的控制方法，以及二者的结合。与一般综合领域不同，电力电子领域对专业知识的要求很高，一个电路元件的位置改变，一个电路元件的增减变化，都会带来电路整体的变化，如电流流向改变、输出波形改变等，而即便针对同样的电路，控制方法更是五花八门。因此电力电子领域向来是专利审查工作中的重难点领域。本文结合实际案例，浅谈笔者对如何提高电力电子领域创造性审查效率的理解[2]。

一、案例

（一）案情介绍

本申请请求保护一种电路，权利要求中记载了电路拓扑各个元件的具体连接方式，以及相应的控制方法：“权利要求1. 一种开关电源，其特征在于：具有原边主开关Q1，经电感Lr与变压器原边绕组相串联，所述原边主开关管Q1导通期间，直流输入电压经电感Lr加到所述变压器原边绕组，变压器存储能量；在所述原边主开关管Q1关断期间，直流输入电压与所述变压器原边绕组断开，变压器在原边主开关Q1导通期间所存储的能量通过变压器的副边绕组释放给负载；根据检测的副边整流管电流过零点关断辅助开关管，并根据得到的负载电流值进行自适应降频，实现变换器全负载范围效率优化，还可解决副边整流管电流跌落问题。”说明书中也仅是记载了拓扑的连接方式，以及简单的控制方法，电流流向问题等，并没有详细地分析电路的工作过程，以及电路拓扑的实质问题详细介绍等。说明书附图仅有一张图，如图1所示。

图1 说明书附图

（二）分析

本申请的权利要求的撰写方式是国内电力电子领域专利申请的常见撰写方式。则通过大量电路元件的堆叠，缩小保护范围，为专利审查员的检索，以及专利申请的确权带来很大的困难。根据本申请的说明书附图中显示，本申请具有直流电源VDC、变压器T，变压器T的原边电路具有电感Lr、开关管Q1、Q2，以及电容Ca、Cr，和电阻RS，变压器的副边具有开关管Q3、电容C0和电阻RO。如果采用常规的检索方式，如采用“变压器、电容、电感、电阻”作为关键词，在国内外的专利库中检索，则会产生相当大的噪声，命中的文件数可能超过10万篇，这样的工作量对于专利审查员来说是不可想象的，而且在这样数量的文件中筛选出有效的对比文件，无疑是一种审查程序的浪费，效率非常低。因此，这就需要具备一定电力电子专业知识的专利审查员，对电路进行整体理解，而自行概括出有效的关键词，并准确地确定数据库，来进行检索。

针对本申请，开关管Q1连接变压器T的原边绕组的同名端，开关管Q3连接变压器T的副边绕组的非同名端，经过分析，这是典型的反激变换器的电路拓扑。电感Lr则是用于实现电路谐振的谐振电感，而开关管Q2的功能则是用来钳位。因此不同于采用基本电路元件作为关键词，可以采用带有功能的电路模块作为关键词，比如采用反激变换器、钳位电路作为关键词。而根据笔者多年的专利审查经验，采用关键词检索时，一定要注意关键词的准确性，多余的词或字一律删除，否则会由于写了多余的词或字而产生漏检。比如采用“反激变换器”作为关键词时，最好只采用“反激变换”。因为有些专利申请撰写时，采用的用语是“反激变换器”，而有些专利申请撰写时，采用的用语是“反激变换装置”，还有一些专利申请撰写时，选择的用语是“反激变换电路”，等等。如果采用“反激变换器”作为关键词，则会漏检撰写方式为“反激变换装置”或“反激变换电路”，或其他撰写方式的有效对比文件。因此采用簡练的“反激变换”，则是最准确的关键词。同理，采用“钳位电路”作为关键词时，则最好只采用“钳位”。因为有些专利申请撰写时，采用的用语是“钳位电路”，有些专利申请撰写时，采用的用语是“钳位回路”，而有些专利申请的撰写方式，则直接采用了钳位电路的元件，如“钳位电容”“钳位电感”。因此如果采用“钳位电路”作为关键词，则会漏检相当大比例的对比文件，采用“钳位”是一种简练又准确的检索方式。而同时要注意，“钳位”还有其他的撰写形式，如“箝位”，因此采用“‘箝位或‘钳位”作为关键词，是最准确的形式。同时，还可分析是否存在能进一步缩小检索范围的关键词。经过分析，本申请的原边电路、副边电路中的开关元件均采用可控开关，因此本申请同时还是有源电路，或进一步还是原边、副边都是可控电路的双有源电路，因此采用“有源电路”作为关键词，也可以有效地缩小浏览范围。与前文同理，采用“有源”作为关键词，比采用“有源电路”作为关键词，更为准确，在此不再赘述。而鉴于本申请还是一种双有源电路，因此选择“‘有源或‘双有源”，是一种准确的关键词选择方式。而上述的“反激变换”“钳位”和“有源”，需要考虑如何连接起来，以形成完整的检索式。经过分析，这些词都是对本申请的不同的电路模块的描述，缺一不可，因此这些关键词彼此之间是“与”的关系，而不是“或”的关系。综上，针对本申请的电路拓扑，完整的检索式是“反激变换 and （钳位 or 箝位） and （有源 or 双有源）”。

