电动自行车发明专利研究解析

叶震涛刘 剑杨丽

摘要：此文从2022年公布的名称包含“电动自行车”的发明专利入手，研究其总体情况，并对这一阶段的专利从区域、机构、类别、智能化领域、部分龙头企业5个方面展开分析，重点对整车及部件、管理、充换电等6类专利进行属性解析，以阐述电动自行车行业及其专利发展趋势。

关键词：电动自行车；发明公布；专利；智能

0    引言

专利是由政府或者区域性组织根据相应申请而给申请者颁发的一种文件。这种文件描述了申请者发明创造的内容，专利权人在一定时间内具有授权他人使用专利的权利。在不同的国家或者地区，专利的种类存在一定的差异，在我国分为发明专利、实用新型专利和外观设计专利等3种。

在国际上，1895年，美国的奥格登·博尔顿首次申请名为“电动自行车”的专利（见图1），这是一款10 V/100 A的单速并带有直流轮毂电机的电动自行车。

在我国，1985年4月1日，中华经济技术开发总公司重庆公司提交了“电动自行车”的外观设计专利，该专利成为国内首件关于电动自行车的专利。在实用新型类别方面，1985年4月9日，浙江大学的“电动自行车电机”成为首件申请专利，该专利是采用径向气隙外转子无槽永磁结构的直流电动机。在发明公布类别方面，1990年12月7日，张道经、孙亚维申请名为“电动自行车脉动电流助动装置”的专利，该专利也成为国内首项发明授权专利，授权公告日为1994年6月15日至2022年12月31日。目前，在国家知识产权局官网上，包含“电动自行车”名称的专利，共计有16 086件。

1    总体情况

发明专利被细分为发明公布和发明授权两个阶段。其中，发明公布属于第一个阶段，是得到专利授权之前的文本公布，只是证明有人提出了专利申请，此时专利尚未受到保护；发明授权属于第二个阶段，证明该专利已经受到法律保护。发明专利公布可以减少重复的无用功，也可以帮助从业者从发明专利公布中得到启发，让新技术得到发展和突破。

在国家知识产权局官网中，可查询到从2020年至2022年电动自行车方面的各类专利的数量，见图2。数据表明，2020—2022年，发明专利、实用新型专利和外观设计专利数量分别占专利总数的13.4%、51.0%、35.5%。

1）发明公布专利通过率低。2022年，全国各类专利总数为520.3万件，其中发明专利为167.8万件，占比32.2%；名称关键字为“电动车”的专利总数为5 720件，其中发明专利为1 084件，占比19.0%；而电动自行车方面的发明专利占比仅为12.7%，低于国内（含同类领域）平均水平。造成这样局面的原因是，相关技术研究更加侧重于实用新型和外观设计，缺少原创型技术。

2）发明公布专利的质量不足。2022年，全国发明授权专利79.8万件，是发明公布专利的48%；名称关键字为“电动车”的发明授权专利507件，是同类领域发明公开专利的47%；而2020—2022年，电动自行车方面的发明授权专利分别为同类发明公布专利的22%、25%、38%，呈上升趋势，体现行业申报专利水平逐年提高，但仍低于国内平均水平。当然由于发明授权专利滞后2～4年，我们只能了解到当前行业发明专利的整体水平。

2     2022年专利分析

本文收集了从2022年1月1日至2022年12月31日之间的数据，此段时间为本文研究的统计周期。在统计周期内，总计有259件电动自行车方面的发明公布专利。

2.1    区域

在统计周期内，统计到来自国外申请的电动自行车方面的发明公布专利，美国和德国都各自申请了3件，日本申请了2件，韩国申请了1件，这些专利包括用于电动自行车转换器的自行车推进系统、带转矩测量装置的电动自行车驱动单元、用于电动自行车驱动单元的自行车车架、车架接口单元和蓄能器装置、电动自行车用的电池组和具备该电池组的电动自行车、电动自行车的速度控制装置及其方法等。这反映了国外的技术对我国电动自行车领域影响甚微。

图3为国内各省市的电动自行车方面的发明公布专利情况。其中，江苏省、广东省和浙江省占据了国内专利数量的前3名。这3个省份共申请了145件专利，占比58%。数据体现了江苏、广东、浙江三省电动自行车企业更加活跃、对技术投入更大、更注重知识产权的保护，也是电动自行车行业技术的风向标。同时，与2016年对比[1]，天津市的发明公布专利数量呈现下滑状态；北京市明显增长，其中管理类型专利占37%，如社区电动自行车能源控制系统、一种电动自行车数字化治理与服务系统、电动自行车智能充电立体车库。