而本申请“权利要求1”中的其他部分，涉及电路的电流流向问题和控制方法。如“所述原边主开关管Q1导通期间，直流输入电压经电感Lr加到所述变压器原边绕组，变压器存储能量；在所述原边主开关管Q1关断期间，直流输入电压与所述变压器原边绕组断开，变压器在原边主开关Q1导通期间所存储的能量通过变压器的副边绕组释放给负载”，这部分是需要考虑的，权利要求中的每一个特征都需要考虑，而这句话不需要进行专门的检索。分析本申请的电路，开关管Q1导通期间所存储的能量，通过变压器的副边绕组释放给负载，这是开关管Q1和变压器的连接方式，所以自然能实现的电能储存释放过程，只要检索到了与本申请相同的开关管和变压器的连接方式，其自然就能实现该过程。“权利要求1”中另外记载的“根据检测的副边整流管电流过零点关断辅助开关管，并根据得到的负载电流值进行自适应降频，实现变换器全负载范围效率优化，还可解决副边整流管电流跌落问题”，这句话应一分为二。前部分“根据检测的副边整流管电流过零点关断辅助开关管，并根据得到的负载电流值进行自适应降频”，交代了电路的控制方法。关断副边辅助开关管的时刻，是在检测到副边整流管电流过零时来操作的，这是一个重要的控制步骤。而在检索时，不可能将这么长一句话作为整句的关键词来进行检索，需要从中提取有效的关键词，而经过分析，这一句中最有用的关键词，就是“过零点”，类似于前文，不同的专利申请往往会采用不同的撰写形式，“过零点”“过零时刻”，都是常见的撰写形式，因此采用“过零”作为关键词则更为准确。而根据得到的负载电流值进行自适应降频，我们也可从中提取出准确的关键词“降频”。而上述记载中的后半部分，“实现变换器全负载范围效率优化，还可解决副边整流管电流跌落问题”，仔细分析，这一句话中并不包含具体的电路元件，而只记载了电路拓扑能够实现的功能与能达到的效果，这样的记载，在专利申请撰写中被称为功能性限定，而功能性限定的语句是不需要考虑的，因为只要能检索到相应的电路拓扑和控制方法，这样的功能是自然而然能够实现的。综上所述，本申请的控制方法的检索式为“过零 and 降频”。因此针对本申请的“权利要求1”，有效的检索要素为：反激变换、钳位、有源、过零，以及降频。在启动检索时，可以采用全要素检索，也可采用部分要素检索。部分要素检索，即是在这5个关键词中选择几个，作为检索要素，其他要素则可作为浏览时需要注意的要素即可。具体操作，审查员可以通过所选择的要素所命中的对比文件的数量来定，一般来说，几百篇的浏览量是比较合适的浏览数量。

接下来还有一个很重要的步骤，就是对数据库的选择。对一件专利进行检索时，要在中文专利库、外文专利库，同时还要在非专利库中进行选择，因此根据经验选择一个准确的数据库，即相当于走对了路，是能够相当大程度地提高检索效率的。一般来说，若是比较简单的机械结构，则一般在国内专利库中检索即可，期刊文件和外文专利库中命中的概率并不大。而针对电力电子领域对于复杂的电路拓扑以及控制方法的保护，则一定不要遗漏非专利文件、国外专利库，以及国外期刊文件的检索。针对本申请，本申请涉及具体的电路拓扑，以及相应的控制方法。像这样质量很高的申请，一定要注意在非专利中的检索，即国内的专业期刊、论文，国外的期刊网站，如IEEE期刊。一般来说，可先在国内专利库中进行检索，以初步确定检索思路。在国内的专利库中检索时，也要注意申请人为高校的申请，防止漏检。