2.2    发明的主体

发明的主体在此分为电动自行车及相关配件企业、高校、汽车企业、科技公司和个人等5类[1]。发明主体最多的是科技公司（本文所指的科技公司主要由检验机构、科研院所、以科技公司冠名的企业等组成），共有118家申请了154件电动自行车方面的专利；其次是电动自行车及相关配件企业，共有44家申请了67件电动自行车方面的专利；高校、汽车企业和个人申请的电动自行车方面的专利较少，共有13家高校申请了16件专利，2家汽车企业仅申请了2件专利，20位个人申请了20件专利。统计表明，共有197家单位申请专利。各类发明主体的发明公布专利数量占比如图4所示，与2016年相比，科技公司明显上升，成为发明公布专利的主力。

1）科技公司成为主力。随着科技的发展与进步，电动自行车的发展逐渐趋于智能化，使得越来越多的科技公司加入了电动自行车领域的研究。科技公司所申请的发明公布专利数量是电动自行车及相关配件企业的发明公布专利数量的2倍多，并已经超过电动自行车申请专利总数的50%。其中，国内申请数量最多的科技公司是摩拜（北京）信息技术有限公司，共计17件。该公司主要经营的是软件技术开发、技术的咨询、服务、推广、转让，该公司申请的发明公布专利包括防打滑处理、防多人骑行、车辆被盗检测、电池包温度监测等。申请数量排名第2的是长兴德立科技有限公司，共计5件，该公司申请的发明公布专利包括仪表台结构、锂电池检测、刹车自适应等。申请数量排名第3的则是几家单位并列，分别是公安部道路交通安全研究中心、公安部交通管理科學研究所、深圳市概念智慧科技有限公司、东莞市概念智慧科技有限公司、智合鑫电子科技南京有限公司和江苏新伟动力科技有限公司。这几家单位所申请的专利涵盖了整车、电机、控制、车架、充电、其他附件这6个方面，主要研究方向为电动自行车的智能化领域。随着越来越多的科技公司入场，电动自行车集成越来越多的智能化功能，而智能化是电动自行车行业发展的一个重要方向。

2）电动自行车及相关配件企业占据次席。电动自行车及相关配件企业申请的电动自行车方面的发明公布专利数量占26%，排名第2。其中，22家电动自行车企业共申请发明公布专利32件，22家相关配件企业共申请发明公布专利35件。在电动自行车企业中，申请数量最多的企业由4家并列，分别是天津市金轮信德车业有限公司、浙江绿驹车业有限公司、小鸟车业有限公司、浙江衢州星月神电动车有限公司，这4家企业均申请了3件专利；在相关配件企业中，申请数量最多的企业是广东威灵电机制造有限公司，申请了8件关于控制或电机方面的专利。电动自行车及相关配件企业本应为专利申请的主力军，但实际的占比却仅仅只有26%，研发力度有所欠缺。

3）高校和汽车企业不重视。高校对电动自行车方面的研究重视程度变化不大，仅有13家高校申请了16件专利，其中国内“双一流”高校仅3家参与，分别是天津大学、郑州大学、河海大学。在所有高校中，天津大学申请的电动自行车发明公布专利数量最多，有3件，研究方向为电池异常检测、充电负荷检测、非侵入式电动自行车监测；其次，金华职业技术学院申请了2件专利；其余11所高校均只申请了1件专利。只有2家汽车企业申请电动自行车方面的专利，分别为东风汽车集团股份有限公司、福建途柚新能源汽车集团股份有限公司，涉及电动自行车的车架、充电方面的专利。

4）个人逐渐退出申请。个人申请电动自行车方面的专利数量呈现下滑状态，说明电动自行车技术逐渐成熟，凭借个人能力很难实现技术突破。个人主要的研究方向与充电、电池、整车有关。

从以上收集到的数据来看，电动自行车方面的研究发明主要存在两个问题：一是电动自行车及相关配件企业研究创新能力不足，从数量上来看已经远远落后于科技公司，这对于电动自行车行业的发展是不利的；二是科研能力不足，国内科研能力强的高校并没有对电动自行车的研发给予足够的关注和重视。

2.3    专利类别

电动自行车方面的专利按类别分为整车及部件、管理、充换电、生产、检测和其他这6类。图5为电动自行车方面的各种类别发明公布专利数量占比。

与2016年所统计的数据相比，本文对专利类别进行了重新划分。在收集到的259件专利数据中，整车及部件这个类别的专利占比最多，占电动自行车方面总的发明公布专利数量的56%，超过了一半的数量；然后是管理类别占16%，充换电类别占13%，生产类别占6%，检测类别占5%；剩余的专利都归类到其他类别，其占比是4%。本文将每个专利类别又细分了其属性，分为方法、结构、系统和装置4类。下面本文将对每个类别专利详细分析其各自所拥有的专利属性。

“整车及部件”类别的专利数量占比最多，涉及方法、结构、装置3类属性。在145件整车及部件专利中，属于结构类的数量最多，有65件专利，专利重心偏向于优化当前结构的不足，为骑乘人员提供方便，如一种电动自行车电池用的固定机构、力矩及速度传感装置及电动自行车；属于装置类的专利有51件，如一种电动自行车用的隐藏式脚踏装置、一种电动自行车用的辅助装置，这些专利为车辆提供了功能性的便利；属于方法类的数量最少，只有29件专利，主要为电动自行车功能提供新的控制方法，如一种预防电动自行车自燃的控制方法、电动自行车的速度控制装置及其方法等。电动自行车“整车及部件”的创新依然占据着主要方向。

“管理”类别有41件专利，上述4类属性都包含在内。其中，属于方法类的数量最多，有24件专利，研究重心偏向于对电动自行车的停放、充放电进行管理或监管的方法，如电动自行车违章监控器/监控系统及监控方法、一种电动自行车骑行者的风险识别方法/系统及计算机设备。属于装置类的专利有12件，排名第2，研究方向偏向于管理或监管电动自行车所需要的设备，如社区电动自行车能源控制系统、电动自行车入户监测预警设备。属于系统类的专利只有4件，主要研究电动自行车停放和治理的系统服务，如电动自行车集中存放系统。属于结构的专利仅有1件，涉及的是一种具有辅助移动功能的高安全性电动自行车，其主要功能是辅助停放管理和对人体安全进行保护。这些专利将使得管理高效便捷，同时也可以看到使用管理正在成为电动自行车社会管理的重心。

“充换电”类别有34件专利，涉及方法、结构、装置3类属性。其中，属于装置类的数量最多，有16件专利，多以电动自行车充换电的高效和安全性能的优化为主，如有一种电动自行车或助力车电池充电过热远程报警装置、一种移动式自适应电动自行车安全充电保护装置。属于方法类的专利有13件，主要研究电池充电监测或保护的功能，使得电池充电的安全性得到提高，如电动自行车室内充电监测方法/裝置/电子设备及介质、用于控制电动自行车电池充电电量的充电器系统及其方法。属于结构类的专利有5件，以优化充电时的防护功能为主。近年来，为避免室内电动自行车自燃造成安全隐患，管理部门提出建设集中充电设施，禁止室内充电方案，社会在全力建设户外装置，“充换电”的创新将使得这类产品向更加安全、可靠、便捷、功能齐全的方向发展。

“生产”类别有17件专利，涉及方法、结构、装置3类属性。其中，属于装置类的数量最多，有15件专利，多以提高加工效率达到减少成本支出为主，如一种电动自行车管件生产用弯管装置、一种电动自行车电路板的辅助焊接装置。属于方法类和结构类的专利都只有1件。电动自行车“生产”的创新让电动自行车生产工艺得到优化，生产效率大幅度提高，帮助企业有效降低成本。

“检测”类别有12件专利，涉及方法、结构、装置3类属性。其中，属于装置类的专利有6件，主要优化的是检测过程的准确性、方便性和装置的可靠性，如电动自行车制动性能试验机、电动自行车的检测平台。属于方法类的专利有5件，主要对现有检测方法的不足或缺失提供了新的解决方案，使得检测快速、便捷，涉及开关检测电路、检测方法、绝缘检测电路和电动自行车。属于结构类的专利仅有1件，为一种电动自行车可视化制动性能试验装置及方法，这一专利优化了制动性能试验。“检测”的创新让电动自行车的检测效率、准确度得到提高。

“其他”类别有10件专利，涉及方法、结构、装置3类属性，多以防火、健身、发电、加密功能为主，其中健身领域专利5件、防火领域专利3件，如一种电动自行车电池自燃用灭火系统、一种用于电动自行车的火灾隐患主动防护装置、一种智能健身电动自行车。从主动防火安全角度看，相关创新让产品防火功能得到了优化和改善；但相关专利数量偏少，与电动自行车高频自燃、社会对安全的需求尚有差距。

2.4    智能化分析

智能化是近几年社会和行业的热门话题，将成为行业技术进步的发展方向。智能化是通过计算机网络、大数据、物联网和人工智能等通信和算法的技术，使得产品能够拥有满足各种需求的属性。

2012年，新日电动车自主研发的“智能变频技术”成为动力智能化的标志，国内电动自行车的智能化走出了第一步，紧随其后的是一些实力强大的电动自行车企业如台铃、爱玛、雅迪等[2]。智能化的发展特征从开始的“车”本身到“生态体系”，从单一的车辆智能化功能实现，发展到智能系统架构建设与出行服务生态的建设。