二、分析和讨论

电力电子领域的专利审查，除了关键词的概括之外，还有一个难点，就是多篇对比文件结合在一起时的结合启示。根据2010版《专利审查指南》，判断发明专利相对于现有技术是否显而易见，这具有三个步骤，即“三步法”。而在“三步法”的第（3）步中，要从最接近的现有技术和发明实际解决的技术问题出发，判断要求保护的发明专利对本领域的技术人员来说是否显而易见，判断过程中，要确定的是现有技术整体上是否存在某种技术启示，即现有技术中是否给出将上述区别技术特征应用到最接近的现有技术以解决其存在的技术问题的启示，这种启示会使本领域的技术人员在面对所述技术问题时，有动机改进最接近的现有技术并获得要求保护的发明，如果现有技术存在这种技术启示，则发明是显而易见的，不具有突出的实质性特点。而对于两篇对比文件是否具有结合启示而加以结合，则有很强的技术性和主观性。

根据笔者的经验，电力电子领域的结合启示通常是不好把握的，通常需要极为明显，才可认为具有结合启示，否则不能轻易将两篇對比文件结合起来。哪怕只是一个电容位置的改变，也能引起电路功能的根本性改变，不能因为仅仅检索到另一篇与本申请具有相同电容位置的专利申请，轻易地与对比文件1结合，而否定本申请的权利要求的创造性。对于控制方法的结合启示，则应更为慎重，同样的可控电路，不同的控制方法，则可输出完全不同的波形。而控制方法的步骤前后顺序都是有根据的，有时前后顺序的改变也能得到不同的控制方式，得到不同的输出波形，除非审查员能够判断，该控制方法前后顺序的改变并不影响最后的输出形式，则可判断该顺序的调整不影响创造性的评述。那么如何判断两篇对比文件是否具有能够结合的结合启示呢？根据笔者多年的审查经验，例如检索到了对比文件1，与本专利申请的大电路模块均相同，只是没有记载其中一个或几个电路模块的具体拓扑，或是其中一个或几个电路模块的拓扑与本申请不同。比如本申请的整流电路为全桥电路，或本申请的滤波电路为电感、电容组成的LC电路，而本申请的整流电路为半桥电路，滤波电路为电感、电容、电阻构成的LCR电路，在本领域中，整流电路是全桥电路、半桥电路，或是其他形式的整流电路，都是整流电路的常见选择，滤波电路是电感、电容组成的LC电路，或是电感、电容、电阻构成的LCR电路，或是其他形式的滤波电路，如LCL电路等形式，均是滤波电路的常见选择。在这种情况下，审查员可再检索一篇专利申请，整流电路由半桥电路构成，滤波电路为由电感、电容组成的LC电路，则可与对比文件1结合，将对比文件1中的整流电路和滤波电路，替换成对比文件2中的形式，从而否定本申请的创造性。这种情况下还有其他的评述方式，可采用对比文件1与本领域公知常识的结合，对于整流电路、滤波电路的选择都是本领域的常规设计，是本领域的公知常识，因此本领域技术人员有动机将对比文件1与本领域公知常识结合来否定本申请的创造性[3]。而有的时候，将一篇对比文件与本领域公知常识结合，往往会比将一篇对比文件与另一篇对比文件结合更加具有说服力，而具体是将一篇对比文件与本领域公知常识结合，还是将两篇对比文件结合，这样的操作方式的选择与撰写方式则需要多年的审查经验，具体要根据个案的差异来把握。

总结

检索关键词的选取是电力电子领域专利审查的重难点，在选取关键词时，除非实在判断不出电路中模块的划分，而采用具体电路元件的名称作为关键词，或是元件的连接方式，如采用具体的电路元件的名称，以及具体的连接方式，如串联、并联等作为关键词。一般情况下，都是对电路拓扑进行分析，将其拆分成一个个具体的电路模块，采用特定的电路模块名称，能更为准确地锁定有效的对比文件。本领域常见的电路模块，如整流、逆变、反激变换、正激变换、滤波、斩波、钳位、buck、boost、变压、采样、零电压、零电流、数模、软开关等等，这些都可以排除干扰项，准确地定位到具有相同拓扑的对比文件。其次就是对于多篇对比文件结合启示的把握，除非具有明确的结合启示，如电路模块功能相同，仅是模块内部的拓扑不同，诸如此类，具备明显的结合启示，才可将多篇对比文件结合，从而否定本申请的创造性[4]。