在统计周期内，智能化贯穿在各种类别中，总计有49件关于智能化方面的发明公布专利，占发明公布专利总数的19%，大多数是科技公司申请的，专利内容多以整车及部件、管理、充换电为主。在这49件专利中，有12件专利来自广东省，10件专利来自江苏省，浙江省和北京市分别有6件和5件专利，其余各省市申请专利均不多于3件（见图6）。其中，广东省的专利申请占比最多，也说明广东省正在大力发展智能化产品。

智能化的发展特征是从单一的车辆发展到生态体系，形成“人—车—路—云”生态。所以电动自行车智能化可以分为云端智能、车辆智能、生态服务、智能管理[3]。图7为智能化分类发明公布专利数量占比。

车辆智能，指的是构建以用户、车辆、道路、云端核心的系统构架，形成“人—车—路—云”生态，可以使车辆的稳定性和操控性得到加强与优化；将电动自行车的车机系统智能化，实现人机智能交互。在统计周期内，共有28件车辆智能方面的发明公布专利，在数量上，是最多的一种智能化分类。其专利主要涉及的是充换电、整车及部件、检测方面的智能化研究。车辆智能这一研究方向多以车辆本身的智能化为主，增加了车辆本身的功能性，让电动自行车可以适用更多的使用场景。

云端智能，主要是对云端建设和后台管理的进一步优化，提高采集数据的效率与准确度，对大数据进行分析；以用户为中心，为后期形成生态服务提供先决条件；为车辆提供在线云端系统升级服务。云端智能方面的发明公布专利仅有2件，主要涉及的都是关于电动自行车充电桩的智能化研究，用户可以智能监测充电状态、基于物联网对充电桩进行保护。云端智能这一研究方向可以使电动自行车被远程监控或操作，大大提高电动自行车的安全性和便利性。

智能管理，指的是通过信息化的管理方式，以远程化、数据化、可视化对电动自行车进行管理；以电动自行车群体或个体为目标对象，是具有针对性功能的管理。智能管理方面的发明公布专利有16件，主要是对电动自行车的预警监测、停放、交通治理方面的相关研究。智能管理这一研究方向可以解决电动自行车难以管理、随意停放、安全难以保证的问题。

生态服务，指的是通过个人的手机或者其他智能设备，为用户提供方便快捷的车辆服务、安全出行服务以及生活服务，如车辆无接触解锁、电量远程查看、智能防盗、一键报警、售后维修、用户反馈网站等功能。生态服务方面的发明公布专利有3件，主要是关于健康监测、智能头盔、充电运维系统的研究。生态服务这一研究方向可令用户在生活中更便利地使用电动自行车，提高用户的生活质量。

电动自行车的智能化程度逐步上升，这对于电动自行车来说是一个重大的发展方向和创新，未来也会为人们提供更好的出行体验，这也是本文选取智能化单独分析的原因。

2.5    龙头企业分析

国内电动自行车龙头企业的发展对电动自行车行业具有重要影响。我们从中选择了爱玛、雅迪、台铃、绿源4家龙头企业进行分析， 2022年，他们的专利分别是一种具有电气防水功能电动自行车用电子喇叭、电动自行车的骑行保护系统和方法、一种前减震器及电动自行车、一种电动自行车电路板的辅助焊接装置。这些专利均侧重于功能类型。

表1将统计周期进行扩展，选择了2020—2022年这4家企业的数据。电动自行车的专利数量仍然很少，与龙头企业的技术能力不相匹配。近3年，4家企业的发明专利共计254件；数据显示，他们的电动自行车发明专利仅占其发明专利总数的6%，占比极低。同时查询信息還显示，他们大部分专利名称的关键字为“电动车”。虽然电动自行车和电动车两类产品在某些技术上是共通的，可以相互借鉴；但从中也可以看到，龙头企业研究重心已从电动自行车调整到电动车，更加看好电动车的发展前景。

3    结束语

从数据分析，目前的发明专利数量还有所欠缺，需要更多的公司和机构去重视和研究，提高在电动自行车领域的创新能力；需要越来越多的科技公司加入对电动自行车的研究中，使研究水平逐渐提高，在新技术领域有所突破；需要行业企业深耕智能化领域，使电动自行车在第4次工业革命中有更进一步的革新。为此，电动自行车行业的发展需要更多革新技术的加入，使得行业能够得到蓬勃发展。

参考文献

[1]叶震涛，陈泽铃.电动自行车发明专利解析[J].电动自行车，2016：48-52.

[2] 黄晓东，许丰，等.电动自行车智能化现状、发展与未来[J].电动自行车，2015（6）：18-22.

[3] 上海艾瑞市场咨询有限公司.2022年中国两轮电动车行业白皮书[R/OL].（2022-04-12） [2023-02-06]. https：//report.      iresearch.cn/report/202204/3969.shtml.